天然气化工技术及进展
天然气化工技术及进展（1）1， 乙烷、丙烷裂解制乙烯和甲烷转化技术
世界富产天然气的地区都将廉价天然气中的乙烷、丙烷用作裂解装置制乙烯的原料，大大提高了裂解制乙烯的经济性。据统计，美国乙烯能力（2718万吨/年）的75%左右采用乙烷和丙烷为原料，沙特阿拉伯乙烯能力（565万吨/年）的85%采用乙烷（和丙烷）为原料。2000年加拿大建成世界最大的127万吨/年乙烷裂解装置。
中东以乙烷为原料生产乙烯，是世界上原料费用最低的地区。其乙烷价格为37.5美元/吨，从而使其乙烯生产成本低达100美元/吨。亚太地区如澳大利亚、马来西亚用乙烷为原料的乙烯装置生产成本也较低，为200"240美元/吨。美国墨西哥沿岸为250美元/吨，而采用石脑油原料为300美元/吨。韩国、日本的石脑油裂解装置乙烯生产成本为480"500美元/吨。中国石脑油/瓦斯油裂解装置制乙烯生产成本高达530美元/吨。
采用氧化偶联技术将甲烷转化为乙烯的工艺正在开发之中。伊朗国家石化公司聚合物研究所将甲烷与被氦气稀释的氧在700"800℃下藉催化剂发生氧化偶联反应，催化剂为CaBaTiO3 ,乙烯产率为26%。已建有中试装置。我国兰州化物所也在研究甲烷氧化偶联制乙烯技术，采用催化剂为Na-W-Mn/SiO2，具有较高的甲烷转化率，尤其适用于流化床和加压操作。
美国南加利福尼亚大学洛克尔烃研究所发现，碘溶解在发烟硫酸中形成的溶液是甲烷低温氧化的有效催化剂。研究认为，碘发烟硫酸溶液有稳定的活性，可使甲烷催化转化生成硫酸氢甲酯，后者再与水反应很容易生成甲醇。据称，这是迄今在200℃以下将甲烷转化成一种甲基产物的最简单催化体系。其甲烷转化率在40%以上，硫酸氢甲酯选择性在95%以上。而且这种氧化体系与其他甲烷氧化体系不同，不需要过氧化氢等昂贵的催化剂。
2， 乙烷催化联产乙烯和醋酸
沙特阿拉伯基础工业公司（Sabic）开发了采用经磷改性的钼-铌-钒酸盐催化剂（Mo2.5V1.0Nb0.32Px）的乙烷联产乙烯和醋酸的新工艺。乙烷和空气（体积比15：85）在260℃和1.38MPa下通过催化剂（X=0.042），在转化率53.3%时，生产醋酸和乙烯的选择性分别为49.9%和10.5%。Sabic已在延布建设3万吨/年装置，定于2003年开工。生产20万吨/年醋酸的装置也可望2004年投产，以为35万吨/年对苯二甲酸装置提供醋酸溶剂。
3，天然气生产合成氨和甲醇
天然气生产合成氨和甲醇是目前天然气化工利用的一条重要途径，技术成熟，已大规模组织生产。目前国外单套甲醇装置规模普遍在50"85万吨/年，并新建、拟建100"165万吨/年装置。特立尼达在2005年前将建设80万吨/年、97.5万吨/年和170万吨/年三套甲醇装置。卡塔尔将建设83万吨/年、100万吨/年装置。伊朗正在建设165万吨/年装置。
最近，TCI公司推出绿色甲醇工艺，不仅可减少天然气用量，而且减少CO2排放。己在加拿大建3.785立方米/天优化设计装置。该绿色甲醇工艺每生产1000千克甲醇仅产出100千克CO2，而现在大多数甲醇装置产出CO2为300"700千克。
大阪气体公司与关西研究公司和三菱重工公司合作，开发了气相法生物反应器，利用微生物从甲烷制取甲醇。该工艺操作条件比常规方法（蒸汽转化产生H2和CO的反应，约300℃和6MPa）要温和得多，新工艺需用的昂贵设备也大大减少，可应用于从偏远天然气田天然气生产甲醇。在该工艺中，甲烷、氧气和氮气的气体混合物进入设有固定床支撑的生物反应器。大阪气体公司发现了可产生甲醇的细菌，这种称为Dubbed T-025的细菌属于Methylocadum菌类。这种细菌在50℃和0.1MPa条件下，可使甲烷发生代谢作用，释放出甲醇蒸气。甲醇通过冷凝回收，未反应甲烷循环回反应器。该工艺已在0.5 L生物反应器中得以验证，目标能力为62 g/doL。
甲醇主要用于甲醛、燃料、MTBE、DMT、MMA、醋酸、农药、医药等。最近，甲醇燃料电池得到迅速开发，2004年前,甲醇燃料电池汽车将推上市场，可望在10年后给甲醇的应用带来光明前景。目前，甲醇年需求量为2800万吨，据预测，燃料电池将使2010年甲醇需求增加70万吨、2015年增加850万吨、2020年增加6000万吨。
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