天然气化工技术现状及其发展研究

胡 文

天然气化工技术现状及其发展研究

胡 文

（朝阳广播电视大学， 辽宁 朝阳 122000）

天然气不仅是一种清洁性能源，而且是较为重要的化工原料，加强天然气化工技术的研究，对推动我国工业发展具有重要的现实意义。对天然气化工技术现状及发展进行探讨，以期为生产出更多高质量的天然气产品提供参考。

天然气；化工技术；发展

天然气是仅次于石油、煤炭的第三大能源，是一种性能优异的化工原料，因此，很多国家非常重视天然气化工技术的研究，相继研发出了天然气制备其他工业产品的优越工业方法，在降低生产成本低基础上，生产出的产品一定程度上满足了工业生产的相关要求。我国也非常重视天然气化工技术方面的研究，在天然气化工技术研究领域投入了大量的人力、物力与财力，经过多年的不懈努力，我国掌握了一系列以天然气为原料的化工技术，为推动我国工业发展提供了有利的理论支撑。

1 天然气化工技术现状

从上个世纪20年代，世界范围内的天然气化工保持着较为稳定的发展趋势，尤其最近几年随着世界各国环保意识的增强，更加重视天然气化工的发展，天然气化工也因此成为化工工业的重要支柱产业。目前来看，天然气化工加工的产品包括醋酸乙炔、乙炔、甲醇、氨等，其应用涵盖了国民经济的诸多领域。

我国非常重视天然气化工技术的发展，尤其中西部地区的天然气化工起步较早，经过多年的探索与研究，已经形成了较为稳定的产业。同时，在天然气化工建设与生产方面积累了大量的宝贵经验。该地区的天然气化工技术主要利用当地廉价的资源，生产甲醇、化肥、氨及其衍生物等产品。如重庆、四川、宁夏等地将天然气作为生产原料的大化肥装置等。而且位于四川的泸天化、云天化等加大了生产投入，为后续产品的稳步生产奠定了坚实的基础。

我国天然气化工发展虽取得了可喜的成绩，但与西方发达国家相比仍存在不小的差距，这一差距表现在：生产能耗比较高，而且采用的生产工艺落后，生产规模小，产品的附加值低，严重影响了企业的市场竞争力［1］。另外，我国中西部天然气化工虽起步早，但产品大多数用于化肥生产，高附加值产品占有较小的比重。由此可见我国天然气化工还有很长的一段路要走，我国天然气化工生产企业的面临着严峻的挑战。

2 天然气化工技术发展研究

天然气化工技术的发展主要体现三个方面，即，用于合成气的生产、用于二甲醚的生产以及用于生产精细化产品，接下来逐一对其进行探讨。

2.1 用于合成气的生产

以天然气为原料生产有机化学品或清洁能源时经过合成气制备、产品合成以及产品后处理三个基本环节，而在制备合成气生产环节的投入占据总投入的60%左右［2］，因此，重视合成气制备方面的研究，对提高企业效益具有重要的现实意义。

制备合成气时工业上多应用天然气水蒸气转化法，即利用特定的催化剂，使天然气与水蒸气发生反应生成氢气与一氧化碳，具体化学式为：

但该反应的发生需要吸收大量热，属于强吸热反应，消耗的能量比较多，因此，需要投入大量成本。而上个世纪九十年代曾有报道给出了制备合成气新的化学方程式：

该反应虽然降低了能源消耗，但制备氧气仍需要投入一定的成本，其并未使生产成本降低。

目前，世界各国比较重视合成气先进工艺的研发，探索出了一系列合成气制备工艺，如天然气空气部分氧化工艺、天然气空气自热重整工艺以及天然气纯氧自热重整工艺等，考虑到不同的生产工艺采用的原材料有所区别，因此，具体采取何种合成工艺需要根据所需产品而定。

2.2 用于二甲醚的合成

二甲醚是工业生产常用的化工原料，尤其在农药、燃料以及制药领域应用广泛。另外，因其燃烧性能优良可用作LPG或柴油的替代品。其具有以下优点：具有较好的可燃性，产生的废气无毒，而且在常温下可被压缩成液体，运输方便。

生产二甲醚的传统方法为甲醇脱水法，而以天然气为原料制备二甲醚时主要利用天然气空气催化部分氧化法制备合成气，其中应用的催化剂为金属-酸性催化剂，当将甲醇与甲醇脱水反应进行耦合可显著提高反应转化率。另外，考虑到合成气含有较高比重的惰性成分，因此，一般将反应压力控制在6～8 MPa，反应温度设置在250 ℃上下。

2.3 用于精细化工产品的制备

以天然气为原料制备精细化工产品的基础为：先利用天然气完成乙炔的制备。

2.3.1 天然气制乙炔

目前来看，制备乙炔的工业方法主要包括烃类部分氧化法、电弧法、电石法等，其中烃类部分氧化法时以天然气为原料是相当成熟的生产工艺，以德国BASF公司申请的专利技术为代表。我国引起该技术后经过多年的发展，已完全掌握，而且以此为基础有所创新［3］。

2.3.2 用乙炔制备1，4- 丁二醇

生产1，4-丁二醇工艺非常之多，如以丁二烯、丙烯去、乙炔等为原料的生产工艺比较常用，以乙炔为原料的生产方法包括REPPE法以及BASF法。其中REPPE法为利用淤浆床的常压工艺，依据产物与催化剂分离方式该工艺有淤浆床流程与悬浮床流程之分。REPPE方法下制备1，4-丁二醇的工艺包括 Linde/Yukong工艺以及Linde工艺，其中以前者最为常用。

BASF法起初应用涓流床高压法制备1，4-丁二醇，工艺流程如图1所示：

2.3.3 用1，4- 丁二醇制备四氢呋喃

四氢呋喃（THF）是工业生产应用率比较高的化工原料。统计表明，THF多数以1，4- 丁二醇为原料，利用以下反应制备：

该种生产工艺具有较低的能耗，而且生产的产品纯度高、工艺简单等优点。

2.3.4 THF生产聚四甲撑乙二醇醚（PTMEG）

PTMEG可用于生产聚氨酯橡胶、聚醚型聚氨酯高回弹泡沫，其可用于制造人造革、鞋底、传动皮带、轮胎等。

生产PTMEG一般以THF为原料，在含氟酸催化剂作用下由THF聚合而成。聚合反应结束后，用水终止反应，未反应的产物汽提除去，萃取、水洗将其中的硫酸、氢氟酸去除，并使用氢氧化钙再次处理，除去剩余的酸，接着进行干燥处理。如反应用三氟化硼为催化剂，需向其中添加醋酸终止反应，生成的含酯基团，需进一步水解。该种工艺方法应用的催化剂中的氟磺酸生产成本较高，而且处理副产酸盐及应用的材料，给该工艺推广造成一定的阻碍。日本、美国研制出了新的制备PTMEG工艺，有效的客服了原有工艺存在的问题，例如，日本使用杂多酸为催化剂，而美国则使用含氟酸性离子交换树脂［4］。

3 结 论

随着我国工业化进程的不断加快，如何以天然气为原料合成更多高质量工业产品，不断提高我国工业化生产水平是业内人士关注的重点。因此，我国非常重视天然气化工技术方面的研究，经过不断的攻坚克难取得了卓越成效，给推动我国工业化稳步发展奠定了坚实的基础。

［1］ 潘作志. 浅谈天然气化工技术现状及其发展分析[J]. 中国新技术新产品,2013(04):166.

［2］ 乔会杰. 论天然气价格政策和天然气化工技术经济发展[J]. 中国石油和化工标准与质量,2014(03):24．

［3］张冰,郑健雄. 浅谈天然气化工的利用与发展[J]. 化工管理,2014,29:228．

［4］ 孟玲菊,高峻峰. 天然气化工利用与发展趋势的探究[J]. 佳木斯职业学院学报,2015(01):180-181.

Present Status and Development of Natural Gas Chemical Industry Technology

HU Wen
（Chaoyang Radio and Television University, Liaoning Chaoyang 122000，China）

Natural gas not only is a kind of clean energy, but also is an important chemical raw material, so strengthening study on natural gas chemical industry technology has important practical significance for promoting China's industrial development. In this paper, present status and development of the natural gas chemical industry technology were discussed, which could provide reference for the production of more high quality natural gas products.

Natural gas; Chemical technology; Development

TE 6

： A

： 1671-0460（2015）05-1001-02

2015-03-13

胡文（1962-），女，辽宁朝阳人，高级讲师，1995年毕业于辽宁师范大学，化学专业，研究方向：化工原理 高等有机化学。E-mail：15951805096@163.com。