关于煤制气的几个问题探讨 - 专业阀门论坛_阀门技术|阀门标准|阀门资料

按照国家发改委近期发布的《能源发展“十三五”规划》，到2020年，煤制气产能有望达到170亿立方米。煤制气对燃气资源有重要补充作用，能缓解我国天然气供应紧张的问题，因此发展煤制气无可厚非。然而就目前来看，煤制气在建项目不少，但运行状态不太理想。当前国内煤制气项目尚处在开发阶段，在技术和环保上还存在一定的问题，需要逐步解决。这里就煤制气的几个问题作一下探讨。

天然气是一种多组合的混合气态化石燃料，主要成分为甲烷。甲烷化工艺是指经过净化的煤制气在催化剂的作用下合成甲烷。这个工艺在合成氨工艺中就有，但是性质不同。合成氨工艺的氢气中含有少量一氧化碳和二氧化碳，在进入氨合成前要用甲烷化反应来脱除它们。由于甲烷化反应的放热量很大，通常反应器进出口有30摄氏度的温升。而煤制气中的甲烷化，合成气中约有25%的一氧化碳，全部反应会有上千度的温升。因此，这个工艺可以采取以下两种办法，多段绝热或等温反应的办法。

目前国际上很多企业采用多段绝热+惰性气体返回的办法，使得甲烷化反应每一段的温升控制在400摄氏度以内。这样做的目的是让甲烷化反应器中的反应变得温和一些，从而使反应器的材质容易选择。当每一段气体的反应温度达到650摄氏度以上后，出口用废热锅炉回收热量，产生5～8兆帕的高位能过热蒸汽供动力用。这个流程在能量利用上比较合理，适合大型煤制气装置使用。

近年来国内正在开发的是锅炉式等温列管反应器，催化剂在管内，水在壳程。发生反应时，通过高压水的沸腾排热，控制甲烷化反应的温升。反应热被管间的水蒸气带走，使得反应温度控制在400摄氏度以内，产生的中位能蒸汽进入管网利用。这个流程对催化剂要求比较低，适合中小型煤制气装置。

其中，使用什么样的催化剂很关键。过去由于国内没有这样的需求，上述两种工艺的催化剂没有系统开发过。这里需要的催化剂不仅要耐高温，而且尽量避免反应过于剧烈。尤其是用于绝热床的催化剂，至少要能够耐700摄氏度高温。近年来国内开展这两种催化剂的科研是十分必要的。

以煤气化为龙头的现代煤化工装置的总投资是可以预测的。以煤制烯烃、煤制油、煤制气为例。从技术经济的角度出发，这些大型化装置的总投资可以与产量挂钩，计算出大概的投资额。

二是工艺流程越短，投资相对越低。根据这两条原则以及其他资料大体上可以预测，目前以气流床激冷流程为龙头的煤制低碳聚烯烃(含副产烃)为2.3亿元人民币（下同）/万吨、煤制油品(含副产烃)1.6亿元/万吨；以固定床为龙头的煤制甲烷0.9亿元/万吨。这就意味着一个40亿立方米/年的煤制气装置(约280万吨甲烷/年)，大约投资250亿元就可以了。

现在正在建设的大部分装置基本符合这个规律。但是有个别装置偏离很大。例如个别已经投产的煤制气装置其投资已经超过可行性研究时的20%。投资过大将影响装置开车后产品的成本。因此建议相关部门拿个特例来解剖，钱在什么地方花冒了？

这里要提醒一下。项目管理中的采购问题是建设中极其重要的问题。一个经过多年总承包洗礼的老牌设计院或工程公司，由于其参与采购人员积累了丰富的数据和经验，因此能够在保证原料质量的前提下，以较低的价格完成采购，错误率比较低。而如果甲方在没有采购经验、没有数据积累、管理人员缺少经验的情况下自行组织队伍进行采购，可能就会出现采购质量问题(规格、材质、运输等出错)，还会在价格上贵很多。当然，如果不断更换采购人员，一批人做坏了让另一批人来收拾，问题会更加严重。因此，请专业的项目管理公司或者工程公司负责采购事宜，是一个不错的选择。

强是指能在市场上站稳脚跟。这是煤制气项目最困难的一个问题。原因在于就同样重量的烃类，甲烷的价格最低。甲烷是天然的物质，价格很便宜，用煤去做甲烷在经济上总是很难立脚的。因此，煤制气做强不能单靠技术和管理，不能单靠超大型化，而要靠联产，靠产品的多元化，靠高值化产品带动高值化产品。也就是说，可以将合成气的规模适度放大，用多余的合成气生产高端的有机产品如高级醇、醛、酸、醚、酯、胺，甚至于芳烃、杂环化合物等高附加值产品来带动煤制气，而不是一味在同一个工厂内扩大单一产量。坦率地说，建单一的煤制气工厂是难以盈利的。

优是指在稳的基础上实现再突破。要做到优就需要从前期、设计、采购、施工、生产准备、生产等6个方面下力气，哪一个环节出问题都达不到优。

工程前期实际上是最重要的阶段。前期做好了，可以为后面5个阶段奠定优化的基础。其中确定工艺路线最为重要。试看现代煤化工两个最成功的示范装置——内蒙古伊泰煤制油有限责任公司200万吨/年煤制油和内蒙古神华包头煤化工公司60万吨煤制烯烃，都是在工艺路线上做到了稳妥可靠。这两个装置用的都是最成熟的水煤浆煤气化技术。

稳是优的前提。在这个基础上，如果煤制气企业在一个煤炭丰富的地区，再采用先进技术，包括采用适合于当地煤的气化方法、国内开发甲烷化催化剂、污水处理技术、节能节水降耗、安全稳定生产等，这样煤制气装置的各项指标就会大有改善，就很可能达到优了。

众所周知，煤制油和煤制烯烃两个工艺都在国内进行了将近30年的研究。在科研、设计、生产、投资的合力作用下，不仅开发出高效的催化剂，而且完成了以水煤浆气化为龙头的成套工艺技术，建立了示范厂，运行效果很好，很快达到设计能力，成为真正的中国自主知识产权研究成果，并且开始大规模工业化。

国内在20世纪90年代末提出建设煤制气工厂，当时却遭到一片反对声。这导致当国内天然气资源不足时，科研不能很快跟上。因此，“十二五”期间开始的几套大型煤制气装置，只能照搬美国大平原厂以固定床气化为龙头的陈旧技术，同规模多条线地进行仿制设计和建设。然而示范厂的运行效果不好，至今没有达到设计能力。煤制气虽然起步晚，错过了战略先机，但是如果后期能够下大力气迎头赶上，还是有机会获得新突破的。

煤制气企业面临的最后难题是生产出的气体要上管道，要输送到用户手中。在不同季节，用户需求量是不同的。而煤制气企业不能靠变产量来进行生产。因此，生产出来的天然气上管道是必须的。要想做到有多少送多少，这就要求管道有足够的应变能力，要有大容量的储存中间站，而不能要求生产装置有应变能力。这个问题涉及国家的整体利益，需要政府帮助解决，而不能甩手交给煤制气企业自行解决。可以采取以下几种办法：成立独立的管道公司，接纳沿途各种方法得到的甲烷气体，输向沿途的用户；对于特大城市或经济区，例如京津冀，由经济区统一建专线，做到规划使用；在城市内建立液化天然气或压缩天然气的中间站进行储存和释放，微观上调节不同时间段的需求。