煤制天然氣產業發展及技術分析

楊彭彭

關鍵詞：煤制天然氣;產業發展;技術分析

1煤制天然氣產業發展現狀

1.1產品結構單一，天然氣市場受制于人

目前我國天然氣市場仍處于相對壟斷的狀態，天然氣生產主體和市場份額都掌握在“三桶油”手中。我國2018年天然氣消費量大約2500億m3，而煤制天然氣所占市場份額不足2%，幾乎可以忽略不計。煤制天然氣市場份量微不足道，沒有任何話語權。而煤制氣項目最大的難題還在于，企業生產的產品無法直接送達客戶手中，要想送氣，只能受制于人。由于我國天然氣干線輸氣管網均掌握在“三桶油”手里，主要市場已被壟斷。煤制天然氣企業要想賣出產品，只有與巨頭們結城下之盟，將產品廉價賣出。新疆天然氣最高門站價格僅有1.05元/m3，新疆慶華賣給中石化煤制天然氣價格就被限制在1.05元/m3以下，而其成本則高于1.25元/m3。賠本賺吆喝，恐怕是目前煤制天然氣企業的普遍困境，因為在管網和市場均被壟斷的情況下，煤制天然氣項目沒有其他選擇。

1.2企業還存在一些技術難題

目前已投產的4家煤制天然氣項目，除內蒙古匯能項目采用水煤漿氣化外，其他3個項目均采用碎煤加壓氣化技術生產煤制天然氣。碎煤加壓氣化工藝中一般要求原料為一定粒度的塊煤，在原煤破碎過程中會產生大量粉煤，除鍋爐用一部分外，還剩余大量粉煤，新疆某項目運行過程中就出現了塊煤不足、粉煤過剩的局面，而粉煤和塊煤價格差異較大，無形增加了煤制天然氣的原料成本，因此，需要解決煤制天然氣過程中粉煤的問題。

2煤制天然氣的技術工藝

2.1德士古煤氣化技術

德士古煤制氣技術的優勢很大程度源于水煤漿，其很容易提升操作壓力，比如魯南化肥廠的德士古爐操作壓力可以達到8.4MPa，可以直接省略壓縮環節合成甲醇，節能效果明顯。同時德士古煤制氣技術采用的設備結構相對簡單，并且適應煤種相對廣，此外這種技術具有較長的實踐運行經驗，操作相對簡單，控制危險性較小，可用率達80%以上。德士古煤氣化技術的缺陷也與水煤漿存在極大的關系，水煤漿含水量超過40%，其熱值就會偏低，這對煤質要求比較嚴苛。成漿性差的煤灰分較高，灰熔點高的煤經濟性較差，氣化效率相對較低，碳轉化率約為95%。灰渣量大，需要進一步處理。氣化爐停車后需要泄壓、置換，連投時間長。

2.2殼牌煤氣化技術

殼牌煤氣化技術采用的氣化爐基本結構為干煤粉單噴嘴上行式，整體結構相對比較復雜，對于操作水平要求較高。殼牌煤氣化技術主要使用的是干煤粉，生產的氣體質量比較好，其中有效氣體占比較高，并且在生產過程中產生的高溫高壓氣體可以實現循環利用。其缺點是由于增加了廢熱鍋爐與氣化爐，導致設備結構比較復雜，控制系統復雜性也較高，在實際生產過程中，操作難度大，過濾器易出現堵塞的情況;雖然其整體上生產成本較低，但是其設備比較昂貴，初期投資較大;需要對原煤進行干燥處理，且煤粉流量不易控制。該技術的優勢是高溫高壓氣化、廢熱鍋爐冷卻、可以回收熱能;氣體質量良好，有效成分占比較高;爐內沒有耐火磚作為襯里，維護工作量比較小，但爐內熱交換對設備要求高，出現泄漏后風險高，維修難度大。

2.3多噴嘴對置式氣化技術

多噴嘴對置式氣化技術屬于我國自主研發的煤制氣技術。對氣化用煤沒有特殊要求，煤種適應性強，可采用資源豐富、分布廣泛的煙煤或褐煤，并對粒度、灰分和含硫量有較大的兼容性。只要煤的灰含量、灰熔點、可磨性和成漿性等方面滿足要求即可，如煤的含灰量最好小于19%%，灰熔點低于1350℃，哈氏可磨指數大于50，煤漿濃度最好在60%%以上。對粉煤和塊煤沒有特別限制，粉煤更好，可減少磨煤功耗。這項技術能滿足未來大型煤化工裝置和其他裝置制備合成氣和燃料氣的需要。

3我國煤制天然氣發展的建議

3.1進行布局研發和開發討論

如何增加煤制天然氣的經濟效益主要是靠買方市場。由于天然氣極度短缺，但是其生長空間非常大，因此需要開發其布局。煤制天然氣是新型項目，如今缺乏管理上的制度和運行經驗。要想煤制天然氣長遠的發展，就需要一個穩定的運行，其次再來討論它的開發和擴展規模。

3.2研發多種工藝

由于煤制天然氣具有多樣化使用的特點，能夠應用在各個方面，因此研發多種煤炭加工的工藝可以讓煤制天然氣更加迅速地應用在各個行業產業當中，實現物質流通快速。在進行工藝流程設計時，還可以增加排放系統，將廢料進行合理排放或者再生利用，提高能源的利用效率，并且能夠有效減少環境污染。實現現代化潔凈煤技術模式，讓煤制天然氣產業在市場上擴大發展。

3.3進一步完善環保建設

（1）有機固體廢物實施無害化處理。在本項目中，含塵焦油普遍采用三相分離離心機進行處理，分離后的固體焦油煤粉進入鍋爐摻燒;對于廢水生化處理污泥，經過壓濾、干化減量脫除水分，將得到的干化污泥直接送入熱電鍋爐與燃料煤摻燒，或與粉煤成型做成型煤，返回氣化爐氣化。事實證明，這些處理方法行之有效，從技術角度看也是較為合理的處理方式，但需要注意的是，這些方法需要在環評階段進行評價。另外，本項目還配套建設了一般固廢綜合利用和危險廢物處置設施，減少固體廢物外排。（2）控制在線監測的大氣污染物排放指標。在線監測的大氣污染物排放指標按照排放的小時均值來控制，指標多，數量多，環保設施設計標準高，監管嚴。本項目充分考慮了環保設施的設計裕量，以應對煤質條件變化、負荷調整和操作的變化帶來的影響，確保氣體污染物達標排放。（3）污水零排放。以固定床氣化為龍頭的煤制天然氣項目污水量大，成分復雜，污水處理和回用難度很大。要達到污水零排放，其中的生化處理、深度處理、濃鹽水結晶、結晶鹽綜合利用都需要高度重視，要留有足夠的負荷調節能力。（4）固定床氣化低溫甲醇洗排放廢氣的問題。固定床氣化低溫甲醇洗排放的廢氣直接排放難以達到現行的石油和化學工業污染物排放標準，廢氣的處理要充分考慮性質和成分，蓄熱氧化是可行的低溫甲醇洗廢氣揮發性有機物（VOCs）處理措施。

4結束語

我國煤制天然氣產業還處在發展階段，但是有國家政策支持且技術較為成熟。雖然成本較低，但是經濟效益也非常低，因此如何提高煤制天然氣的經濟效益，成為如今該產業要攻克的難題。由于天然氣具有清潔高效便捷等優勢，給居民和工業產業帶來較大的便利，在煤制天然氣的工藝流程中要對產業鏈進行分析，對企業進行明確的定位，有效降低生產成本，并且做到節能減排的目的，減少環境污染。

參考文獻：

[1]安文忠，田普州，齊凱.中國煤制天然氣產業現狀、發展機遇與挑戰[J].煤化工，2018，46（3）：7-11，44.

[2]劉永健，吳秀章，王鶴鳴，等.制天然氣聯產化學品工藝路徑探討與分析[J].化工進展，2019，38（7）：28-29.