1 我国煤制天然气的必要性

改革开放以来，我国经济保持了持续稳定的高速增长。国民经济的高速增长是以能源消费的高速增长为基础的。中国既是能源消费大国也是能源生产大国。目前中国 的能源消费总量已位居世界第二。而我国基础能源格局的特点是“富煤贫油少气”，长期以来，煤炭在我国能源结构中一直占有绝对主导地位。目前我国查明煤炭储量为1.3万亿吨，预测煤炭总资源量为5.57万亿吨，在我国一次能源的生产和消费总量中占有率分别为76%和69%，随能源的需求量将不断提高。近期内能源结构不会改变决定了煤炭资源将在未来很长一段时期内继续作为能源主体被开发和利用。

进入21世纪，随着石油资源的日渐减少，石油的价格直线攀升。利用煤化工产品替代石油化工产品的优势日渐显现。而且随着世界各国对环境问题越来越重视，节能减排力度越来越大，天然气作为清洁能源的优点日益突出。而天然气产品在我国相对稀缺，市场容量巨大而且稳定。从2000到2008年，我国的天然气消费量年均增长率近16%，2009年我国天然气表观消费量为874.5亿立方米，同比增长11.5%，供需缺口达40多亿立方米，成为天然气净进口国。

煤制天然气的能量效率最高，是最有效的煤炭转化利用方式，发展前景看好。同时我国环渤海、长三角、珠三角三大经济带成为我国经济发展最活跃的地点，对天然 气需求巨大，而内蒙、新疆等地煤炭资源十分丰富，但运输成本高昂。因此为保证我国的能源安全以及满足清洁环境和经济发展的双重需要，将富煤地区的煤炭就地 转化成天然气，必将成为继煤发电、煤制油、煤制烯烃之后的又一重要战略选择。

2 煤制天然气的技术背景

2.1 国外技术背景

20世纪70年代，世界出现了自工业化革命以来的第一次石油供应危机，引起了各国政府和企业家的广泛关注。当时西德鲁奇（Lurgi）公司和南非煤、油、 气公司，在南非F-T煤制油工厂旁建了一套半工业化煤制合成天然气试验装置，同时，Lurgi和奥地利艾尔帕索天然气公司在奥地利维也纳石油化工厂建设了另一套半工业化的天然气试验装置。两套试验装置都进行了较长时期的运转, 取得了可喜的试验成果。

在此基础上,1984年美国大平原建成389万m³/d的煤制天然气工厂。该厂使用18台LurgiMarkⅣ气化炉，利用当地高含水（30%）褐煤，采用鲁奇纯氧干排灰压力气化、耐硫耐油变换、低温甲醇洗净化、2.4MPa加压甲烷化等一系列技术，日处理褐煤1.85万吨，产出含甲烷96%、热值35564kJ/m³以上的产品气,并送入天然气管网。该厂的甲烷化工艺来自于英国燃气公司（BG公司）与德国鲁奇公司，而BASF公司的H1甲烷化催化剂与Johnson Matthey公司的CRG甲烷化催化剂也都经受了工业检验。该厂建成至今, 正常运行20多年。在其投入运行的初期，由于遇到国际油价、天然气价格长期处于低位的情况,工厂一直处于亏损或微利状态。在对外销售 CO₂和其他副产品补充情况下,曾一度艰难度日。直到2003年在国际油价、天然气价格上涨后才实现盈利。

在20世纪90年代后期，Davy工艺技术公司获得了CRG甲烷化技术对外转让许可的专有权，并对CRG技术和催化剂做进一步开发，向市场上推出具有高温稳定性的CRG-LH催化剂。目前该催化剂由Davy的母公司Johnson Matthey生产。

丹麦托普索（Topsφe）公司1978年在美国建成 3000m³/h的合成天然气试验装置,1981年由于油价降低到无法维持生产，被迫关停。最近Topsφe与国内外多家公司开展合成天然气的前期工作。

2.2 国内技术背景

80年代国内先后有一些科研院所从事过甲烷化技术的相关研究工作。其中中科院大连化学物理研究所在“65”至“95”科技攻关期间，开展了常压水煤气部分甲烷化生产中热值城市煤气的研究并工业推广。

该技术于1987年7月通过了由中国科学院主持的专家鉴定并由国家计委确定分别在上海市青浦县和辽宁省瓦房店市建设规模为日产3万m³~4万m³管 道煤气示范厂。其中青浦县甲烷化煤气工程于1990年10月一次开车成功，连续运行一年以后，于1991年9月通过了由国家计委和中国科学院联合主持的示 范工程技术鉴定。其后大连化物所依托该技术成果在北京阳坊防化兵总院、辽宁瓦房店化肥厂、辽宁瓦房店轴承厂、湖北十堰二汽、湖北襄樊、福建三明、山东枣 庄、山东泰安、江苏仪征等建立了 10余个煤气厂，并于1997年先后开工，甲烷化催化剂及两种原料气净化催化剂均经受了工业考验。同期，大连化物所在贵州省毕节市建设了耐硫甲烷化试验装 置，而目前开展的耐高温甲烷化实验工作也取得了很好的成果。

西北化工研究院从20世纪80年代开展了城市煤气甲烷化催化剂的研究，于1987年完成了耐硫甲烷化催化剂立升级试验运行，通过了城建部的技术鉴定。并于1988年完成了规模为50m³/h的甲烷化催化剂及多段固定床甲烷化工艺中间试验。同时，采用该院的甲烷化技术，建设了北京顺义4100 m³/h煤气甲烷化项目。

3 合成天然气项目现状

近年来，煤制替代天然气的技术又重新在国内外升温，并有多项大型SNG项目进入实施或合同谈判阶段。而拥有甲烷化和SNG技术的国外工程公司主要有英国的戴维（Davy）公司、丹麦托普索公司和德国鲁奇公司。

同时在国内，受政府实施能源多元化发展战略的影响，也兴起了一股规划上煤制替代天然气项目的新一轮投资热潮，成为继煤制油之后的煤化工领域投资热点，煤制天然气领域的一场千亿元投资大战正在启幕。国内近期在建和拟建的煤制天然气生产装置见表3-1。这些项目大多以丰富廉价的褐煤为原料生产天然气，技术成熟可靠,工艺设备方案合理，绝大部分设备和材料立足于国内，少量引进，生产成本低,具有较大的利润空间和抗价格风险能力。若这些装置都能按期建成投产，则我国煤制天然气年产量将达到305亿m³,约为国内目前天然气年消费量的35%左右。煤制天然气项目如果能实现大规模商业运营,将在一定程度上缓解国内天然气供应紧张的局面。

表3-1　部分国内近期在建和拟建的煤制天然气生产装置

其中的部分煤制天然气项目从初期就在一定程度上得到了国家支持,这与此前煤制油项目被政府多次叫停明显不同。其中大唐克旗、大唐阜新以及汇能鄂尔多斯3个项目一开始就被列入了国家石化振兴规划， 现今该三个项目和内蒙庆华煤制天然气项目都已获国家发改委批准。目前以上项目核心技术以引进为主，国内配套。国内几大设计院在煤制天然气项目中采用的碎煤 加压气化、低温甲醇洗气体净化都是成熟可靠技术,尤其是碎煤加压气化技术大大提高了对褐煤的利用率，非常适合煤制天然气项目。甲烷化催化剂首期均采用国外 产品，而国产化替代工作已列入863重大专项以加大开发力度。据测算,一个日产1200万m³煤制合成天然气项目,总投资约247亿元,生产成本与煤价相关，约为1.2~1.6元/m³。