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天然气化工简介
天然气组成以气态低分子烃为主(主要成分是甲烷，同时也含有非烃气体)，相对密度0.65，比空气轻，具有无色、无味(天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂，例如四氢噻吩)、无毒、可燃的特性。天然气的爆炸极限为5%-15%。
天然气燃烧后生成二氧化碳和水，产生的温室气体是煤炭燃烧的1/2，石油的2/3。由于天然气热值高，燃烧产物对环境污染少，是未来世界普遍采用的清洁能源。世界能源结构逐步发生变化，各国政府也通过立法程序来传达这种趋势，发展天然气工业已经成为世界各国改善环境和维持经济?沙中⒄沟淖罴蜒≡瘛?
在全球范围内天然气取代石油的步伐正日益加快，未来10年内，世界天然气消费年均增长率约为3.9%，在亚洲发展中国家天然气的消费年均增长率会更高，天然气将成为21世纪消费量增长速度最快的能源。预计2010年天然气在全球一次能源消费结构中的份额将超过煤炭，2020年有望超过石油，天然气通过净化分离和裂解、蒸汽转化、氧化、氯化、硫化、硝化、脱氢等反应，可制成合成氨、甲醇及其加工产品(甲醛、醋酸等)、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。
我国能源消费结构以煤炭为主，煤炭在一次能源消费中的比例约为70%，煤炭消费是造成烟煤型大气污染的主要原因，也是温室气体的主要来源，我国以煤为主的能源消费结构对环境造成了较大的压力。因此，合理利用天然气，提高天然气在我国能源消费结构中的比例有利于建设环境友好型社会。
2007年8月30日国家出台新的天然气产业政策，综合考虑天然气利用的社会效益、环保效益、经济效益和天然气产地合理需要等方面的因素，根据天然气下游用户的用气特点，天然气利用分为优先类、允许类、限制类和禁止类。
2.1 优先类
我国天然气资源要优先用于城市燃气，其中主要包括：
(1)城镇(尤其是大中城市)居民炊事、生活热水等用气；
(2)公共服务设施(机场、政府机关、职工食堂、幼儿园、学校、宾馆、酒店、餐饮业、商场、写字楼等)用气；
(3)天然气汽车(尤其是双燃料汽车)；
(4)分布式热电联产、热电冷联产用户。
2.2 允许类
2.2.1 城市燃气
(1)集中式采暖用气(中心城区的中心地带)；
(2)分户式采暖用气；
(3)中央空调。
2.2.2 工业燃料
(1)建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中以天然气替代油、液化石油气项目；
(2)建材、机屯、轻纺、石化、冶金等工业领域中环境效益和经济效益较好的天然气替代煤气项目；
(3)建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中可中断的用户。
2.2.3 天然气发电
重要用电负荷中心且天然气供应充足的地区，建设利用天然气调峰发电项目。
2.2.4 天然气化工
(1)对用气量不大、经济效益较好的天然气制氢项目：
(2)以不宜外输或者上述优先类、允许类用户无法消纳的天然气生产氮肥项目。
2.3 限制类
2.3.1 天然气发电
非重要用电负荷中心建设利用天然气发电项目。
2.3.2 天然气化工
(1)已建的合成氨厂以天然气为原料的扩建项目，合成氨厂煤改气项目；
(2)以甲烷为原料，一次产品包括乙炔、氯甲烷等的碳-化工项目；
(3)除允许类中规定的氮肥项目以外的新建以天然气为原料的合成氨项目。
2.4 禁止类
2.4.1 天然气发电
陕、蒙、晋、皖等13个大型煤炭基地所在地区建设基本负荷燃气发电项目。
2.4.2 天然气化工
(1)新建或扩建天然气制甲醇项目；
(2)以天然气代煤制甲醇项目；
(3)以大中型气田所产天然气为原料建设LNG项目。
2.5 小结
综上所述，在未来几年内，我国(尤其是能源相对匮乏，经济较为发达的地区)天然气利用顺序依次是：
重点满足城市民用和商用燃气消费；
城市工业锅炉、窑炉天然气替代油、煤；
在交通和发电等领域进行天然气代油；
在天然气价格承受能力较高的地区建设调峰负荷中心，工业园区热电联产和分布式冷热电三联供等天然气发电项目；
天然气化工
对于目前已经建设的用气项目维持供气现状，特别是国家批准建设的化肥项目，要确保长期稳定供应。在天然气供应严重短缺而又有条件的地方，可实施煤代气项目改造。对在建或已核准的用气项目，若供需双方已签署长期供用气合同，按合同执行。
世界天然气化工从20世纪20年代至今一直保持稳定发展，近20多年发展速度加快，20世纪70年代世界约5%左右的天然气资源用作化工原料，20世纪80年代上升到约10%。近年由于天然气产量大幅增加，此比例重新回落至5%左右(不包括我国)，中东、东欧、拉丁美洲、东南亚等地区均在8%-11%范围。
目前世界石油资源日趋紧缺，而天然气的储量和产量增长均超过石油，为此天然气化工利用受到许多国家和地区的重视。
产品链
天然气通过净化分离和裂解、蒸汽转化、氧化、氯化、硫化、硝化、脱氢等反应，可制成合成氨、甲醇及其加工产品(甲醛、醋酸等)、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。
典型的天然气化工产品链有4条。
(1)合成氨产品链。产品包括合成氨、尿素等如图5所示。
(2)氢氰酸产品链。产品包括氢氰酸、氰化钠、草甘膦、蛋氨酸等，如图6所示。
蛋氨酸是含硫必需氨基酸，与生物体内各种含硫化合物的代谢密切相关。当缺乏蛋氨酸时，会引起食欲减退、生长减缓或不增加体重、肾脏肿大和肝脏铁堆积等现象，最后导致肝坏死或纤维化。
蛋氨酸还可利用其所带的甲基，对有毒物或药物进行甲基化而起到解毒的作用。因此，蛋氨酸可用于防治慢性或急性肝炎、肝硬化等肝脏疾病，也可用于缓解砷、三氯甲烷、四氯化碳、苯、吡啶和喹啉等有害物质的毒性反应。
聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）具有极为优越的光学性能，是一种高度透明的热塑性塑料，获得了广泛的应用，PMMA的产品有板、管、棒、模塑料等各种品种，主要应用于航空、无线电、仪器、仪表、医疗器材、装饰、指示、广告等方面。
EDTA用途很广，可用作彩色感光材料冲洗加工的漂白定影液，染色助剂，纤维处理助剂，化妆品添加剂，血液抗凝剂，洗涤剂，稳定剂，合成橡胶聚合引发剂，EDTA是螯合剂的代表性物质。能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性络合物。此外EDTA也可用来使有害放射性金属从人体中迅速排泄起到解毒作用。也是水的处理剂。
草甘膦属有机磷类内吸传导型灭生性除草剂。该药可被植物吸收，并能在体内输导到地下根、茎，导致植株死亡，并失去再生能力。作用缓慢，一、二年生杂草，药后15～20天枯死；多年生杂草，药后20～25天地上部分枯死，地下部分逐渐腐烂。对人、畜低毒，对鱼类、鸟类和天敌安全。
(3)乙炔化工产品链。产品包括以乙炔为原料的PVC、BDO、醋酸乙烯，以及乙炔尾气生产的甲醇、醋酸产品等，如图7所示。
醋酸乙烯是一种重要的有机化工原料，是世界产量最大的50种化工产品之一。醋酸乙烯通过自身聚合或与其他单体共聚,主要用于生产聚醋酸乙烯(PVAc)、 聚乙烯醇(PVA)、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液(VAE)或共聚树脂(EVA)、醋酸乙烯-氯乙烯共聚物(EVC)、缩醛树脂等衍生物。可用于粘接剂、纸张或织物的上胶剂、涂料、墨水、皮革加工、纤维加工、乳化剂、水溶性膜、土壤改良剂等方面。
(4)以大型甲醇为龙头的醋酸、MTO、MTP、二甲醚产品等，如图8所示。
我国天然气化工现状
我国天然气化工起步于20世纪60年代，目前已经形成一定规模，主要用于生产合成氨和甲醇。2005年天然气化工消费量为150亿m3，占天然气总消费量的30%，远高于国外。
天然气乙炔也是天然气下游用户之一，乙炔化工是国内化学工业中一个传统的高耗能行业，由于我国缺油、少气、相对富煤的特殊能源结构，使我国具备了乙炔化工衍生物产能适度增长的客观条件。
我国其他天然气化工产品所占份额相对较小。例如，以天然气为原料的炭黑等均只有年产几万吨的水平；以天然气为原料的氢氰酸、硝基甲烷、二硫化碳等，其生产能力每年仅数万t。
天然气输送成本较高，从20世纪90年代末到21世纪初，我国对天然气迅速从买方市场转入卖方市场。基于我国的现状以及天然气的价格的不断上涨.近年来一些企业进行了“气改煤头”的原料路线调整。例如，2004年齐鲁石化第一化肥厂生产用原料由天然气改为原煤(原料转换后年产合成氨10万t、尿素17万t、甲醇2万t)；四川泸天化股份有限公司装置也进行了“气改煤”改造。
综上所述，我国天然气化工利用的现状可以概括为：
(1)化肥是最大的天然气化工用户，有相当的产业规模，生产水平较高，2006年我国合成氨产量中的19%来自气头生产装置。
(2)天然气制甲醇工业已有较大的生产规模，2006年我国甲醇产量中的28.6%来自气头生产装置。
(3)天然气生产精细化工品种很多，但规模较小，高附加值产品甚少，尚未真正形成天然气化工深加工产品系列。
总之，我国天然气化工与国外相比尚有诸多差距(例如，生产装置规模小、工艺落后、能耗高)。
未来我国天然气化工发展的重点是对现有碳-化工技术不断改进完善，加快天然气新应用领域开发(例如，天然气制乙烯技术)。使其具有与石油原料竞争的能力。此外，我国天然气化工的发展，还面临投资以及产业结构调整等诸多因素的制约，许多问题有赖于国家经济总体实力的发展。
甲醇化工简介
甲醇是一种重要的有机化工原料,应用广泛,可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品,而且还可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及用来合成甲醇蛋白。
随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低,用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。尽管目前全球甲醇生产能力相对过剩,并且不排除由于某种原因而引起甲醇市场的波动,但是对于有着丰富的煤、石油、天然气资源的地区,除了研究开发新技术降低成本,还要不断开拓甲醇应用领域,大力生产和发展甲醇下游产品,从而促进整个甲醇工业的发展。
甲醇下游产品情况
甲醛
甲醛是甲醇最重要的下游产品之一,也是最重要的基本有机化工原料之一。它最大的用途是生产酚醛树脂、黏合剂及其它有机化学晶。近年来,随着我国经济建设的迅速发展,甲醛产量每年以4.5%的速度增长,年需原料甲醇100万吨以上。为满足化工市场的需求,应大力开发以甲醇为原料的生产以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。
甲酸甲酯
甲酸甲酯(MF)被誉为万能的中间体,由它衍生出的化学品达几十种。甲酸甲酯可用于生产甲酸、甲酰胺和其他精细化工产品,还可直接用作杀虫剂、杀菌剂、熏蒸剂、烟草处理剂和汽油添加剂,它的需求量将以每年10%的速度递增。随着环保要求的不断提高,由甲醇、C02和H2合成工艺甲酸甲酯
甲胺
甲胺是一种重要的脂肪胺,以液氨和甲醇为原料,在催化条件下,通过加压精馏分离不同结构的系列产品(一甲胺、二甲胺、三甲胺),是基本的有机化工原料之一,目前全世界年生产能力为112万吨,国内年生产能力为25万吨,全球年消费量为165万吨,年消费递增率为12%。随着我国DMF的迅速发展,也带动了甲胺特别是二甲胺需求量的不断增加。
碳酸二甲酯
以甲醇气相氧化羰基化法合成的碳酸二甲酯(DMC),是近年来受到国内外广泛关注的环保型绿色产品。随着全球环境保护及安全生产要求的日趋严格,硫酸二甲酯、光气、氯甲酸甲脂、氯甲烷等化学品将在世界范围内被淘汰,DMC化学结构中含有甲基、羧基和甲氧羰基,在化学合成反应中可以起代替上述产品的市场份额就相当可观
乙二醇
我国乙二醇的消费构成中约95%用于生产聚酯,5%用于生产防冻剂等方面。近年来,由于聚酯工业需求强劲,国内市场对乙二醇需求保持快速增长的势头。据统计,1995年,我国乙二醇的表观消费量为65.7万吨,目前已经达到508.8万吨,已超过美国成为世界第一大乙二醇消费国。
甲基叔丁基醚
甲基叔丁基醚(MTBE)是甲醇下游产品中增长最快的-个品种,它是一种重要的高辛烷值汽油添加剂,曾被誉为第三代石油化学品。尽管最近一项研究表明;MTBE极易对土壤、地下水造成污染,且能致癌旭在第四代石油化学品未出现之前;它还是较为理想的汽油添加剂。随着我国政府对环境保护的推进，为MTBE提供于广泛的市场。据有关专家预测,今后几年我国对MTBE的需求将会有更大的增长,生产MTBE所需甲醇将达到25万吨/年左右。
甲醇作为燃料方面的应用
1、甲醇掺烧汽油和柴油
20 世纪70 年代出现的两次石油危机及严格的环保要求，大大促进了甲醇车用燃料的开发，甲醇汽油是工种液态清洁燃料，在国际上早已经作为清洁汽车燃料使用。从热值上讲，甲醇含氧更高，与汽油混合燃烧充分，所以动力很足。国际上和国内目前正面临着能源日益紧张、汽车日渐增多。
2、直接甲醇燃料电池
为适应全球性的能源可持续利用和环境保护的需要，燃料电池技术已经成为国际高技术研究开发的热点。直接以甲醇为燃料，以甲醇和氧的电化学反应将化学能自发地转变成电能的发电技术称之为直接甲醇燃料电池（DMFC）。DMFC 是一种综合性能优良，操作简便，具有广泛应用前景的燃料电池。它的主要特点是甲醇不经过预处理可直接应用于阳极反应产生电流，同时生成水和二氧化碳，对环境无污染，为洁净的电源；它的能量转换率高，实际效率可达70％以上，即可提高燃料的利用率两倍以上，是节能高效的发电技术。
3、甲醇生产二甲醚燃料
二甲醚（DME）除了在日用化工、制药、农药、染料、涂料等方面具有广泛的用途外，它还具有方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体，易贮存等燃料性能。较好地解决了能源和污染的矛盾这一世界难题，被誉为“21 世纪的绿色燃料”。在我国大力发展二甲醚燃料已经具备较成熟的条件，通过锅炉改用二甲醚燃料或建设二甲醚为燃料的燃气轮机，目前火力发电中供应越来越紧张的柴油和燃料油也可以考虑用二甲醚来代替。目前，甲醇、DME 生产技术和规模使得DME 作为燃料在经济上是可行的，其发展前景广阔。
4、以甲醇为原料生产低碳烯烃（MTO/MTP）
甲醇制烯烃的MTO 工艺和甲醇制丙烯的MTP 工艺是目前重要的C1 化工技术，是以煤基或天然气基合成的甲醇为原料，生产低碳烯烃的化工工艺技术，是以煤替代石油生产乙烯、丙烯等产品的核心技术。随着我国国民经济的发展及对低碳烯烃需求的日渐攀升，作为乙烯生产原料的石脑油、轻柴油等原料资源，面临着越来越严重的短缺局面。因此，加快甲醇制烯烃工艺的工业应用问题引起了各方面的重视。
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