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天然气化工 c 化学与化工 2 0 1 5年第 4 0卷 中国煤制天然气产业的发展现状及建议 侯建国， 高 振 ， 王秀林 ， 宋鹏飞， 姚辉超， 穆祥宇 中海石油气电集团技术研发中心， 北京 1 0 0 0 2 7 摘要 中国富煤少气的能源特点决定了发展煤制 天然气是获取天然气资源、 缓解我 国天然气供需矛盾的重要途径之一。 开 展煤制 天然气项 目能 够合理利用我 国劣质煤炭资源 ， 调整煤炭消费结构 ， 实现煤炭 的清洁利用 ， 缓 解天然气供应紧张的状 况 ， 保 障我 国能源安全。 文章从煤制天然气的产业流程着手 ， 梳理 了国家对于煤制天然气的行 业政策及现状 ， 分析 了国 内发展煤制 天然气 的必要性 及经 济性 ， 剖析了煤制天然气 发展过程中 出现的主要 问题 ， 同时为煤制天然气产业 的健康发展提 出了切实 可 行 的建议 。 关键词 煤制 天然气 ； 现状 ； 必要性 ； 问题 ； 建议 中图分类号 T Q 5 3 ； T Q 2 2 1 ． 1 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 ． 9 2 1 9 2 0 1 5 0 3 ． 9 4 ． 0 5 我国一次能源资的特点是 “ 富煤、 少气 ” ， 天然 气 供需 矛 盾 突 出 、 缺 口逐 年增 大 已是 不 可 回避 的严 峻现实 ， 这对能源的安全供应 、 国民经济 的平稳运 行 以及全社会的可持续发展构成了严重威胁 。煤炭 是我 国一次能源的主体 ，它不仅是主要 的工业燃 料 ， 还是重要的化工原料 ， 煤炭企业走煤基 产业链 的多元化发展路径 ， 实现煤炭 的清洁利用 ， 有以下 几种思路可供选择 ①瞄准能源大市场 ， 着力开发 生产煤制油和煤制天然气等， 以大市场带动产业大 发展 ； ②生产高附加值产品 ； ③进行煤炭的高效清 洁发电及输送。发展煤化工 、 煤制气是富煤地区、 煤 炭企 业 的重要 方 向【 1】 。 近年来 ， 煤炭成为引起大面积雾霾等大气污染 的主要因素 ， 天然气因清洁环保的特性成为理想能 源 ， 然而 ， 我 国天然气供应紧张 ， 京津冀等地 的“ 煤 改气 ” 进一步加剧 了紧张局面。煤制天然气在美 国 大平原成功运行 4 0多年 ， 技术上是可行的 ； 近期 中 俄东线天然气供应协议 的签订进 一步推进气价 改 革 ， 我国煤炭行情 的低迷 、 天然气价格的上 涨使 其 经济性看好。特别是 ， 将低阶煤炭转化成紧俏清洁 的天然气是将相对富余资源转为稀缺资源的过程 ， 能够调整煤炭消费结构 ，实现煤炭的清洁利用 ， 丰 富了天然气来源 的多元化。 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 1 2 ； 作者简介 侯建 1 9 7 0 一 ， 男 ， 博 士后 ， 高级工程 师 ， 主要从 事煤 制天然气 、 焦炉尾气制天然气 方面 的 研 究， 电 话0 1 0 8 4 5 2 3 2 4 9、 0 1 0 5 6 7 5 9 1 3 8 ， 电 邮 h o u j g c n o o c ． e o m ． e n 。 1 煤制天然气产业流程介绍 煤 炭 图 1 煤制天然气产业链流程示意图 目标 用户 煤制天然气产业链包括煤炭开采 、 运输 、 转化 煤制天然气 、 管网输送 4个环节。前两个环节投 资 门槛较低 ， 而煤制天然气工厂及长输天然气管网 的建设需要巨额投资。煤制天然气工厂的工艺流程 图 l所示 包括煤气化生成合成气 、 耐硫变换部分 转化 C O、 脱碳调整氢碳 比、 甲烷化等单 元 ， 其 中煤 气 化 及 甲烷 化 技术 是 煤 制天 然气 项 目的关键 技 术 ， 其余单元各项技术及装备基本实现国产化 ， 实践证 明其技术风险小陶 。煤气化技术包括固定床 的鲁奇 炉碎煤加压气化技术 、 Ma r k P l u s MK 气化技术 、 B G L煤气化技术 ，还有气流床 的 S h e l l 粉煤气化工 艺 、 T e x a c o 水 煤 浆加 压 气化 工 艺 、 E - g a s水煤 浆 加 压 气化工艺 、 G S P粉煤气化工艺等 ，国产化的煤气化 技 术有 东方炉 、 航天 炉 、 清华炉 等 。大 型煤制 天然 气 项 目的 甲烷 化 技 术 主 要 为 国外 公 司包 括 丹 麦 T o p s o e 、 英 国 D a v y 、 德国 L u r g i 等垄断 ， 但近年我 国 在 甲烷化技术的国产化上取得了显著进展 ， 包括 中 科院大连化物所 、西南化工研究设计 院有限公司 、 大唐国际等 自主技术已开始实现工业化。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 侯 建 国等 中国煤制 天 然气产 业 的发展 现状 及 建议 9 5 2 我 国煤 制天然气行业现状 国家对煤 制天然气行业 的态 度经历 了 2 0 1 0 2 0 1 2年 的政策 约束期 到 2 0 1 3年 以后 的相对 藏松 期 ， 但 国家态度依然是相对谨慎 ， 要求科 学 、 有序 、 规 范 发展 。 表 1 近几年我国煤制天然气 相关政策一览 目前煤制天然气行业的特征主要有 ① 煤制天 然气投 资巨大 ， 参与主力 以神华 、 中海油 、 华能 、 华 电 、 大唐 、 国电、 中电投等大型能源央企为主。 新 疆、 内蒙古 、 山西成为发展煤制天然气的主战场。 ⑧ 煤制天然气问题显著存在 ，消耗大 、 C O 排放大 、 废 水难处理成为制约煤制天然气项 目能否 “ 核准” 或 获得“ 路条” 的瓶颈。④国家对煤制天然气行业的管 理 日益标准化 。 2 0 1 4年 ， 煤制天然气单位产品能源 消耗限额 G B 3 0 1 7 9 2 0 1 3 发布 ，对现有煤制天然 气企业能耗限额 限定 值指标 和新 建企业 能耗 限额 准入值指标进行了强制性要求 。 目前 国家核准的首批示范项 目有 4个 ， 2 ,0 1 3 、 2 0 1 4年陆续有十几个项 目获得路条 表 2所示 。 首 批示范项 目已投产 ， 但还需 时间来实现长期稳定运 行。国家能源局初步规划到 2 0 2 0年， 煤制天然气要 达 到 5 0 0亿 m 0 以上 ， 占国产气 的 1 2 ． 5 ％。 表 2我 国已核准及获得 “ 路条” 的主要煤制天然气项 目 资料来源于亚化咨询及发改委等网站数据 截止 2 o 1 4年 6月 该项 目包括 5个气源点工程 ， 由中石化 、 华 能新疆 、 新疆龙宇能源 、 浙 能、 新疆 广汇 、 苏新能源等企业和新疆生产建设 兵团共 同建设 ， 产 品进入 中石化 “ 新粤浙” 管道 。 3 必要性分析 目前 国内将煤炭转化为能源产品或精细化工 产品的方式 ， 主要有煤制油、 煤制甲醇和二 甲醚 、 煤 制天然气等。煤制天然气技术流程短 、 各项技术较 成熟 、 风险较小 ， 在技术上有着先天优势。煤制天然 气特点有 能量转化效率最高[ 3 1 ； 单位热值耗水量煤 制天然气最低[4 1 ， 这对 于富煤缺水的西部地区更 为 有利。即便如此 ， 煤制天然气受追捧的根本原 因在 于清洁的天然气具有强烈的市场需求 ， 同时其经济 性 也被 看好 ， 发 展前景 广 阔 。 3 ． 1 天然气 需 求旺盛 全 国持续 出现 大范 围雾 霾 天气 ， 天 然 气作 为 优 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3期 侯 建 国等 中国煤 制天 然 气产 业 的发展 现状 及 建议 9 7 从全生命周期角度来看 ， 煤制天然气项 目的温 室气体排放量是常规 天然气 的 7倍 ；如果用 于发 电 ， 碳排放量将 比燃煤发 电厂高 出 8 2 ％； 用 于汽车 产生的尾气排放量是传统汽车的两倍[ 14 1 ， 这就要求 在产业布局时需综合考虑大量 C O 的安置问题。 4 ． 4管输风 险 天然气的输送方式主要分为通过 长距离管道 输送 、 液化为 L NG或压缩为 C N G后运输 。 我国煤制 天 然 气 主要 分 布 在新 疆 、 内蒙 等 边 远 地 区 ， 决 定 了 管道运输为主要方式。尽管 目前我国建成 了全国性 输气管道 ， 但输送管网密度仍然较低 。天然气输送 管道经营权为少数石化巨头高度垄断。煤制天然气 输送 面临两种选择 一是借道 中石油 、 中石化 建设 的输气管线 ； 二是 自建管道与终端市场对接或建立 支线接入主管网 并网 ， 建设 投资取决于煤制天然 气项 目与 目标市场 的距离 。管道建设费用高昂 ， 维 护成本更高。管道建设的巨额投资或 目标客户的开 发是制约煤制天然气项 目发展 的瓶 ． 】 印 7 】 。日前 ， 中石 油西气东输管道转让似乎解除 了对管输的垄 断 ， 但 已与中石油签订管输协议 的下游企业则担忧 合同发生变更 I l 嘲 。 4 ． 5标 准不 一 问题 煤制天然气在我 国属于新兴产业 ， 国家在煤制 天然气方面的政策不够全面或者标准不一。大唐克 旗项 目产品中氢气体积分数不高于 4 ％，符合 国家 能源局批准的设计要求 ， 但下游燃气发 电用户对氢 体积分数要求小于 1 ％， 这就给装置调整带来 困难 ， 这些 问题 可在 设计 阶段 有效 避免 。 5 建议 煤制天然气能部分缓解 中国的天然气 “ 气荒” ， 也能推动煤炭清洁利用 的步伐 ， 是 当前 中国“ 能源 转型最现实的选择” ，煤制天然气 产业 的黄金时代 即将来临。煤制天然气作为一个全新的工艺技术 ， 设计是灵魂 ， 材料装备是条件 ， 工艺操 作是基本保 障 ， 是一个庞大的系统工程 。由于工艺技术复杂， 难 免存在一定的技术风险 ， 环保风险、 管输风 险、 标准 不一等也是制约煤制天然气产业发展的重要因素。 煤制天然气产业 的发展进程 中除去应 重视设计工 作 、 加快专 业人才培养及技术攻关之外 ， 还应做好 以下几 项工 作 1 示范工程项 目进行或完成后及 时进行经验 总结 ， 对 出现 的 问题 进行 深 刻 的 反 思 ， 采 取 相应 的 补救措施 ， 为国家后续项 目的顺利推进起到应有的 示范作用。 2 重视煤制天然气管输 ， 应充分调研以做好管 输成本预算工作 ，解决好 目标用户的开发问题 ， 这 是煤制天然气项 目得以盈利的保障。 3 国家应统筹煤制天然气项 目及 目标用户 的 天然气标 准 ， 尽快制定出台明确 的、 上下统一 的行 业标准 ， 指导该产业的有序健康发展。 参 考文献 【 1 】 徐振 刚， 杜铭 华． 新 型煤化 工及其 在我 国的发展[ J ] ． 煤 化工， 2 0 0 3 ， 3 1 6 4 8 ． [ 2 】 鲍喜军 ． 煤制 天然气 产业发展前 景分析 【 J ] ． 科技 与企 业， 2 0 1 4 ， 2 3 2 8 0 ． [ 3 ] 付 国忠， 陈超． 我 国天然气供需现状 及煤 制天然气工艺 技术和经济性分析 ． 中外能源， 2 0 1 0 ， 1 5 2 8 3 4 ． 【 4 】 煤 制 天 然气 成 为清 洁能 源 新 秀 【 E B ／ O L 】 ． 2 0 0 9 - 0 2 0 6 【 2 0 1 4 0 8 0 2 ] ． h t t p ／ ／ i n f o ． e h e m． h e 3 6 0 ． c o m ／ 2 0 0 9 ／ 0 2 ／ 0 6 1 1 1 0 5 1 9 2 4 ． s h t m1 ． [ 5 ] 许柏年． 关于把内蒙古建成清洁能源输出基地的建议 [ J ] ． 西部资 源， 2 0 1 3 ， 1 0 6 5 4 5 8 ． 【 6 】 安金胜 ． 煤制 天然气 “ 气 化中国 ” 的一 匹黑 马[ N ] ．中国 煤炭报， 2 0 1 3 1 0 1 8 0 0 7 ． [ 7 ] 大唐克旗煤制气项 目投产不 足一月意外停产 持续至今 【 E B ／ O L ] ． 2 0 1 4 0 4 0 3 [ 2 0 1 4 0 8 0 2 ] ． h t t p ／ ／ w w w ． a s k c i ． c o r n ／ n e ws ／ 2 0 1 4 0 4 ， 0 3 ， 0 3 l 1 5 1 3 1 2 2 8 9 3 2 ． s h t m1 ． [ 8 】 林 火 灿 ． 争议“ 煤 制 天然 气 ” [ N ] ． 经 济 日报 ， 2 0 1 4 04 1 4 0 1 3 ． [ 9 ] 俄罗斯进 口气价格与煤 制天然气价格竞 争力 分析[ E B ／ O L ] ．2 0 1 4 0 5 2 7 【 2 0 1 4 0 8 0 2 ] ．h t t p ／ ／ w w w ． c c t d ． e o m． c n ／ d e t a i l ／ 1 4 ／ 0 5 ／ 2 7 ／ 0 0 4 5 1 6 5 8 o n t e n t ． h t m1 ． [ 1 0 】张晓鲁． 关 于加快发展我 国先进 超超临界 燃煤发 电技 术的战略思考[ J ] ． 中 国工程科学， 2 0 1 3 ， 1 5 4 9 1 9 5 ． [ 1 1 ]陈向国． 煤 制天然气 产业新手开车上路 [ J ] ． 节能与环 保， 2 0 1 4 ， 3 2 1 4 0 4 1 ． 【 1 2 ]赵晓． 中国煤 制天然气试错 大唐克旗项 目停产【 ． 第一 财经 日报， 2 0 1 4 ． 0 3 ． 3 1 B 0 4 ． [ 1 3 】王伟 ， 韩洪军， 张静， 等． 煤制天然气废水处理技术研究进 展【 J 1 ． 化工进展， 2 0 1 3 ， 3 3 3 6 8 1 6 8 6 ． 【 1 4 ]周路菡． 煤 制天然气悄悄改变能源格局 [ J ] ． 新经济导 刊， 2 0 1 3 ， 1 3 1 2 6 0 6 3 ． [ 1 5 】陈峰． 新疆煤制 天然气产 业发展 S WO T分析研究 [ J ] ． 现 代工业经济和信 息化， 2 0 1 2 ， 2 1 8 1 5 1 6 ，2 5 ． 【 1 6 ]陈继军． 煤 制天然气 成败取决于长距离管输 新型 煤化工项 目技术经济性分析之三 [ J ] ． 中国石油和化工， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 天然气化工 c 化学与化工 2 0 1 5年第 4 0卷 2 0 1 3 ， 2 0 7 2 l 一 2 2 ． 【 1 7 ]兰书彬 ． 中国煤 制天然气产业 发展研究[ D ] ． 上海 华东 理 工 大 学 ， 2 0 1 1 ． 【 l 8 】中石油 东部管道转 让 引发企业 “ 被 憋死 ” 担忧 [ E B ／ O L J ． 2 0 1 4 0 6 0 3[ 2 0 1 4 0 8 0 2 ] ．h t t p ／ ／ w w w ． c i p p e ． n e ff n e w s ／ h t mY 2 0 1 4 0 6 ／ 2 0 5 2 8 0 ． h t m1 ． Cu r r e n t s i t u a t i o n a n d s u g g e s t i o n o f c o a l t o g a s i n d u s t r y i n Ch i n a HO UJ i a n g u o ， G A0 Z h e n , WA N G Xi u - l ， S O N G P e n g -f e i ， Y A0 H u i c h a p ， MU X i a n g - y u R e s e a r c h a n d D e v e l o p me n t C e n t e r o f C N O O C G a s a n d P o w e r G r o u p ， B e r i n g 1 0 0 0 2 7 ， C h i n a A b s t r a c t D u e t o t h e e n e r g y c h a r a c t e ri s t i c o f r i c h c o a l a n d l e s s g a s i n C h i n a ， d e v e l o p i n g c o a l t o g a s C T G w a s o n e o f t h e i mp o r t a n t wa y s t o o b t a i n t h e n a t u r al g a s r e s o u r c e s a n d t o a l l e v i a t e t h e c o n t r a d i c t i o n b e t w e e n s u p p l y a n d d e ma n d o f n a t u r al g as ． D e v e l o p i n g C T G p m j e c t s c o u l d n o t o n l y u ti l i z e i n f e r i o r c o a l r e s o u r c e s i n C h i n a r e a s o n a b l y a n d a d j u s t the s t r u c t u r e o f c o a l c o n s u mp t i o n ，b u t c o u l d als o r e a l i z e t h e c l e a n u t i l i z a ti o n o f c o a l a n d r e l i e v e the t e n s e g as s u p p l y ，as w e ll a s e n s u r e t h e e n e r g y s e c u ri t y ． Th e i n d u s t r i al p r o c e s s ，g o v e r n me n t a l p o l i c y a n d c u r r e n t s t a t u s o f t h e C T G i n d u s t r y i n Ch i n a w e r e p r e s e n t e d ． Be s i d e s ，the ne c e s s i t y a nd ec o no my o f d o me s tic de v e l o p me n t o f CTG a s we l l a s t he ma i n pr o b l e ms i n t h e de v e l o pme n t p r o c e s s o f CTG we r e a n a l y z e d ． F i n all y ， f e a s i b l e s u g g e s ti o n s f o r h e althy d e v e l o p me n t o f C T G i n d u s t r y we r e p u t f o r w a r d ． Ke y wo r d s c o a l t o g a s ； C T G； c u rr e n t s t a t u s ； n e c e s s i t y ； p r o b l e m； s u g g e s ti o n } } _ { ． } _ { } _ { } _ { } _ { - 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g a s w a s c a r r i e d o u t w i th d i ffe r e n t i al p r e s s u r e d o u b l e e ffe c t d i s t i ll a ti o n ，a n d w h a t ’ S mo r e ，t h e a mo u n t o f o r g a n i c wa s t e w a t e r f e d t o t h e b i o l o g i c a l t r e a t me n t s y s t e m w a s r e d u c e d s i g n i fic a n t l y ． F e a s i b i l i t y a n d e n e r g y s a v i n g e ff e c t o f the d iffe r e n ti al p r e s s u r e d o u b l e e ff e c t d i s t i l l a ti o n wa s p rov e n b y fl o w s h e e t s i mu l a t i o n u s i n g P ro／ l I ． Ke y wo r d s n y l o n 6 6 ； o ff - g a s r e c y c l i n g ； d i ff e r e n ti a l p r e s s u r e d o u b l e e ff e c t d i s t i ll a t i o n ； p r o c e s s s i mu l a t i o n ； e n g i n e e rin g d e s i g n { } _ { } _ { } } _ } } _ { } } _ { } } } } 斗 } _ { } _ { } - { - } } _ { } { } _ { } _ { } } } _ { } } } _ { } } } } } _ { } _ { } } } } } } } _ { } } } } } _ { ． } 印度 开发 纳米 催化 剂解决 化学工 业 中 挑 战性 的催 化反应 问题 印度科学 与工业研究委员会一 印度石油研 究院 C S I R - l i P 已开发 了制备各 种纳米结构 材料 纳米催 化剂 的新 的 高能效合成策略 ， 这些材料可用于几个具有挑战性 的化学工 业 中的催 化反应 ， 包括苯选择氧化 为苯酚 ， 丙 烯选择 氧化为 环氧丙烷 P O 等 。 对苯选择氧化制苯酚 ， C S I R l I P使用 了一种具有经济效 率的有利 于环 境的绿色工艺 。其 已经开发了一种 纳米催化 剂 ， 可使用连续工艺在空气存在下十分高选择性地将苯 直接 转化为苯酚。 对丙烯选择性氧化合成环氧丙烷 P O ， 开发的纳米催化 剂有助于以三废最少 ， 经济上可行和更环保的方 式采 用一种 丙烯选择氧化生产 P O的新工艺 。 环氧丙烷 P O 是重要 的合 成中间体 ， 用 于制 备大宗化学品 ， 如聚氨酯 泡沫 ， 丙 二醇 ， 聚 丙二醇和碳酸丙烯酯。 目前 ， 其全球产量超过 1 0 0 0万 t ， a ， 其中 9 0 ％是通过氯代醇工艺或有 机过氧化氢工艺 H al e o n法 ， 其 除了有严重的环境问题外 ， 也会导致生成不想要的副产品。 C S I R - I I P开发的另一纳米 催化剂是 帮助 甲烷低温活化 ， 能够在常压低温活化 甲烷而无一点失活 ，有助于减排二氧化 碳 。 C S I R I I P也开发 了用于常压连续 工艺将 乙烷转 化为乙 烯 的纳米催化剂 。 通过简单 的制备 方法控制合 成纳米粒子仍然 是研究 人 员 的一个挑战 ， 因为大 多数的制备方法 是能量密集的 ， 需要 大量 的热处理 ， 并产出较大的颗粒 。 王熙庭 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m