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氮肥技术
２０１０年第３１卷第１期
摘
要综述了国内外煤制天然气技术的发展情况，介绍了目前国内外煤气化技术的最新发展动态和适合大型煤制天然
气工艺的Ｔｏｐｓｏｅ和Ｄａｖｙ甲烷化技术。 关键词煤制天然气煤气化甲烷化 １
前言 中国天然气消费量近年来呈快速增长态势，
能源转化率高；投资远低于煤制油等项目。对于 解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油 和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断， 煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代 用天然气）是一种技术上完全可行的项目，在目 前国际和国内天然气价格下，项目在财务上具有 很好的生存能力和盈利能力。另外，作为天然气 产品，依赖国内日趋完善的国家、地区天然气管 网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空 间巨大。充分利用国内的低热值褐煤、高硫煤或 地处偏远、运输成本高的煤炭资源，就地建设煤 制天然气项目，是一个很好的煤炭利用途径。 ２．，煤制天然气的主要技术 石膏渣的综合利用技术，提高节能减排水平和资 源综合利用效率。鼓励有条件的企业建立直销网 络，减少流通环节。开展测土配方施肥，提高肥料 利用效率。在甲醇方面指出：甲醇要严格控制产 能总量，原则上不再新建以甲醇为最终产品的项 目；下决心淘汰落后甲醇产能，积极开发新型下 游产品，缓解产能过剩矛盾；加快《车用燃料甲 醇》及《车用甲醇汽油（Ｍ８５）》两个国家标准的实 施，积极开展相关配套标准的制定工作。引导二 甲醚产业合理发展，加快在民用燃气和替代柴油 方面的应用。稳步、有序地推进煤制烯烃、煤制甲 烷和煤制乙二醇的示范工程建设，在取得成功的 基础上推动产业发展。科学发展煤制油，在示范 工程取得成功之前，限制盲目发展。鼓励发展煤 基多联产，促进化工生产与能源转化相结合，提 高煤资源的综合利用效率。 （收稿日期：２００９—１１—２３）
Ｍａｒｋ
Ⅳ气化炉，日处理褐煤１８ ５００ｔ。这家工厂是在２０ 世纪７０年代石油危机阶段建设的，投入运行后 遇到国际油价、天然气价格长期处于低位，工厂 一直处于亏损和微利状态。在对外销售二氧化碳 和其他副产品补充情况下，工厂曾一度艰难度 日。在２００３年国际油价、天然气价格上涨后，工 厂实现盈利。 南印第安纳州在２００６年１０月宣布投资１５ 亿美元，建设一个年产１１亿Ｎｍ３（４００亿标准立 方英尺）合成天然气（ＳＮＧ）的工厂。 美国博地能源公司和康菲石油公司在联合 开展一个投资３０亿美元，年产５００—７００亿标准 立方英尺的煤制天然气（ＳＮＧ）工厂可行性研究工 作，工厂选址在肯塔基州。 美国伊利诺伊州在２００６年９月发布公告， 宣布投资一个年产５００亿标准立方英尺的煤制 天然气项目。
１钱伯章，朱建芳．世界天然气供应和需求预测们．天然气
与石油，２００６，２４（２）：４４～４８
２
ＭｕｎｉｓｈＣｈａｎｄｅｌ，ＥｒｉｅＷｉｌｌｉａｍｓ．Ｓ３，ｎｔｈｅｔｉｅＮａｔｕｒａｌＧａｓ（ＳＮＧ）：
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｌｉｍａｔｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｅｓ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，
３
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国内煤制天然气项目进展情况 大唐国际在内蒙古赤峰市克什克腾旗投资
２００ｘ
２２６亿元建设一个日产天然气１ 操作时数８
０００
１０４Ｎｍ３（年
ｈ，年产天然气４０亿Ｎｍ３）项目，
项目已开工建设。项目配套建设一条４４８ｋｍ管 线，向北京输送天然气。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气项目，目前环 评已进入公示期，项目建设规模与赤峰项目完全 一样。项目配套建设一条１ ｌＯＯｋｍ管道，向沈阳、 大连等城市输送天然气。 内蒙古汇能煤化工有限公司在鄂尔多斯投 资的１６亿Ｎｍ３煤制秀然气项目，在开展可行性 研究前期工作。 华银电力与广东佛山公用事业控股公司组 建合资公司，投资建设一个１５亿Ｎｒｎａ的煤制天 然气项目。 神华宁煤集团也在积极的探讨建设煤制天 然气项目可行性。 ５煤制天然气前景展望 蒸汽一纯氧气化技术是目前最经济最成熟 的工业化技术，而加氢气化和蒸汽催化气化技术 是在研究开发阶段的新技术。目前国内在建和开 展前期研究的煤制天然气项目均采用第一种成 熟的工艺技术。对于后两种技术，美国、日本、澳 大利亚都在进行积极的研究开发。 发展煤制天然气是非石油路线生产替代石 油产品及解决我国天然气供求矛盾的有效途径。 并且煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤 炭利用方式，也是煤制能源产品的最优方式，非 常适合我国的国情，发展前景看好。
０００ｋｅａｌ／Ｎｍ３
（１ｋｅａｌ＝４．１８６８１０）的代用天然气，其工艺比合成氨 工艺简单。煤制天然气技术成熟、可靠；消耗低、 工业协会在京召开石油和化工行业结构调整促 进大会，会上同时发布了发改委《石油和化工产 业结构调整指导意见》和中国石油和化学工业协 会的《石油和化工产业振兴支撑技术指导意见》。 这意味着石油和化工行业吹响了加快产业结构 调整的“集结号”。在中国石油和化学工业协会的 《石油和化工产业振兴支撑技术指导意见》中，在 化肥方面指出：提高氮肥、磷肥准入门槛，限制低 水平产能无序扩张。重点发展高效复合肥、缓控 释肥等高端产品，提高钾肥供应能力和高浓度化 肥的比例。争取到２０１５年，高浓度化肥比例提高 到８５％，施肥复合率达到４０％以上。鼓励企业实 施兼并重组，提高产业集中度。争取到２０１５年， 复合肥前１０名企业的产量比例提高到５０％以 上。支持中小企业由生产基础肥向肥料二次加工 转移，配合农化服务，生产面向当地的专用肥。推 广氮肥生产污水零排放、废水超低排放、废气废 固综合利用等技术，以及磷矿钾矿伴生资源和磷
Ｐｏｌｉｃｙ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｄｕｋｅ
Ｊａｎｕａｒｙ ２００９
３刘志光，龚华俊，余黎明．我国煤制天然气发展的探讨
叨．煤化工，２００９，１４（２）：１—５
（收稿日期：２００９—１１—２６）
万 方数据
Ⅱ也Ｍ严工艺采用托普索公司开发的
ＭＣＲ一２Ｘ催化剂，此催化剂在托普索中试装置和 德国Ｕｎｉｏｎ Ｗｅｓｓｅｈｎｇ（ＵＫＷ）的中试装置 中，均进行了独立测试。在中试时，最长的运行时
ＫｒａｆＩｓｔｏｆｆ
间达到了１０ ０００ｈ，证明ＭＣＲ一２Ｘ是一种具有长 期稳定性的催化剂。ＭＣＲ一２Ｘ催化剂累计运行记 录超过了４５ ０００ｈ。此工艺的甲烷化反应在绝热 条件下进行。通过循环来控制第一甲烷化反应器 的温度。ＭＣＲ一２Ｘ催化剂无论在低温下（２５０℃）
万 方数据
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氮肥技术
２０１０年第３１卷Байду номын сангаас
还是在高温下（７００℃）都能稳定运行。 ＣＲＧ技术最初是由英国燃气公司（ＢＧ公司） 在２０世纪６０年代末期和７０年代初开发的，是 将容易获取的液体馏分作为原料来生产低热值 城市煤气的工艺流程中的一部分。原料石脑油和 蒸汽经过绝热的ＣＲＧ催化剂床层，石脑油在低温 下进行转化而生产出富含甲烷的气体。为了弥补 天然气来源的不足，采用ＣＲＧ技术在英国建造了 许多的ＳＮＧ装置。 美国大平原煤制天然气装置使用了与ＢＧ公 司相类似的工艺，并且ＣＲＧ催化剂已在该装置上 成功地使用了很多年，充分证明了ＣＲＧ催化剂在 商业化规模的煤制ＳＮＧ装置上的适用性。
万 方数据
第１期
苗兴旺等：煤制天然气技术发展现状
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煤制天然气的主要工艺流程为：煤气化生产 合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，经 过甲烷化反应生产天然气。整个工艺在技术上是 成熟的，现在国内外有关学者和公司将研发重心 放到了气化技术的革新上。 煤制天然气的气化工艺【２】可分为蒸汽一纯氧 气化（Ｓｔｅａｍ—ｏｘｙｇｅｎ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ），加氢气化 （ｈｙｄｒｏｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）和催化蒸汽气化（ｃａｔａｌｙｔｉｃ
图２加氢气化工艺流程框图
工艺验证，保证了这一技术能够用于商业化。
催化蒸汽气化工艺比纯氧蒸汽气化能量效 率高。但该工艺仍没有商业化装置。在此工艺中， 气化与甲烷化在催化剂存在下在同一反应器中 发生（见图３）。气化需要热量由甲烷化反应所放 热量提供。ＣＨ４由ＣＯ：和合成气（ｃｏ和Ｈ：）中分 离出来，合成气又返回到气化器。催化反应可以 在较低温度（６５０～７５０℃）下进行。此工艺最早由 Ｅｘｘｏｎ在１９７０年发明，使用Ｋ：ＣＯ，为催化剂，但 是装置没有商业化。
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图１蒸汽一纯氧气化工艺流程框图
加氢气化工艺使用Ｈ：来气化煤。Ｈ：与煤在 气化炉中反应生成ＣＨ。。Ｈ：可以由外来氢源或甲 烷蒸汽重整后提供。在甲烷蒸汽重整反应中，一 部分从气化炉出来的ＣＨ４转化为ＣＯ和Ｈ：。流程 如图２所示。加氢气化反应工艺还在研究阶段。
艺（ＴＲＥＭｐｔ）技术具有丰富的操作经验和实质性
参考文献
国外煤制天然气项目进展情况 美国大平原煤气化生产天然气项目于１９８４
年投入运行，采用Ｌｕｒ西固定床气化工艺，日产合 成天然气（ＳＮＧ—ＳＵＢＳＴＩＴＵＴＥ
ＮＡＴＵＲＡＬ
ＧＡＳ）１．３
亿标准立方英尺（折合３６８×１０４Ｎｍ３／ｄ天然气）， 实际产能１．７亿Ｎｍ３，ｄ（折合：４８１×１０４Ｎｍ３／ｄ）， 年（按３３０个工作日计算）产能为１６亿Ｎｍ３（实 际产能１２亿Ｎｍ３，ａ）。另外工厂副产１ ２００ｔ／ａ液 氨，还有煤焦油等副产品。这家工厂也是全球第 一家将副产的二氧化碳用于提高石油开采率 （ＥＯＲ）项目的工厂。工厂共有１８台Ｌｕｒｇｉ
煤
由美国巨点能源公司（Ｇｒｅａｔ
Ｐｏｉｎｔ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｉｎｃ．）开发的催化蒸汽气化工艺（蓝气技术）被认 为是煤制天然气工艺的巨大进步。工艺包括单个 反应器和内部开发、独有的一种由大量廉价金属 组成的可回收催化剂。催化剂的开发有南伊利诺 州大学、多伦多大学和田纳西大学协助完成。由 合成气甲烷化反应放出的热来维持气化反应所 需温度，无需用纯氧来燃烧加热反应器。此工艺 在２００７年１１月进行了１周的小型试验运转。小 型实验工厂的反应器尺寸为１８．３ｍ高，内径 ０．３６ｍ。计划在２００９年建立一座大型的试商业化 运行工厂。 加氢气化和催化蒸汽气化的优点是不需要 空分装置，因此节约许多能耗费用。并且，由于气 化和甲烷化在低温下反应，成本很低。缺点就是 催化蒸汽气化需要在煤灰中分离催化剂和催化 剂的失活问题。 煤制天然气的另一核心技术是甲烷化工艺。 目前国内还没有掌握大型合成气甲烷化工艺，主 要技术要向国外公司购买。目前使用的甲烷化技 术主要是托普索甲烷化循环工艺（ＴＲＥＭＰ饿）技术 和ＤＡＶＹ公司的甲烷化技术（ＣＲＧ）ｔ羽。 托普索公司开发甲烷化技术可以追溯至２０ 世纪７０年代后期，该公司开发的甲烷化循环工