天然氣化工原料需求分析.doc

天然氣化工原料需求分析 天然氣是高熱值的清潔能源，同時(shí)也是發(fā)展C1化學(xué)工業(yè)的基本原料，其下游衍生物以合成氣為基礎(chǔ)原料的產(chǎn)品，如合成氨、甲醇、氫氣等已形成規(guī)?；a(chǎn)，有力地推動(dòng)了天然氣化工利用的發(fā)展。近年來(lái)，隨著石油資源的日益緊缺，油價(jià)波動(dòng)很大，而天然氣多是簽訂長(zhǎng)期合同，價(jià)格相對(duì)較穩(wěn)定。為了能源及化工原料資源多樣化的需要，上海市大量引入“西氣東輸”天然氣、東海天然氣，還將建設(shè)液化天然氣(LNG)接收港以進(jìn)口大量天然氣。因此，有必要對(duì)天然氣的化工衍生物需求進(jìn)行分析，以便充分發(fā)揮天然氣化工利用的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益1天然氣氣源概況 我國(guó)天然氣氣源情況 據(jù)專家預(yù)測(cè)，我國(guó)天然氣產(chǎn)量將快速增長(zhǎng)，到2020年天然氣產(chǎn)量為2001年的3.7倍。2003年中國(guó)天然氣產(chǎn)量為341.28108m3，居世界第18位，產(chǎn)氣格局如表1。為了改變能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境狀況，我國(guó)正著手引進(jìn)國(guó)外的LNG資源，在廣東深圳建造LNG接收終端；并準(zhǔn)備在福建、上海、河北秦皇島等地建造LNG接收終端。深圳大鵬灣LNG接收港，第一期工程，LNG周轉(zhuǎn)量為3Mta，第二期工程，LNG周轉(zhuǎn)量為5Mta。上海LNG接收港周轉(zhuǎn)量為3Mta，正在籌建之中1.2上海天然氣氣源情況 目前上海天然氣氣源主要由兩個(gè)部分組成，即東海天然氣、“西氣東輸”天然氣，幾年后將有進(jìn)口的LNG。(1) 東海平湖油氣田天然氣 (2) 東海平湖油氣田外輸干氣的平均分子量為18.484，組成見(jiàn)表2。C3以上組分在油田已經(jīng)分離出來(lái)了。C3C4作LPG，C5作各種溶劑。東海平湖油氣田外供天然氣不含硫，產(chǎn)量180104m3d(6.4108)m3a)。若把外供天然氣中的乙烷全部分離出來(lái)，全年只有約66kt乙烷，數(shù)量太小，實(shí)際應(yīng)用有困難，經(jīng)濟(jì)上需慎重考慮。(2)“西氣東輸”天然氣 主要成分是甲烷，約占97%。目前進(jìn)上海的量為2010825108m3a?！拔鳉鈻|輸”天然氣H2S含量為0.36mgm3，水含量為13mgm3，“西氣東輸”天然氣組成如表3“西氣東輸”天然氣上海門站的價(jià)格為1.36元m3，工廠價(jià)格是根據(jù)合同來(lái)定的。(3)LNG 全部是進(jìn)口的天然氣，主要成分是甲烷，幾乎沒(méi)有C2以上的組分。上海的LNG終端接收港正在籌建之中。進(jìn)口量：3Mta，相當(dāng)于40108m3a以上3種天然氣，只有東海天然氣含有約8%的乙烷，將其分離出來(lái)作乙烯裂解原料，能耗太大，成本很高?！拔鳉鈻|輸”天然氣和進(jìn)口的LNG主要成分是甲烷，不宜作乙烯裂解原料。2天然氣的化工用途目前，以天然氣為原料生產(chǎn)的一次產(chǎn)品有氨、甲醇、合成油、氫氣、乙炔、氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、四氯化碳、氫氰酸、二硫化碳、硝基甲烷及單細(xì)胞蛋白等十幾種；由氨、甲醇、乙炔和其他一次產(chǎn)品又可衍生出大量的二次及三次產(chǎn)品。以天然氣為原料生產(chǎn)的主要化工產(chǎn)品見(jiàn)圖1。目前，天然氣化工利用的最大用戶是合成氨和甲醇裝置。合成氨主要用于生產(chǎn)化肥，而甲醇的用戶是甲醛、MTBE及乙酸。隨著當(dāng)今世界石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低，用甲醇作為新的石化原料來(lái)源已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。隨著甲醇應(yīng)用領(lǐng)域的不斷開(kāi)拓，作為C1化學(xué)基礎(chǔ)產(chǎn)品的甲醇，其市場(chǎng)前景看好。(1)甲醇制烯烴技術(shù)的開(kāi)發(fā)已經(jīng)日趨成熟，美國(guó)環(huán)球油品公司開(kāi)發(fā)的甲醇制烯烴技術(shù)(MTO)已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化程度；魯奇公司開(kāi)發(fā)的甲醇制丙烯技術(shù)(MTP)已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)示范階段，其經(jīng)濟(jì)性在油價(jià)較高的情況下已經(jīng)接近石腦油、輕柴油為原料的制烯烴工藝。我國(guó)中科院大連化物所等單位進(jìn)行了多年的MTO催化劑研究工作，中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司正在籌備進(jìn)行千噸級(jí)的中試，這些都為今后NITO技術(shù)引進(jìn)、吸收和國(guó)產(chǎn)化奠定了基礎(chǔ)。(2)用甲醇摻人汽油。世界各國(guó)根據(jù)不同國(guó)情，研發(fā)了M3、M5、M15、M20、M50、M85、M100等不同摻合比的甲醇汽油。不同比例的甲醇汽油穩(wěn)定性和腐蝕性不同，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求也不同，許多性質(zhì)仍處于試驗(yàn)階段。若甲醇替代汽油工程能在近年內(nèi)鋪開(kāi)，必將對(duì)甲醇市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響(3)甲醇生產(chǎn)二甲醚燃料(DME)。DME具有十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少、稍加壓即為液體，易貯存等燃料性能。各國(guó)研究人員對(duì)DME作為柴油機(jī)代用燃料進(jìn)行了廣泛的研究。由于DME與柴油的性質(zhì)存在著一定差異，其在柴油機(jī)的使用性能仍處于研究階段。目前，甲醇、DME生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模使得DME作為燃料在經(jīng)濟(jì)上是可行的，一旦柴油車廣泛使用DME，其發(fā)展前景十分廣闊3國(guó)內(nèi)外天然氣利用結(jié)構(gòu) 3.1世界天然氣利用結(jié)構(gòu)就世界范圍而言，天然氣主要用作家庭、發(fā)電及工業(yè)燃料，化工利用的比例不到10%；但是，其絕對(duì)量相當(dāng)可觀，以7%計(jì)，則每年化工利用的天然氣量就超過(guò)1400108m3。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上約有84%的氨、90%的甲醇、39%的乙烯(含丙烯)及其衍生產(chǎn)品是用天然氣和天然氣凝析液為原料的。隨著一些新的天然氣合成氨和甲醇裝置的建成投廠，上述比例還要升高。表4為美國(guó)、西歐及我國(guó)天然氣化工利用結(jié)構(gòu)。從表4可以看出，在我國(guó)天然氣化工利用中，用于制合成氨所占比例較大，高于美國(guó)、西歐，而用于制甲醇的比例低于美國(guó)、西歐，其余相差不大美國(guó)及西歐均是天然氣消費(fèi)量巨大的地區(qū)。美國(guó)用作原料的天然氣量約為183108m3a，占其天然氣總量的2.94%；西歐約146108m3a，占3.75%。美國(guó)的合成氨裝置，98%以上是以天然氣為原料；英國(guó)及荷蘭的合成氨裝置則全部以天然氣為原料。在天然氣化工利用中，美國(guó)及西歐的合成氨均占三分之二左右。另有報(bào)道，美國(guó)天然氣化工利用結(jié)構(gòu)中，制氫占6%。3.2我國(guó)天然氣利用結(jié)構(gòu) 2003年我國(guó)大陸天然氣消費(fèi)量為328108m3，居世界第18位。消費(fèi)結(jié)構(gòu)中化工占42.1%，工業(yè)燃料占27.3%，發(fā)電占16.1%，城市燃?xì)庹?4.5%。我國(guó)合成氨大都采用煤炭為原料。1999年我國(guó)以天然氣為原料的合成氨生產(chǎn)能力只有7260kt，僅約占合成氨總生產(chǎn)能力的17.8%，比例較低。但在大型合成氨廠中，天然氣為原料的比例則高達(dá)70%，全國(guó)已有15套300kta以天然氣為原料的合成氨裝置我國(guó)甲醇生產(chǎn)原料也是以煤為主，煤占總生產(chǎn)能力的77.0%，天然氣占10.3%，乙炔占3.4%，重油占9.3%目前，上海某廠仍以煤為原料生產(chǎn)甲醇和合咸氨。因?yàn)樯虾＿h(yuǎn)離天然氣產(chǎn)地，以煤作原料有一定的原料價(jià)格優(yōu)勢(shì)。然而，煤和石油資源日益緊張且價(jià)格波動(dòng)大。而天然氣資源較豐富，且價(jià)格多是按長(zhǎng)期合同簽訂的，較為穩(wěn)定隨著天然氣化工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，成本將會(huì)進(jìn)一步下降。 4上?？捎锰烊粴馍a(chǎn)的主要化工產(chǎn)品及所需天然氣量 上?？捎锰烊粴馍a(chǎn)的主要化工產(chǎn)品是氫氣、合成氨、甲醇及其衍生物等。4.1天然氣制氫 上海地區(qū)擁有制氫裝置的廠家有中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(SPC)、中國(guó)石化上海高橋石化分公司(GPC)、上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)一期(SCIP)、上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)二期(SCIP，正籌建之中)。上海制氫裝置原料用量情況見(jiàn)表5。上海地區(qū)石化系統(tǒng)制氫原料全部采用LNG的話，需要LNG647.5kta(8.93108m3a)。然而，GPC兩套、SPC一套制氫裝置是采用煉廠干氣和甲烷氫作原料的，不一定需要替換成LNG。除這三套外，上海地區(qū)其余制氫裝置需用LNG的總量約為450kta(6.2108m3a)。制氫裝置有兩種生產(chǎn)方案可供選擇，一是只生產(chǎn)H2；二是生產(chǎn)H2和CO。CO也是化工原料之一。如以甲醇和CO為原料可生產(chǎn)乙酸、甲酸甲酯、碳酸二甲酯以及各種羰基合成醇等。上述制氫裝置若考慮生產(chǎn)部分CO以供羰基合成用的話，對(duì)LNG的需求量還會(huì)增加一些。4.2天然氣制合成氨、甲醇等產(chǎn)品 目前上海地區(qū)合成氨和甲醇生產(chǎn)廠都集中在華誼集團(tuán)，其他的小型化肥廠都已經(jīng)陸續(xù)關(guān)閉。上海華誼集團(tuán)合成氨、甲醇生產(chǎn)情況見(jiàn)表6。主要的有機(jī)化工原料如醋酸、乙二醇、乙醛等都可以通過(guò)甲醇和合成氣來(lái)生產(chǎn)。目前，我國(guó)上述產(chǎn)品中，相當(dāng)大的部分是以乙烯為原料生產(chǎn)的，如上海石化的乙酸、乙二醇、乙醛等產(chǎn)品。吳涇化工有限公司的200kta乙酸裝置和2006年將建成的300kta醋酸裝置都是以甲醇和CO為原料生產(chǎn)的。部分氧化法是天然氣制乙炔的主體。以乙炔為原料可生產(chǎn)氯乙烯、醋酸乙烯、聚乙烯醇、丙烯酸等。隨著石油化工的發(fā)展，乙炔逐漸被乙烯取代。但近年來(lái)石油資源緊缺，石油價(jià)格飛漲，而天然氣價(jià)格相對(duì)較穩(wěn)定，因此在發(fā)展石油化工的同時(shí)發(fā)展天然氣乙炔化工也是有必要的5小結(jié) (1)我國(guó)天然氣產(chǎn)量逐年增長(zhǎng)，目前居世界第18位。上海市的天然氣氣源也日益豐富，待LNG進(jìn)入上海后，上海的天然氣氣源總量將達(dá)70108m3a以上。(2)東海天然氣中含有7%8%的C2，約為66kta；如果要把它分離出來(lái)單獨(dú)利用，數(shù)量太小，是不經(jīng)濟(jì)的?！拔鳉鈻|輸”天然氣和LNG中97%以上是C1，因此進(jìn)入上海的天然氣不可作乙烯裂解原料(3)從天然氣出發(fā)，經(jīng)合成氨、甲醇、乙炔可以合成許多化工產(chǎn)品。其中天然氣制合成氨、甲醇、乙炔都是相當(dāng)成熟的工藝。(4)目前上?？捎锰烊粴馍a(chǎn)的