天然氣化工技術現(xiàn)狀及其發(fā)展研究

胡 文

天然氣化工技術現(xiàn)狀及其發(fā)展研究

胡 文

（朝陽廣播電視大學， 遼寧 朝陽 122000）

天然氣不僅是一種清潔性能源，而且是較為重要的化工原料，加強天然氣化工技術的研究，對推動我國工業(yè)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。對天然氣化工技術現(xiàn)狀及發(fā)展進行探討，以期為生產(chǎn)出更多高質(zhì)量的天然氣產(chǎn)品提供參考。

天然氣；化工技術；發(fā)展

天然氣是僅次于石油、煤炭的第三大能源，是一種性能優(yōu)異的化工原料，因此，很多國家非常重視天然氣化工技術的研究，相繼研發(fā)出了天然氣制備其他工業(yè)產(chǎn)品的優(yōu)越工業(yè)方法，在降低生產(chǎn)成本低基礎上，生產(chǎn)出的產(chǎn)品一定程度上滿足了工業(yè)生產(chǎn)的相關要求。我國也非常重視天然氣化工技術方面的研究，在天然氣化工技術研究領域投入了大量的人力、物力與財力，經(jīng)過多年的不懈努力，我國掌握了一系列以天然氣為原料的化工技術，為推動我國工業(yè)發(fā)展提供了有利的理論支撐。

1 天然氣化工技術現(xiàn)狀

從上個世紀20年代，世界范圍內(nèi)的天然氣化工保持著較為穩(wěn)定的發(fā)展趨勢，尤其最近幾年隨著世界各國環(huán)保意識的增強，更加重視天然氣化工的發(fā)展，天然氣化工也因此成為化工工業(yè)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。目前來看，天然氣化工加工的產(chǎn)品包括醋酸乙炔、乙炔、甲醇、氨等，其應用涵蓋了國民經(jīng)濟的諸多領域。

我國非常重視天然氣化工技術的發(fā)展，尤其中西部地區(qū)的天然氣化工起步較早，經(jīng)過多年的探索與研究，已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的產(chǎn)業(yè)。同時，在天然氣化工建設與生產(chǎn)方面積累了大量的寶貴經(jīng)驗。該地區(qū)的天然氣化工技術主要利用當?shù)亓畠r的資源，生產(chǎn)甲醇、化肥、氨及其衍生物等產(chǎn)品。如重慶、四川、寧夏等地將天然氣作為生產(chǎn)原料的大化肥裝置等。而且位于四川的瀘天化、云天化等加大了生產(chǎn)投入，為后續(xù)產(chǎn)品的穩(wěn)步生產(chǎn)奠定了堅實的基礎。

我國天然氣化工發(fā)展雖取得了可喜的成績，但與西方發(fā)達國家相比仍存在不小的差距，這一差距表現(xiàn)在：生產(chǎn)能耗比較高，而且采用的生產(chǎn)工藝落后，生產(chǎn)規(guī)模小，產(chǎn)品的附加值低，嚴重影響了企業(yè)的市場競爭力［1］。另外，我國中西部天然氣化工雖起步早，但產(chǎn)品大多數(shù)用于化肥生產(chǎn)，高附加值產(chǎn)品占有較小的比重。由此可見我國天然氣化工還有很長的一段路要走，我國天然氣化工生產(chǎn)企業(yè)的面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。

2 天然氣化工技術發(fā)展研究

天然氣化工技術的發(fā)展主要體現(xiàn)三個方面，即，用于合成氣的生產(chǎn)、用于二甲醚的生產(chǎn)以及用于生產(chǎn)精細化產(chǎn)品，接下來逐一對其進行探討。

2.1 用于合成氣的生產(chǎn)

以天然氣為原料生產(chǎn)有機化學品或清潔能源時經(jīng)過合成氣制備、產(chǎn)品合成以及產(chǎn)品后處理三個基本環(huán)節(jié)，而在制備合成氣生產(chǎn)環(huán)節(jié)的投入占據(jù)總投入的60%左右［2］，因此，重視合成氣制備方面的研究，對提高企業(yè)效益具有重要的現(xiàn)實意義。

制備合成氣時工業(yè)上多應用天然氣水蒸氣轉化法，即利用特定的催化劑，使天然氣與水蒸氣發(fā)生反應生成氫氣與一氧化碳，具體化學式為：

但該反應的發(fā)生需要吸收大量熱，屬于強吸熱反應，消耗的能量比較多，因此，需要投入大量成本。而上個世紀九十年代曾有報道給出了制備合成氣新的化學方程式：

該反應雖然降低了能源消耗，但制備氧氣仍需要投入一定的成本，其并未使生產(chǎn)成本降低。

目前，世界各國比較重視合成氣先進工藝的研發(fā)，探索出了一系列合成氣制備工藝，如天然氣空氣部分氧化工藝、天然氣空氣自熱重整工藝以及天然氣純氧自熱重整工藝等，考慮到不同的生產(chǎn)工藝采用的原材料有所區(qū)別，因此，具體采取何種合成工藝需要根據(jù)所需產(chǎn)品而定。

2.2 用于二甲醚的合成

二甲醚是工業(yè)生產(chǎn)常用的化工原料，尤其在農(nóng)藥、燃料以及制藥領域應用廣泛。另外，因其燃燒性能優(yōu)良可用作LPG或柴油的替代品。其具有以下優(yōu)點：具有較好的可燃性，產(chǎn)生的廢氣無毒，而且在常溫下可被壓縮成液體，運輸方便。

生產(chǎn)二甲醚的傳統(tǒng)方法為甲醇脫水法，而以天然氣為原料制備二甲醚時主要利用天然氣空氣催化部分氧化法制備合成氣，其中應用的催化劑為金屬-酸性催化劑，當將甲醇與甲醇脫水反應進行耦合可顯著提高反應轉化率。另外，考慮到合成氣含有較高比重的惰性成分，因此，一般將反應壓力控制在6～8 MPa，反應溫度設置在250 ℃上下。

2.3 用于精細化工產(chǎn)品的制備

以天然氣為原料制備精細化工產(chǎn)品的基礎為：先利用天然氣完成乙炔的制備。

2.3.1 天然氣制乙炔

目前來看，制備乙炔的工業(yè)方法主要包括烴類部分氧化法、電弧法、電石法等，其中烴類部分氧化法時以天然氣為原料是相當成熟的生產(chǎn)工藝，以德國BASF公司申請的專利技術為代表。我國引起該技術后經(jīng)過多年的發(fā)展，已完全掌握，而且以此為基礎有所創(chuàng)新［3］。

2.3.2 用乙炔制備1，4- 丁二醇

生產(chǎn)1，4-丁二醇工藝非常之多，如以丁二烯、丙烯去、乙炔等為原料的生產(chǎn)工藝比較常用，以乙炔為原料的生產(chǎn)方法包括REPPE法以及BASF法。其中REPPE法為利用淤漿床的常壓工藝，依據(jù)產(chǎn)物與催化劑分離方式該工藝有淤漿床流程與懸浮床流程之分。REPPE方法下制備1，4-丁二醇的工藝包括 Linde/Yukong工藝以及Linde工藝，其中以前者最為常用。

BASF法起初應用涓流床高壓法制備1，4-丁二醇，工藝流程如圖1所示：

2.3.3 用1，4- 丁二醇制備四氫呋喃

四氫呋喃（THF）是工業(yè)生產(chǎn)應用率比較高的化工原料。統(tǒng)計表明，THF多數(shù)以1，4- 丁二醇為原料，利用以下反應制備：

該種生產(chǎn)工藝具有較低的能耗，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品純度高、工藝簡單等優(yōu)點。

2.3.4 THF生產(chǎn)聚四甲撐乙二醇醚（PTMEG）

PTMEG可用于生產(chǎn)聚氨酯橡膠、聚醚型聚氨酯高回彈泡沫，其可用于制造人造革、鞋底、傳動皮帶、輪胎等。

生產(chǎn)PTMEG一般以THF為原料，在含氟酸催化劑作用下由THF聚合而成。聚合反應結束后，用水終止反應，未反應的產(chǎn)物汽提除去，萃取、水洗將其中的硫酸、氫氟酸去除，并使用氫氧化鈣再次處理，除去剩余的酸，接著進行干燥處理。如反應用三氟化硼為催化劑，需向其中添加醋酸終止反應，生成的含酯基團，需進一步水解。該種工藝方法應用的催化劑中的氟磺酸生產(chǎn)成本較高，而且處理副產(chǎn)酸鹽及應用的材料，給該工藝推廣造成一定的阻礙。日本、美國研制出了新的制備PTMEG工藝，有效的客服了原有工藝存在的問題，例如，日本使用雜多酸為催化劑，而美國則使用含氟酸性離子交換樹脂［4］。

3 結 論

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加快，如何以天然氣為原料合成更多高質(zhì)量工業(yè)產(chǎn)品，不斷提高我國工業(yè)化生產(chǎn)水平是業(yè)內(nèi)人士關注的重點。因此，我國非常重視天然氣化工技術方面的研究，經(jīng)過不斷的攻堅克難取得了卓越成效，給推動我國工業(yè)化穩(wěn)步發(fā)展奠定了堅實的基礎。

［1］ 潘作志. 淺談天然氣化工技術現(xiàn)狀及其發(fā)展分析[J]. 中國新技術新產(chǎn)品,2013(04):166.

［2］ 喬會杰. 論天然氣價格政策和天然氣化工技術經(jīng)濟發(fā)展[J]. 中國石油和化工標準與質(zhì)量,2014(03):24．

［3］張冰,鄭健雄. 淺談天然氣化工的利用與發(fā)展[J]. 化工管理,2014,29:228．

［4］ 孟玲菊,高峻峰. 天然氣化工利用與發(fā)展趨勢的探究[J]. 佳木斯職業(yè)學院學報,2015(01):180-181.

Present Status and Development of Natural Gas Chemical Industry Technology

HU Wen
（Chaoyang Radio and Television University, Liaoning Chaoyang 122000，China）

Natural gas not only is a kind of clean energy, but also is an important chemical raw material, so strengthening study on natural gas chemical industry technology has important practical significance for promoting China's industrial development. In this paper, present status and development of the natural gas chemical industry technology were discussed, which could provide reference for the production of more high quality natural gas products.

Natural gas; Chemical technology; Development

TE 6

： A

： 1671-0460（2015）05-1001-02

2015-03-13

胡文（1962-），女，遼寧朝陽人，高級講師，1995年畢業(yè)于遼寧師范大學，化學專業(yè)，研究方向：化工原理 高等有機化學。E-mail：15951805096@163.com。