天然气化工专题

一、天然气化工资料 （一）天然气资源

1、基本情况

广义的天然气是指在自然界中天然生成的气体化合物。就能源工业而言，天然气也叫气态的石油，是专指岩石圈中生成并蕴藏的以气态烷烃混合物为主的可燃性气体。其化学组分超过100余种：(1)以烃类为主，从甲烷到33个碳原子的石蜡和22个或更多碳原子的芳香烃，甲烷占绝大部分；(2)还含有少量非烃类气体，如硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、水蒸气、氮、氢以及硫醇、硫醚等有机硫化物；(3)有时也含有微量的稀有气体，如氮、氩等；(4)还含有极微量的不饱和烃，如乙烯、丙烯、丁烯等；(5)偶尔也还含极少量环状烃化合物一环烷烃和芳烃，如环戊烷、环乙烷、苯、甲苯、二甲苯等。

根据国土资源部统计数据显示，2011年中国天然气产量快速攀升，首次突破千亿立方米，为1011.15亿立方米，同比增长7.3%。与此同时，中石化经济技术研究院预计到2015年，我国天然气产量有望达到1850亿立方米，需求量达2600亿立方米，供需缺口达750亿立方米。

2、世界天然气资源分布 至2008年1月世界天然气储量

名次 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 11 国家或地区 世界总计 排序前20个国家 俄罗斯 伊朗 卡塔尔 沙特阿拉伯 美国 阿布扎比 尼日利亚 委内瑞拉 阿尔及利亚 伊拉克 哈萨克斯坦 土库曼斯坦 储量（亿m2） 1751602.69 1363996.47 475725.60 268501.79 256353.80 71530.72 59772.94 56209.25 52100.45 47079.84 45024.03 31698.05 28317.00 28317.00 占世界的份额（％） 100 90.23 27.16 15.33 14.64 4.08 3.41 3.21 2.97 2.69 2.57 1.81 1.62 1.62 12 13 14 15 16 17 18 19 印度尼西亚 马来西亚 中国 挪威 乌兹别克斯坦 加拿大 科威特 荷兰 世界其它国家 26589.66 23503.11 22653.60 22407.24 18406.05 16480.49 15720.18 14158.50 171053.39 1.52 1.34 1.29 1.28 1.05 0.94 0.90 0.81 9.77 ——摘自《世界石油工业》

（1）到2008年1月，世界已探明天然气气储量1751602.69亿m3。 （2）世界3/4的天然气储量在中东和欧亚地区，俄罗斯、伊朗、卡塔尔占总量的57.1%。中国天然气储量居世界第14位。

（3）中国天然气远景评价储量为55.9万亿m3，地质预测资源量为35万亿

m3，可采资源量为22万亿m3，到2007年底中国累计探明储量为2.27万亿m3。

中国共有505个沉积盆地，目前已在32个盆地发现工业油气流，其中：天然气主要分布在东部、西部和南部浅海等三大区域，在陆地上主要分布在四川盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、柴达木盆地、松辽盆地，在海上主要分布在海南岛周边及南海海域和东海。

3、基本用途

在全球范围内天然气取代石油的步伐正日益加快，将成为21世纪消费量增长速度最快的能源。预计2020年有望超过煤炭、石油成为世界第一能源。

据统计，至2009年全球天然气产量中40%左右用于工业，民用占20%左右，商业和电力占25%左右，其他约占15%。全球每年约有1200亿立方米天然气作为化工原料，广泛用在合成氨、甲醇、甲醛、醋酸等多种化工产品生产中，较之其他原料(煤炭、石油、粮食等)，不仅能取得良好的经济效益，而且具有明显的社会环境效益。天然气的深度加工和综合利用正处在加快发展阶段，许多高端的应用技术还在开发。目前，世界天然气化工一次加工成品年总产量在11.6亿吨以上，大宗产品主要是合成氨和甲醇。全世界85 %以上合成氨、92%以上甲醇生产都是以天然气为原料。

2006年我国天然气消费量约为556亿m3，比2005年增长21.7%，占世界消费总量的1.9%，天然气在我国一次能源消费中的比例约为3%左右，1996-2006年我国天然气消费量年均增长率约为12.0%。

随着我国经济的持续增长，天然气输送干线网络工程的投入运营，我国天然气年均需求增长消费增长率保持在15%左右。预计2020年天然气消费量达到2000亿m3，天然气在我国一次能源消费中的比例将会上升到10%左右。

目前，我国天然气利用领域主要包括城市燃气、工业燃料、天然气发电和天然气化工。在过去的10年内，我国天然气的消费结构变化如下表所示。

（二）天然气化工

1、天然气化工链

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。

(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。

(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。

2、天然气化工产业趋势

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。

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，但远低于“九五”时期的45%，递减趋势明显。

2005年全国合成氨产量4596万t，其中20%以天然气为原料生产，其天然气消费量约110亿m3。甲醇产量为535.6万t，其中30%是以天然气为原料，消费天然气约25亿m3。

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。目前，国内PVC、醋酸乙烯、（1、4）—丁二醇和氯丁橡胶等产品仍以乙炔路线为主，乙炔化工在我国化学工业仍占有一席之地。

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。

总体趋势看，合成氨、甲醇及其下游产品仍将持续增长，但产品结构会向高技术含量和高附加值方向调整。当前世界天然气化工业发展的重点是天然气制烯烃，发达国家已开始建设大型的合成烯烃(GTO)工业装置。

（三）江苏省天然气利用

1、天然气化工

“十一五”期间，江苏天然气利用快速发展，2009年全省利用总量达64.17亿旷，在全国列第二位。利用结构方面，城市燃气13.37亿m3，工业燃料26.04亿m3，发电用气22.0亿m3，直供大化工用户2.76亿m3。

直接化工方面，主要用于生产合成氨和甲醇，也生产醋酸、甲醛、碳酸二甲酯、二甲醚及烯烃等。

2、天然气十二五

江苏供需不平衡，气源难以满足需求。2009年需求77亿m3，实际利用只有64.17亿m3，缺口近13亿m3，2010年缺口近30亿m3。2011年江苏全省天然气利用量首次“破百”，达到105亿立方米，仅次于产气大省四川，位居全国第二，比上年增长38.2%。同时，江苏省各市LNG储气设施建设刚刚起步，到2009年底只有1.5万m3LNG容量，事故应急备用气源和日调峰、季节调峰能力严重不足，影响到供气安全和稳定。管道网方面，苏南实现了多气源全覆盖，苏北则不足。

为此，将优化使用结构，优先发展居民生活用气，加快公服设施用气，逐步发展交通工具(公交、出租、大巴、船舶等)用气，探索发展分布式能源供应系统，稳步发展工业用气，适度发展天然气电厂用气和配合建设直供化工用气项目。同时，积极推进如东LNG二期、滨海LNG和连云港LNG项目，开拓海上LNG气源。

（四）天然气利用政策

天然气利用分为优先类、允许类、限制类和禁止类。

优先类主要指城市燃气：

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；

允许类包含四种：

1、城市燃气：集中式采暖用气（指中心城区的中心地带），分户式采暖用气，中央空调；

2、工业燃料：建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中以天然气代油、液化石油气项目；建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中环境效益和经济效益较好的以天然气代煤气项目；建材、机电、轻纺、石化、冶金等工业领域中可中断的用户；

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。

4、天然气化工：对用气量不大、经济效益较好的天然气制氢项目；以不宜外输或上述一、二类用户无法消纳的天然气生产氮肥项目；

限制类主要指发电和化工：

1、非重要用电负荷中心建设利用天然气发电项目；

2、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；

3、以甲烷为原料，一次产品包括乙炔、氯甲烷等的碳一化工项目； 4、除第二类第9项以外的新建以天然气为原料的合成氨项目；

禁止类也主要指发电和化工：

1、陕、蒙、晋、皖等十三个大型煤炭基地所在地区建设基荷燃气发电项目； 天然气化工：

2、新建或扩建天然气制甲醇项目； 3、以天然气代煤制甲醇项目。

二、项目机会

1、以滨海、连云港LNG项目与盐化工项目为基础的化工产业链； 第一个产业链：乙炔及其MDI产业链。目前国内就只有烟台的万华公司掌握这些技术，还有德国巴斯夫公司在重庆投资的45亿美元的一体化项目，LNG可以制造乙炔，乙炔又是MDI产业的原料，MDI和TDI是生产聚氨酯的主要原料，聚氨酯在汽车、建筑业以及冰箱、家具被覆材料、床垫、鞋具等产品中被广泛应用。

第二个产业链：乙烯及其烯烃产业链。目前国内就中海油在深圳的化工园做这个项目。

第三个产业链：冷能利用。（1）进行空气分离，生产空分产品；（2）利用冷能低温粉碎，如废旧轮胎粉碎及丁基橡胶等；（3）冷能利用做速冻食品，建造保鲜库；（4）空分产品液氧可用来建设垃圾无害化处理厂；（5）可以在附近建设冰雪世界公园，发展旅游产业；（6）可以为钢铁以及冶金工业的冷却提供原料，降低成本。

第四个产业链：建材产业链：LNG制造的乙炔可以用来切割，对于那么陶瓷工业和高档洁具等都可以发展。

与盐化工产业结合方面，主要指天然气乙炔精细化工产品链，即充分利用乙炔及乙炔尾气发展1,4-丁二醇、r-丁内酯、聚四氢呋喃、甲醛、聚甲醛、二甲醚等产品,而避开选择市场竞争激烈的甲醇等大宗产品。甲醛中间产品用于1,4-丁二醇,实现主要原料自给，相关生产技术成熟,来源有保障；此产业链与盐化工相结合,可以走出资源综合利用的模式。

2、以大型甲醇为龙头的醋酸、MTO、MTP、二甲醚产品等；

3、天然气汽车产业链；

天然气汽车主要部件：减压器，混合器或喷规；开环防真器1套或燃气电脑一只；转换开关总成 1套；动力调节阀 或天然气过滤器1只；高压钢管φ6×1：0.8KG；导气管1只；排气管1米；稳固件包1包；低压管φ19：1米；低压管φ16 0.3米；卡箍φ16-27 4只；卡箍φ22-φ32 1只；卡箍φ34 1只；充气阀1只 。气瓶及气瓶支架一组。其中，汽车燃料系统通常包括天然气气瓶、减压调压器、各类阀门和管件、混合器（或者天然气喷射装置）、各类电控装置等。

4、分布式热电联产、热电冷联产设备。

分布式供电的主要动力为微型燃气轮机：微型燃气轮机是功率为数百KW以下的、以天然气、甲烷、汽油、柴油等为燃料的超小型燃气轮机。目前，开发微型透平的厂商主要集中在北美，欧洲有瑞典和英国。分布式供电发展方向是冷热电三联产系统：典型冷热电三联产系统一般包括动力系统和发电机(供电)、余热回收装置(供热)、制冷系统(供冷)等。 新一代微型燃气轮机的主要技术参数：

供应商 Allied Signal 燃料 天然气 转速 65000 电功率效率压进口温出口温排气温排放功率范围（KW） （%） 比 度（oC） 度（oC） 度（oC） （NOx） （KW） 75 28.5 3.7 930 650 240 <25ppm 75 Bowman 天然气 35，45，115000 45 22.5 4.3 - 650 305 - 50，60，80，200 24，30，96000 30 - 3.2 840 - 270 - 60，125-250 116000 45 30 - - - 316 <9ppm 45,80,200 Capstone 天然气 天然气 天然GE/Elliott NREC(样机) 气 柴油 丙烷 50000 70 33 3.3 870 - 200 - 30-200

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