煤制天然氣

　　前景

　　國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)的缺口正逐年加大，對(duì)外依存度更是呈快速上升之勢(shì)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，國(guó)內(nèi)天然氣缺口將達(dá)1000億立方米。2011年，中國(guó)天然氣對(duì)外依存度達(dá)24%，與2010年12.8%相比，呈成倍增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。這從客觀上加大了對(duì)非常規(guī)天然氣及替代天然氣的需求力度，除頁巖氣開發(fā)力度加大外，煤制天然氣在國(guó)家“十二五”戰(zhàn)略中也被寄予厚望。

　　隨著煤化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展和天然氣消費(fèi)量的大幅增長(zhǎng)，我國(guó)煤制天然氣行業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，成為煤化工領(lǐng)域投資熱點(diǎn)。2009年，神華集團(tuán)鄂爾多斯20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目奠基，大唐集團(tuán)阜新40億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目通過了環(huán)保部的環(huán)評(píng)，中海油同煤集團(tuán)40億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目正式啟動(dòng)，新汶礦業(yè)集團(tuán)伊犁能源年產(chǎn)100億立方米煤制天然氣一期工程開工建設(shè)……。一批投資數(shù)額巨大的煤制氣項(xiàng)目陸續(xù)上馬，我國(guó)煤制天然氣領(lǐng)域呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭。

　　部分?jǐn)?shù)據(jù)顯示，未來我國(guó)天然氣供不應(yīng)求的局面將長(zhǎng)期存在，而利用煤炭資源相對(duì)豐富的特點(diǎn)發(fā)展煤制天然氣產(chǎn)業(yè)，是緩解我國(guó)天然氣供求矛盾的一條有效途徑。煤制天然氣產(chǎn)品的低熱值比國(guó)家天然氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的低熱值高17.8%-21%，能量轉(zhuǎn)化效率高。當(dāng)石油價(jià)格為80美元/bbl時(shí)，與進(jìn)口天然氣、進(jìn)口LNG相比，煤制天然氣價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　目前國(guó)內(nèi)天然氣進(jìn)口量逐年增加，對(duì)外依存度亦與日俱增。全世界天下太平遠(yuǎn)未到來，如在天然氣進(jìn)口上依然步進(jìn)口石油之后塵，則會(huì)出現(xiàn)能源安全與否取決于國(guó)外的局面。出于國(guó)家能源安全之考慮，發(fā)展煤制天然氣實(shí)乃上策。發(fā)展煤制天然氣既可作無天然氣供應(yīng)地區(qū)的氣源，又可作管道天然氣的補(bǔ)充氣源和調(diào)峰氣源。一旦多聯(lián)產(chǎn)開發(fā)成功和應(yīng)用，則必將最終實(shí)現(xiàn)跨行業(yè)、多聯(lián)產(chǎn)、集團(tuán)化發(fā)展之路。自煤制油的新項(xiàng)目叫停后，煤制天然氣項(xiàng)目相繼出現(xiàn)。隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)清潔能源天然氣的需求量迅速增長(zhǎng)，天然氣供不應(yīng)求的局面將會(huì)長(zhǎng)期存在。利用我國(guó)煤炭資源相對(duì)豐富的特點(diǎn)發(fā)展煤制天然氣產(chǎn)業(yè)，補(bǔ)充天然氣資源的不足，是一條緩解我國(guó)天然氣供求矛盾的有效途徑，有著廣闊的發(fā)展前景。

　　簡(jiǎn)介

　　用褐煤等低品質(zhì)煤種制取甲烷（即天然氣主要成分）氣體，可利用現(xiàn)有和未來建設(shè)的天然氣管網(wǎng)進(jìn)行輸送。煤制天然氣的耗水量在煤化工行業(yè)中是相對(duì)較少，而轉(zhuǎn)化效率又相對(duì)較高，因此，與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，煤制天然氣過程中利用的水中不存在污染物質(zhì)，對(duì)環(huán)境的影響也較小。

　　概念

　　是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成氣，再經(jīng)過甲烷化處理，生產(chǎn)代用天然氣（SNG）。煤制天然氣的能源轉(zhuǎn)化效率較高，技術(shù)已基本成熟，是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。

　　中國(guó)資源稟賦的特點(diǎn)是“富煤、缺油、少氣”。環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角三大經(jīng)濟(jì)帶對(duì)天然氣需求巨大，而內(nèi)蒙古、新疆等地煤炭資源豐富，但運(yùn)輸成本高昂。因此，將富煤地區(qū)的煤炭資源就地轉(zhuǎn)化成天然氣，成為繼煤炭發(fā)電、煤制油、煤制烯烴之后的又一重要戰(zhàn)略選擇。

　　市場(chǎng)分析

　　2010年以來，隨著進(jìn)口天然氣價(jià)格上漲，我國(guó)煤制天然氣市場(chǎng)持續(xù)升溫。2010年3月，總投資257億元的遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣項(xiàng)目在阜新市開工建設(shè)。2010年5月，新疆慶華煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園煤制天然氣一期工程建設(shè)全面展開，工程建成后，天然氣將輸送到西氣東輸二線。

　　隨著國(guó)內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和加強(qiáng)環(huán)保等政策的實(shí)施，國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)張。多渠道、多方式地?cái)U(kuò)大天然氣資源供給，完善氣源結(jié)構(gòu)成為優(yōu)化我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要戰(zhàn)略。煤制天然氣作為液化石油氣和天然氣的替代和補(bǔ)充，既實(shí)現(xiàn)了清潔能源生產(chǎn)的新途徑，優(yōu)化了煤炭深加工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又具有能源利用率高的特點(diǎn)，符合國(guó)內(nèi)外煤炭加工利用的發(fā)展方向，對(duì)于緩解國(guó)內(nèi)天然氣短缺，保障我國(guó)能源安全具有重要意義。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我國(guó)天然氣價(jià)格逐步上漲的趨勢(shì)是確定的，因此，煤制天然氣的成本優(yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，中國(guó)煤制天然氣行業(yè)發(fā)展前景廣闊。

　　煤制天然氣是另一個(gè)煤化工的重要方向，天然氣的國(guó)內(nèi)需求量大，技術(shù)也較為成熟。但是受制于天然氣管道、國(guó)內(nèi)的天然氣價(jià)格較低等因素的制約，天然氣的建設(shè)相對(duì)較為規(guī)范。我國(guó)的煤制天然氣的發(fā)展定位為天然氣戰(zhàn)略的補(bǔ)充，不會(huì)作為天然氣的主要供應(yīng)來源。據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)整理：目前國(guó)內(nèi)在建的煤制天然氣項(xiàng)目4個(gè)，批準(zhǔn)總規(guī)模為151億立方米/年，在建規(guī)模為43億立方米/年，預(yù)計(jì)2013～2014年期間投產(chǎn)。

　　生產(chǎn)工藝

　　主要工藝

　　煤制天然氣的工藝可分為煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)和直接合成天然氣技術(shù)。兩者的區(qū)別主要在于煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)先將原料煤加壓氣化，由于氣化得到的合成氣達(dá)不到甲烷化的要求，因此需要經(jīng)過氣體轉(zhuǎn)換單元提高H2/CO 比再進(jìn)行甲烷化（有些工藝將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行）。直接合成天然氣技術(shù)則可以直接制得可用的天然氣。

　　煤氣轉(zhuǎn)化技術(shù)

　　煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)可分為較為傳統(tǒng)的兩步法甲烷化工藝和將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行的一步法甲烷化工藝。直接合成天然氣的技術(shù)主要有催化氣化工藝和加氫氣化工藝。其中催化氣化工藝是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術(shù)。加氫化工藝是將煤粉和氫氣均勻混合后加熱，直接生產(chǎn)富氫氣體。

　　流程

　　煤制天然氣整個(gè)生產(chǎn)工藝流程可簡(jiǎn)述為：原料煤在煤氣化裝置中與空分裝置來的高純氧氣和中壓蒸汽進(jìn)行反應(yīng)制得粗煤氣；粗煤氣經(jīng)耐硫耐油變換冷卻和低溫甲醇洗裝置脫硫脫碳后，制成所需的凈煤氣；從凈化裝置產(chǎn)生富含硫化氫的酸性氣體送至克勞斯硫回收和氨法脫硫裝置進(jìn)行處理，生產(chǎn)出硫磺；凈化氣進(jìn)入甲烷化裝置合成甲烷，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的天然氣；煤氣水中有害雜質(zhì)通過酚氨回收裝置處理、廢水經(jīng)物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理后，廢水得以回收利用；除主產(chǎn)品天然氣外，在工藝裝置中同時(shí)副產(chǎn)石腦油、焦油、粗酚、硫磺等副產(chǎn)品。主工藝生產(chǎn)裝置包括空分、碎煤加壓氣化爐；耐硫耐油變換；氣體凈化裝置；甲烷化合成裝置及廢水處理裝置。輔助生產(chǎn)裝置由硫回收裝置、動(dòng)力、公用工程系統(tǒng)等裝置組成。