浅谈煤制天然气技术进展与发展前景

陶康（长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100）

浅谈煤制天然气技术进展与发展前景

陶康（长江大学石油工程学院，湖北 武汉 430100）

本文介绍了世界煤制天然气的发展现状以及生产工艺和未来的发展趋势。我国应立足于国内能源结构，以城市燃气为目标，在富煤地区适度发展煤制天然气，用以缓解国内天然气的供求矛盾，开发更加合理的建设项目。

煤治天然气；技术进展；市场前景；发展建议

随着世界各国对环保问题的日益重视，节能减排的要求愈加提高。天然气该清洁能源需求急剧攀升，且将来势必供不应求，而我国面临着储量不足，产量有限的局面，据报告指出2015年，全国天然气的消费量达到1500亿立方米。要缓解我国的矛盾，需立足现有资源，实现多渠道资源供应。煤制天然气是代替石油产品的一种有效途径，发展前景广阔，已成为近期煤化工程的热点投资领域。

1　煤制天然气发展现状

煤制天然气技术可以追溯至20世纪70年代的石油危机，当时南非、德国、美国等相继建成了试验装置，且实现了长期运转，取得了十分可喜的成就。在该基础上，美国的大平原公司在1984年建成煤制天然气工厂，利用褐煤高压下甲烷化，产品含甲烷96%。80年代，中科院开发出常压水煤气甲烷化技术，并相继建成了诸多工厂，并取得了优秀工业成果。由于国内节能减排政策的贯彻，面对国内“气少煤富”的特点，引发了煤制天然气项目的投资热潮，2012年我国建成大唐克旗一期13.5亿立方每年和新疆庆华一期13.5亿立方米每年两个煤制天然气项目，我国项目多集中于内蒙古和新疆。

2　煤制天然气的优势

煤制天然气是煤利用的最优途径，与其他煤制产品相比，优势十分突出，具体有一氧化碳和氢气的接近完全转化，转化率和选择性高，节能节水，热效率高等。同时废水无毒害，可直接作为循环水使用，对于制取甲醇和油，废水必须深度处理方能排放。该工艺技术成熟，节省投资，流程简化，甲烷合成可在煤气化压力下完成，省去了多个环节。

3　煤制天然气工艺

煤制天然气工艺分成了一步法和二步法，前者是正在研究开发的新工艺，后者是煤制天然气的最传统的工艺。

3.1一步法

一步法是利用原料煤直接合成甲烷的技术，从而得到煤制天然气。目前只有美国的巨点能源公司开发出该工艺，采用的是催化蒸气甲烷化技术，也被成为蓝气技术。该工艺与传统的二步法的区别在于蓝气技术实现了催化反应的优化，可以在一个加压流化反应器中完成气化、变换和甲烷化的三个过程，从而将原料煤，蒸气和催化剂在一个反应器内部完成转化。蓝气技术具有工艺简单、设备投资低、节能环保、煤种适应性强的优点。但是该技术的难点是对催化剂的分离，还需进一步完善。目前该技术正在进行商业化的推广和试行之中，我国的万向公司在新疆的一步法项目拟引进蓝气技术，望该工艺得到更普遍的应用。

3.2二步法

该工艺是通过以煤作原料进行生产合成气，净化、转化后，在催化剂的作用下发生甲烷的合成反应。合成的天然气需符合热值要求，同时该工艺的副产品有石脑油、焦油和硫磺等工业原料。

该工艺的主要优势是采用廉价的坑口煤和简单的气化工艺。其中出名的是德国鲁奇公司开发的鲁奇碎煤加压气化技术和鲁奇和英国燃气公司共同开发的BGL煤熔渣气化技术。工艺的选择对于全套装置的投资十分关键，如今，BGLBGL煤熔渣气化是首选，原料可为劣质煤，具有蒸汽和氧用量少、投资低、气化率高等优点。二步法中的关键技术是甲烷化技术，目前最常用的有英国DAVY公司的两段转化技术、丹麦的TREMPTM工艺和德国的鲁奇公司工艺。鲁奇公司实现了早期的煤制天然气的工业化生产，也创建了世界第一座煤制天然气公司。催化工艺的性能取决于催化剂的选择，进行商业化生产的Ni基催化剂有德国的BASF的G1系列催化剂、英国DAVY公司的CEG系列，丹麦TopsoeE的MCR～2X系列。

一步法工艺比二步法所需的设备少，投资低，技术成熟度高，因此应用更为广泛，是最为传统的工艺，二步法需进行技术改造方可得到长足发展。

4　煤制天然气的发展建议

（1）合理规划煤制天然气项目

随着国内天然气需求增长，各地投资项目纷纷出台，但是不宜盲目发展，需要按照我国的政策要求，对于各项目进行统筹考虑，合理布局。结合当地的资源承载能力、能源需求、消费市场、交通情况、输气管网现状进行开采。

（2）实现天然气和其它副产品的联产

在煤制天然气制取后，同时生产出石脑油、硫磺、粗酚、焦油等副产品，可以依托这些附加值高的副产品获得早期的经济效益，降低项目投资风险，还可以综合煤化气制取甲醇等化工产品，甚至利用高压蒸汽进行发电都是可行的。

（3）借助于国企管道优势，共同发展煤制天然气

煤制天然气借助于管道运输，可以节省生产成本，同时降低能源消耗。但是需及早的规划配套管道的建设以及考虑消费地的天然气市场状况。可以借助于国家重点管道工程，比如“西气东输”，“川气东送”等联合进行分配销售，促进煤制天然气产业的可持续发展。

（4）对生产工艺进行优化

如今的二步法由于技术成熟可靠，是当前生产的主流工艺。对于我国来说，甲烷化的关键技术还需进口，极大的制约了我国的该工艺进步。我国应该集中研究突破，开发出属于自己国家的技术，实现二步法的成套技术的独立自主研发。

［1］王家诚，赵志林，闫长乐，等.2007年中国能源发展报告［M］.北京：中国水利水电出版社，2007.123～136.

［2］刘志光，龚华俊，余黎明．我国煤制天然气发展的探讨［J］.煤化工，2009，37（2）：1～5，13.

［3］谷天野.煤炭洁净加工与高效利用［J］．洁净煤技术，2006，12（4）：88～90.

［4］张海滨．浅析我国发展煤制天然气的必要性及其风险［J］.中国高新技术企业，2009（6）：92～93.

［5］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［J］.中外能源，2010，15（6）：28～34.