天然气资源状况调查及分析

天然气资源状况调查及分析摘要：本文主要介绍天然气资源的现状，天然气化工的现状和技术进展概况，综述了天然气制烯烃、天然气制含氧化合物、天然气制合成油及芳烃的新进展及其化工利用和化学加工，并对我国天然气化工发展提出建议。

关键词：天然气天然气化工技术进展天然气不仅是一种优质、清洁的能源，而且是一种重要的化工生产原料，世界上76%的合成氨、80%的甲醇、39%的乙烯由天然气为原料制取。

以天然气为原料生产合成氨及化肥、甲醇及其下游产品、乙烯(丙烯)及其衍生品、氢气等，具有原料和技术经济优势。

世界上约80％的合成氨及化肥，9O％的甲醇及甲醇化学品、8O％的氢气、40％的乙烯(丙烯)及衍生品是用天然气或天然气凝析油制取的。

我国具有丰富的天然气资源，与我国邻近的俄罗斯、中亚、中东，亚太等地区是世界天然气的主要产地和出口地，丰富的境内外资源，为我国天然气化工的发展开辟了广阔的前景。

1、世界以及我国天然气资源的现状世界上蕴藏着相当丰富的天然气资源，常规资源总量327.4×10123m3，非常规资源总量849×10123m3，总计约1176.4×10123m3。

截至2001年初，已探明储量149.48×10123m3，待探明储量152.6×10123m3，估计到2030年探明储量可达404×10123 m3。

天然气资源尽管以极高的消费速度增长，世界范围内的天然气供应仍可保证100多年。

因此，在未来20～30年里，世界范围内的能源结构将发生重大变化。

专家预测到本世纪中叶，世界能源结构中天然气将从目前的25%增加到40%，而石油将由现在的34%下降到20%，煤炭基本保持在27%左右。

21世纪以来，我国天然气市场进入大规模发展阶段，天然气消费量以每年两位数的速度增长。

2010年，国内天然气产量继续保持稳定增长，2011年，我国天然气市场继续扩大，消费大幅增长，保供能力显著增强，产销平稳。

2011年，我国天然气产量首次突破千亿立方米，达到1025.3亿立方米。

2、天然气化工的现状近年来随着世界各国对天然气的广泛重视得到较快发展，天然气化工逐渐成为化学工业的一大支柱。

目前，全球天然气化工年消耗量约占世界消费量的5%，天然气化工一次加工品总产量在11.6亿吨以上，其中包括合成氨、甲醇、乙炔、甲烷氯化物、甲醛和醋酸乙烯等，用途几乎涉及国民经济各个领域。

目前，我国天然气消费量占一次能源消费总量的3%左右，主要用于化工、工业燃料、城市燃气和发电四大行业，分别占34%、29% 、23%和14%，其中以天然气为原料的合成氨和甲醇生产能力分别占其总能力的20%和25%。

全球主要天然气化工产品的生产能力统计数据表明，合成氨产能最大，其次是甲醇。

据统计，目前世界上约有84%的合成氨、90.8%的甲醇、39%的乙烯（含丙烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料。

据统计，目前世界上约有84%的合成氨、90.8%的甲醇、39%的乙烯（含丙烯）及其衍生产品是用天然气和天然气凝析液为原料。

世界范围内的天然气田规模小的占90%以上，而且天然气田大多在人迹稀少的边远地区，因此甲醇由于原料路线不合理而且生产规模小，故缺乏竞争力，难以进一步扩大甲醇下游产品的生产。

建设大型甲醇工厂也有制约因素：一是天然气价格，直接影响甲醇竞争力，二是甲醇消费市场和气源产地的矛盾。

所以天然气的利用必须开发新的途径，天然气化工利用新过程开发，首先应该明确新技术开发的切入点。

天然气转化制备合成油技术是近期国外各大石油公司研究开发的热点。

3、天然气化工利用以天然气为原料生产化学产品的工业，是燃料化工的组成部分。

由于天然气与石油同属埋藏地下的烃类资源，有时且为共生矿藏，其加工工艺及产品相互有密切的关系，故也可将天然气化工归属于石油化工。

天然气化工一般包括天然气的净化分离、化学加工（所含甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的加工利用）。

天然气的净化分离净化分离包括从地下采出的天然气，在气井现场，经脱水、脱砂与分离凝析油后，根据气体组成情况进行进一步的净化分离加工。

富含硫化物的天然气，必须经过脱硫处理，以达到输送要求，副产品的硫磺作为硫资源，用以生产硫酸、二硫化碳等一系列硫化物；脱硫后，天然气经过深冷分离，可得到液化天然气；若天然气富含稀有气体氦，可同时得到氦气；若天然气是富含乙烷以上烷烃的湿气,则可同时得到天然气凝析液,后者常采用精馏的方法，以回收乙烷、丙烷、丁烷，并且还有一部分凝析油。

化学加工包括在高温下进行的天然气热裂解，主要生产乙炔和炭黑；天然气蒸汽转化或天然气的部分氧化，可制得合成气；天然气经过氯化、硫化、硝化、氨化氧化、氧化可制得甲烷的各种衍生物；湿性天然气中的乙烷、丙烷、丁烷和天然气凝析液等，经蒸汽裂解或热裂解可生产乙烯、丙烯和丁二烯；丁烷脱氢或氧化可生产丁二烯或醋酸、甲基乙基酮、顺丁烯二酸酐等。

4 、当代天然气化工的技术进展（1）甲烷氧化偶联制乙烯自从1982年美国UCC公司发表了甲烷可直接氧化偶联制得乙烯的第一篇报告以来，世界上40多个国家的实验室对2000种催化剂进行筛选，使用了除周期表中零族以外的全部元素，其中以碱金属、碱土金属和稀有金属氧化物的催化活性较好。

目前甲烷转化率20%～40%，C2+选择性50%～80%，C2+烃收率在14%～25%之间。

由于反应属于表面引发气相自由基与气固相反应相结合的机理，而且乙烷的氧化脱氢能力又大于甲烷，因而甲烷转化率C2+选择性之和难超过100%。

此外在工程开发上，高温强放热反应使反应器设计困难，目前常用的反应器为薄层式两段反应器。

普遍认为单靠改进催化剂来突破C2+25%的收率很困难，只有在整个系统优化的情况下，寻求最佳的技术经济方案，特别是一次通过不循环，直接利用稀乙烯的方案。

产品气中乙烯、乙烷的分离复杂，无论是深冷分离法、膨胀机法、络合分离法和吸附分离法，都有投资和成本偏大的问题。

（2）甲烷直接合成芳烃甲烷无氧条件下催化脱氢芳构化(DHAM)制芳烃，是近年甲烷优化利用的新方法之一。

迄今报道催化剂多以HZSM-5分子筛为载体负载过渡金属(Pd，Pt，Re，Mo等)氧化物，其中以改性Mo/HZSM-5最佳。

在常压、800℃以上进行反应，转化率可达到20%左右，但高温下Mo易流失。

国内厦门大学提出W-Zn-H2SO4/HZSM-5催化剂，稳定性有所提高，CH4转化率可达23%以上，苯选择性97%，未观察到W 的流失，且3h结炭量仅0.02%，明显优于迄今国内外的报告。

（3）甲烷直接部分氧化制甲醛/甲醇在压力4.9～9.8MPa、温度320～400℃、空速15000～25000h-1下甲烷直接氧化，其转化率可达10%，选择性可达60%～90%，收率可达4%。

俄罗斯在均相氧化的基础上，开发了CPO工艺，在边远天然气气田使用。

国内利用膜分离技术进行研究，也进行了多相催化剂的研究。

（4）用等离子技术加工甲烷由于甲烷结构的稳定性，为了获取各种化合物，采用等离子技术是一种方法。

早期用等离子体制乙炔和炭黑，近年来研究用非平衡等离子体使甲烷氧化制甲醛，CH4/O2比1.4左右，7×10-1mmHg真空下，甲烷转化率可达30%，甲醛选择性达80%，甲酸+甲醛总选择性>97%。

利用辉光放电等离子体法从甲烷制取类金刚石膜，采用频率为13.56MHz的射频电源，平行板电极，在功率为80～120W、电压为100～300V、真空度1～10Pa下，炭沉积速率达50～10.0nm/min。

用冷等离子体使甲烷脱氢偶联制C2烃，转化率可以达到18%，生成C2烃（乙烷、乙炔、乙烯）选择性大于60%。

综上，我国天然气化工应注意以下几个方面。

（1）建设大规模天然气合成氨、天然气制甲醇装置。

我国合成氨和甲醇装置尽管总产能较高，但单系列大规模（30万t/a以上）装置所占比重较低，原料结构不合理技术落后，物耗能耗高，生产成本高。

（2）开展天然气化工深加工利用，延伸下游产品链，生产高附加值、高品质产品如天然气制甲醇羰基化合成醋酸、碳酸二甲酯等；天然气经合成气合成高性能柴润滑油、微晶蜡等，为天然气的化工利用营造更大的发展空间。

（3）加大科技投入，加快天然气化工新技术开发步伐。

如甲烷氧化偶联制乙烯天然气经合成气一步合成二甲醚，天然气直接合成芳烃技术等。

5、天然气未来展望天然气作为一种更清洁、更优质、更经济的清洁能源和化工原料, 已被国际社会认同, 大力发展天然气符合世界能源发展的趋势。

自20世纪90年代以来,我国天然气勘探不断获得重大突破, 发现了一大批大中型气田,储量产量快速增长,同时相继建成了一批天然气长输管线, 开拓了天然气消费市场,实现了天然气工业快速发展,展现了我国天然气工业广阔的发展前景。

随着能源需求的不断增长, 控制温室气体排放和环境保护的压力不断加大, 开发洁净天然气能源已成为我国能源发展的一项重要任务。

我国是天然气资源大国,发展天然气是大势所趋。

总之，现在越来越多的人意识到天然气化工的重要性，油气并举甚至以天然气为主的思想正逐渐被人们所接受。

开发利用天然气是国民经济持续发展的重要动力。

我国天然气资源比较丰富，具备较好的资源基础，潜力巨大，前景广阔。

在天然气化工发展的初期，国家应综合平衡天然气的供气量、供气价格，使天然气用户能保本微利，以促进天然气化工企业的良性发展。

参考文献【1】陈仲波. 浅谈天然气化工技术进展及其分析 2009，34【2】范嗣英．石油与天然气化工 2002，31【3】王春风. 天然气利用现状及发展前景管理观察 2010，6【4】张惠明．甲醇制低碳烯烃工艺技术新进展[J]． 2008，24。