胡徐騰

（中國化工集團公司，北京 100080）

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天然氣制乙烯技術(shù)進(jìn)展及經(jīng)濟性分析

胡徐騰

（中國化工集團公司，北京 100080）

摘要：介紹了當(dāng)前幾種主要的天然氣制乙烯技術(shù)新進(jìn)展，包括天然氣經(jīng)甲醇制乙烯、費-托合成制乙烯、甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用情況，并對這幾種工藝進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟評價，結(jié)論認(rèn)為：天然氣制乙烯技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，主要取決于天然氣原料供應(yīng)的有效保障及其價格是否合理，在天然氣供應(yīng)充足、價格合理的條件下，天然氣經(jīng)甲醇制乙烯工藝將會得到較快發(fā)展，而費-托合成制乙烯、甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術(shù)目前尚未達(dá)到成熟應(yīng)用階段，需要持續(xù)加大研發(fā)力度，爭取早日實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：天然氣；乙烯；甲醇；費-托合成；甲烷氧化偶聯(lián)；技術(shù)進(jìn)展；經(jīng)濟評價

作者：胡徐騰（1973—），男，博士，教授級高級工程師，中國化工學(xué)會副秘書長、常務(wù)理事，現(xiàn)任中國化工集團公司副總經(jīng)理。E-mail huxuteng@petrochina.com.cn。

近年來，全球乙烯市場需求強勁，2014年全球乙烯產(chǎn)能達(dá)到1.53億噸/年，需求量1.43億噸，產(chǎn)量1.3億噸，由于供應(yīng)增速低于需求增速，市場供應(yīng)相對偏緊[1]。2014年中國乙烯產(chǎn)能2055萬噸/年，產(chǎn)量達(dá)1704萬噸[2]，自給率70%，而且乙烯的主要下游產(chǎn)品聚乙烯、乙二醇的進(jìn)口依存度分別達(dá)到40%、70%，預(yù)計國家“十三五”期間乙烯年需求增長率有望保持10%以上，產(chǎn)能增速預(yù)計在5%～6%，乙烯供需仍有較大缺口[3]。目前全球乙烯生產(chǎn)所用原料70%為石腦油，25%為天然氣，5%為煤炭[4]。由于石腦油原料受制于石油供應(yīng)限制，煤炭利用過程環(huán)保問題比較突出，而天然氣資源尤其是頁巖氣、天然氣水合物、生物沼氣等非常規(guī)天然氣資源不僅來源豐富，而且清潔環(huán)保，從長遠(yuǎn)看天然氣制乙烯具有良好市場前景。隨著未來全球非常規(guī)天然氣資源的大規(guī)模發(fā)現(xiàn)與開采，以儲量相對豐富和價格低廉的天然氣替代石油生產(chǎn)乙烯及其下游產(chǎn)品顯得越來越重要，值得引起業(yè)內(nèi)的重視。

1　主要技術(shù)進(jìn)展

天然氣制乙烯技術(shù)包括甲烷間接轉(zhuǎn)化和直接轉(zhuǎn)化兩種路線。間接轉(zhuǎn)化包括天然氣經(jīng)甲醇制乙烯技術(shù)、費-托（F-T）合成路線制乙烯技術(shù)等；直接轉(zhuǎn)化包括甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯技術(shù)、甲烷無氧脫氫技術(shù)等。技術(shù)路線如圖1所示。

圖1 天然氣制乙烯主要技術(shù)路線

1.1 天然氣間接制乙烯

1.1.1 天然氣經(jīng)甲醇制乙烯

天然氣經(jīng)甲醇制乙烯過程主要包括天然氣制合成氣、合成氣制甲醇、甲醇制乙烯三大步驟。

（1）天然氣制甲醇 天然氣制甲醇需要首先將天然氣轉(zhuǎn)化為合成氣。目前工業(yè)上以天然氣生產(chǎn)合成氣多數(shù)采用甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化法，但該工藝投資大、設(shè)備復(fù)雜、能耗高，生產(chǎn)的合成氣不適于直接用來合成甲醇。此外在工業(yè)上得到應(yīng)用的還有非催化部分氧化工藝，該工藝由于沒有催化劑，反應(yīng)溫度高，對反應(yīng)器材要求苛刻，需采用復(fù)雜的熱回收裝置來回收反應(yīng)熱和除塵。為了制得符合生產(chǎn)甲醇組成要求的合成氣，達(dá)到節(jié)能增效的目的，人們不斷致力于甲烷催化部分氧化、甲烷自熱催化轉(zhuǎn)化、甲烷三重整工藝等其他天然氣制合成氣生產(chǎn)工藝的研究[5]。

甲烷催化部分氧化工藝是在負(fù)載型催化劑存在下，甲烷和氧氣進(jìn)行部分氧化，可在較低溫度750～800℃下達(dá)到90%以上的熱力學(xué)平衡轉(zhuǎn)化。該反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，能耗低，放熱量小，反應(yīng)溫度低，易于控制，反應(yīng)生成氫碳比[（H2-CO2）/（CO+CO2）=2]的合成氣，便于直接合成甲醇，同時反應(yīng)速度快，反應(yīng)器體積小。但若用傳統(tǒng)的空氣液化分離法制取氧氣，則能耗太高，國內(nèi)外正在研制一種陶瓷膜，可在高溫下從空氣中分離出純氧，可以避免氮氣進(jìn)入合成氣，并降低能耗。

甲烷自熱催化轉(zhuǎn)化（ATR）工藝是將甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化和均相非催化部分氧化反應(yīng)結(jié)合在一個管殼式反應(yīng)器中進(jìn)行，以殼程進(jìn)行的部分氧化反應(yīng)放出的熱量供給管程內(nèi)蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)用自熱催化轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的合成氣。因反應(yīng)器中發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣量比所需氫氣量少，因此如果將甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化與自熱轉(zhuǎn)化相組合，可使氫碳比調(diào)節(jié)至甲醇生產(chǎn)所需約2.03的優(yōu)化值。

甲烷三重整工藝是利用CO2-H2O-O2同時重整甲烷的過程。該工藝目前尚處于研發(fā)階段，既可以生產(chǎn)氫碳比為1.5～2.0的合成氣，又可以緩解甚至消除催化劑的積炭，適合于更廉價地生產(chǎn)用于合成甲醇、二甲醚以及清潔燃料等下游產(chǎn)品的合成氣，在電廠煙氣、煤層氣、天然氣綜合利用方面具備良好前景。但要通過該過程實現(xiàn)廉價合成氣的生產(chǎn)，仍需深入研究反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學(xué)，研制高活性、抗積炭性能強的催化劑，并對反應(yīng)器進(jìn)行了改進(jìn)[6]。

目前甲醇生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，我國生產(chǎn)甲醇主要采用煤制甲醇工藝，但用煤生產(chǎn)的甲醇其純度要低于天然氣制甲醇工藝[7]。這是由于煤制甲醇過程比較復(fù)雜，而且設(shè)備精確度不高，產(chǎn)生的混合氣和雜質(zhì)比較多，這就影響和降低了甲醇的純度，也對環(huán)境造成一定污染；而天然氣制甲醇通過一段爐采用蒸汽轉(zhuǎn)化、兩段爐串聯(lián)工藝，把生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO等混合氣體通過化學(xué)轉(zhuǎn)化成無害氣體水、CO2，再通過天然氣與CO2催化轉(zhuǎn)化把CO2轉(zhuǎn)化為CO，繼續(xù)用于生產(chǎn)過程，這樣既減少了CO2的排放量，提取了甲醇中的雜質(zhì)，也提高了甲醇濃度。

（2）甲醇制烯烴 甲醇制烯烴已在我國煤化工行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，代表性技術(shù)主要有ExxonMobil公司的甲醇制乙烯及丙烯（MTO）工藝、UOP/Hydro公司的MTO工藝、Lurgi公司的甲醇制丙烯（MTP）工藝、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的DMTO工藝、中國石化上海石油化工研究院的S-MTO工藝等[8]。

ExxonMobil公司在世界上最早開展了MTO技術(shù)研發(fā)。20世紀(jì)70年代，ExxonMobil公司在研發(fā)甲醇制汽油（MTG）工藝過程中發(fā)現(xiàn)在一定溫度和催化劑作用下甲醇可生成乙烯、丙烯和丁烯等低碳烯烴（也由此開發(fā)出了以ZSM-5為催化劑的MTG工藝），隨后于1984年采用ZSM-5催化劑，在列管式反應(yīng)器中開展了規(guī)模為10桶/日的甲醇制烯烴中試，產(chǎn)物中乙烯收率為60%，烯烴質(zhì)量收率為80%，但催化劑壽命較短。

UOP/Hydro的MTO工藝由美國霍尼韋爾UOP公司和挪威Hydro公司共同開發(fā)，其以SAPO-34作催化劑，采用類似于流化催化裂化流程的工藝，乙烯和丙烯選擇性可達(dá)80%，低碳烯烴選擇性超過90%，可靈活調(diào)節(jié)丙烯和乙烯的產(chǎn)出比在0.7～1.3范圍內(nèi)。目前該工藝正在積極推廣。2013年9月，惠生（南京）清潔能源股份有限公司在南京建成投運30萬噸/年MTO裝置，其工藝結(jié)合了UOP/Hydro甲醇制烯烴技術(shù)和道達(dá)爾/UOP烯烴裂解（OCP）技術(shù)。此外，2011年以來，UOP在中國還宣布了4套甲醇制烯烴工藝授權(quán)項目，分別是山東的百陶清潔能源公司30萬噸/年項目、山東陽煤恒通29.5萬噸/年項目、久泰能源（準(zhǔn)格爾）60萬噸/年項目以及江蘇斯?fàn)柊钍邢薰?3.3萬噸/年項目[9]。

中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的DMTO技術(shù)目前已經(jīng)得到較大范圍的推廣應(yīng)用。尤其是該所針對DMTO-I技術(shù)在應(yīng)用中存在C4以上烯烴副產(chǎn)物的利用問題，開發(fā)了甲醇轉(zhuǎn)化與烴類裂解結(jié)合的DMTO-II技術(shù)。該技術(shù)采用同一種催化劑（DMTO催化劑），同時進(jìn)行甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)與C4+轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在保障甲醇轉(zhuǎn)化效果的同時，實現(xiàn)C4+的高選擇性催化裂解，可以顯著提高低碳烯烴選擇性。DMTO-II技術(shù)的工業(yè)試驗表明，DMTO-II技術(shù)的甲醇轉(zhuǎn)化率達(dá)到99.97%，乙烯+丙烯選擇性85.68%，1t乙烯+丙烯消耗甲醇2.67t；專用催化劑流化性能良好，磨損率低。2014年我國有5套DMTO工業(yè)裝置成功開車運行，分別是延長靖邊、中煤榆林、寧夏寶豐、山東神達(dá)以及蒲城能化工業(yè)裝置，新增烯烴產(chǎn)能280萬噸/年，加上之前已投運的神華包頭項目及寧波禾元項目（采用外購甲醇），共計已有7套DMTO裝置建成投產(chǎn)，裝置總產(chǎn)能達(dá)400萬噸/年烯烴[10]。

此外，中國石化集團公司開發(fā)的S-MTO工藝于2012年在中原石化60萬噸/年甲醇制烯烴裝置首次成功應(yīng)用，該裝置運行結(jié)果表明，對甲醇原料計雙烯收率32.70%，產(chǎn)品總收率為40.97%，甲醇轉(zhuǎn)化率為99.93%。2014年，中國石化集團公司在鄂爾多斯中天合創(chuàng)能源有限公司煤化工基地開始建設(shè)2套180萬噸/年甲醇制烯烴裝置[11]。

1.1.2 費-托合成路線制乙烯

費-托（F-T）合成是用合成氣在催化劑作用下制得碳原子數(shù)小于或等于4的烯烴的過程，該過程副產(chǎn)CO2和水。由于F-T合成產(chǎn)品分布受Anderson-Schulz-Flory規(guī)律（鏈增長依指數(shù)遞減的摩爾分布）的限制，且反應(yīng)的強放熱性易導(dǎo)致甲烷和低碳烷烴的生成，并促使生成的烯烴發(fā)生二次反應(yīng)。利用費-托合成反應(yīng)想要高選擇性地得到低碳烯烴，關(guān)鍵在于開發(fā)出高性能催化劑。

F-T合成制烯烴比甲醇制烯烴更為經(jīng)濟，德國魯爾化學(xué)公司率先開發(fā)了用于合成氣直接制取低碳烯烴的鐵系Fe-Zn-Mn-K四元燒結(jié)催化劑，使合成氣轉(zhuǎn)化率達(dá)到80%，低碳烯烴選擇性達(dá)到70%。但該催化劑制備重復(fù)性差，催化劑性能隨反應(yīng)規(guī)模放大而顯著下降。近年來，國內(nèi)外諸多研發(fā)機構(gòu)不斷對F-T合成催化劑進(jìn)行改進(jìn)，并優(yōu)化反應(yīng)器和反應(yīng)條件，以實現(xiàn)高選擇性獲得低碳烯烴的目的[12]。

1.2 天然氣直接制乙烯

天然氣直接制乙烯是指將甲烷通過一步轉(zhuǎn)化反應(yīng)直接得到乙烯，包括有氧氣參加轉(zhuǎn)化反應(yīng)的甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯（簡稱OCM）與無氧氣參加的甲烷脫氫制乙烯兩種路線。

1.2.1 甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯

自1982年Keller等首次提出OCM技術(shù)以來，該技術(shù)一直是全球石油天然氣領(lǐng)域關(guān)注的焦點，并在1992年前后有關(guān)對該技術(shù)的研究最多。但由于甲烷氧化偶聯(lián)的催化劑沒有取得重大突破，催化劑的性能一直沒有達(dá)到工業(yè)界所期望的C2單程收率30%以上的水平[13]。

2010年，美國錫盧里亞公司（Siluria）使用生物模板精確合成納米線催化劑，可在低于傳統(tǒng)蒸汽裂解法操作溫度200～300℃的情況下，在5～10個大氣壓下，高效催化甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯，活性是傳統(tǒng)催化劑的100倍以上。該公司設(shè)計的反應(yīng)器分為兩部分：一部分將甲烷轉(zhuǎn)化成乙烯和乙烷；另一部分將副產(chǎn)物乙烷裂解成乙烯。這種設(shè)計使反應(yīng)器的給料既可以是天然氣也可以是乙烷，提高乙烯收率，同時節(jié)約能耗。2015年4月，Siluria公司投資1500萬美元，在得克薩斯州建成投運乙烯產(chǎn)能365噸/年的OCM試驗裝置，并正在建設(shè)乙烯產(chǎn)能（3.4～6.8）萬噸/年的示范工廠，計劃于2017年建成運行[14]。Siluria公司取得的這一重要進(jìn)展，引起世界石油石化業(yè)界的高度關(guān)注。

Siluria公司天然氣直接制乙烯工藝的技術(shù)優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面：與傳統(tǒng)的石腦油裂解制乙烯相比，其成本低、溫室氣體排放少、節(jié)能效果好，生成的乙烯除用來生產(chǎn)聚乙烯外，還可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為液體燃料；原料要求不苛刻，甲烷可來自天然氣也可來自生物質(zhì)，氧源可以是純氧也可以是富氧空氣、壓縮空氣等；可利用已有的乙烯生產(chǎn)裝置和回收設(shè)備，改造成本低。Siluria工藝對于天然氣資源豐富的國家而言，具有重要戰(zhàn)略價值。

高性能催化劑是OCM技術(shù)能否實現(xiàn)工業(yè)化的核心問題。近十年來，在催化劑組成（配方）及催化劑制備方面，國內(nèi)外許多研究機構(gòu)對甲烷氧化偶聯(lián)催化劑做了大量研究工作，取得了一些新的進(jìn)展，但從催化性能看，以C2或C2以上的單程收率為衡量指標(biāo)，絕大多數(shù)催化劑都沒有超過之前已有的NaWMnO/SiO2系列催化劑所能達(dá)到的25%左右的水平。對于個別報道中C2收率達(dá)到30%左右的反應(yīng)結(jié)果，有待于進(jìn)一步證實[15]。

1.2.2 甲烷無氧脫氫制乙烯

近年來中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等單位對催化甲烷無氧轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)行了深入研究。大連化學(xué)物理研究所基于“納米限域催化”新概念，開發(fā)出硅化物（氧化硅或碳化硅）晶格限域的單中心鐵催化劑，實現(xiàn)了甲烷在無氧條件下選擇活化，一步高效生產(chǎn)乙烯、芳烴和氫氣等高值化學(xué)品。該研究將具有高催化活性的單中心低價鐵原子通過兩個碳原子和一個硅原子鑲嵌在氧化硅或碳化硅晶格中，形成高溫穩(wěn)定的催化活性中心；甲烷分子在配位不飽和的單鐵中心上催化活化脫氫，獲得表面吸附態(tài)的甲基物種，進(jìn)一步從催化劑表面脫附形成高活性的甲基自由基，在氣相中經(jīng)自由基偶聯(lián)反應(yīng)生成乙烯和其他高碳芳烴分子，如苯和萘等。當(dāng)反應(yīng)溫度為1090℃，每克催化劑流過的甲烷為21L/h時，甲烷單程轉(zhuǎn)化率高達(dá)48.1%，生成產(chǎn)物乙烯、苯和萘的選擇性>99%，其中生產(chǎn)乙烯的選擇性為48.4%。催化劑在測試的60h內(nèi)，保持了很好的穩(wěn)定性。與天然氣轉(zhuǎn)化的傳統(tǒng)路線相比，該研究徹底摒棄了高耗能的合成氣制備過程，大大縮短了工藝路線，反應(yīng)過程本身實現(xiàn)了CO2的零排放，碳原子利用效率達(dá)到100%[16]。

在目前國內(nèi)外研究的甲烷無氧脫氫轉(zhuǎn)化制乙烯技術(shù)中，還有等離子體甲烷轉(zhuǎn)化制乙烯、天然氣等離子制甲醇（甲醇可進(jìn)而制乙烯）等新技術(shù)，但均處于實驗室研究階段。

2　不同原料路線技術(shù)經(jīng)濟性分析

2.1 天然氣經(jīng)甲醇制乙烯

按照原料來源劃分，生產(chǎn)甲醇主要有3種工藝——天然氣制甲醇、煤制甲醇、焦?fàn)t氣制甲醇。其中，天然氣制甲醇成本一直較高，而煤制甲醇的原料成本僅為天然氣制甲醇的50%左右。目前焦?fàn)t氣制甲醇企業(yè)盈利空間最大，其次是煤制甲醇企業(yè)，其產(chǎn)能占國內(nèi)總產(chǎn)能70%以上，最后是天然氣制甲醇企業(yè)。

近年來，我國大量煤制甲醇的投產(chǎn)，讓原本就處于過剩的國內(nèi)甲醇市場競爭更加激烈，導(dǎo)致國內(nèi)甲醇裝置開工率一直不到50%。2012年年底，國家發(fā)展與改革委員會（簡稱國家發(fā)改委）宣布將天然氣制甲醇項目列為禁止類，天然氣制甲醇比例開始急劇下滑[17]。截至2013年年底，天然氣制甲醇裝置產(chǎn)能合計1013萬噸，裝置數(shù)量占比已由2008年的27.8%降至18.1%[18]。2015年2月28日，國家發(fā)改委宣布[19]，自4月1日起，各省增量氣最高門站價格下調(diào)0.44元/m3，存量氣最高門站價上調(diào)0.04 元/m3。此次天然氣價改實施后，華北、西北地區(qū)甲醇工廠氣價在1.75～1.97元/m3，折算當(dāng)?shù)靥烊粴庵萍状脊S完全成本在2450～2650元/t。對比2014年甲醇市場行情，以天然氣為原料的氣頭甲醇企業(yè)面臨虧損局面。

隨著我國天然氣價格改革政策的逐步實施，天然氣制甲醇裝置逐漸失去成本優(yōu)勢，產(chǎn)能開工率降低甚至退出。由于天然氣漲價，國內(nèi)尤其是西南地區(qū)（四川、重慶）一些天然氣制甲醇裝置因成本壓力被迫停車[20]?？傊?，天然氣經(jīng)甲醇制乙烯的發(fā)展，有賴于天然氣價格的合理到位，由于目前我國天然氣價格偏高，尚不具備大規(guī)模發(fā)展的條件。

2.2 甲烷氧化偶聯(lián)制乙烯

OCM工藝的主要原料是天然氣，經(jīng)測算100萬噸/年OCM乙烯裝置年消耗天然氣24億立方米，天然氣成本占到原料成本的60%以上（中國為82%）、占到總成本的45%以上（中國為78%）。從可變成本占總成本的比例看，中國為83%，日本為80%，德國為75%，即使在天然氣價格低廉的美國也達(dá)到60%，可見天然氣價格是影響OCM工藝經(jīng)濟性的決定性因素，OCM工藝適合在具有廉價、豐富天然氣資源的國家和地區(qū)應(yīng)用。

美國由于頁巖氣資源的成功開發(fā)，其天然氣價格很低（0.9元/m3），采用OCM工藝生產(chǎn)乙烯，生產(chǎn)成本約4380元/t，具有一定的贏利空間。我國天然氣價格一直較高，目前華中、華東城市居民用氣2.5元/m3，工業(yè)用氣3.17～3.78元/m3，是美國天然氣價格的3倍左右，若采用OCM工藝生產(chǎn)乙烯，按照2.13元/m3氣價（中國石油東部某石化企業(yè)燃料天然氣均價）計算，乙烯成本高達(dá)7915元/t；即使按照我國各省區(qū)天然氣門站價最低的新疆天然氣門站價1.64元/m3計算，乙烯生產(chǎn)成本也在6000元/t以上，可見目前OCM工藝在我國基本上不具有經(jīng)濟性。

2.3 石腦油制乙烯與乙烷裂解制乙烯

目前全球生產(chǎn)乙烯主要采用石腦油裂解和乙烷裂解工藝，其中石腦油裂解裝置主要集中在亞洲、歐洲和北美，乙烷裂解裝置主要集中在美國、加拿大和中東、西歐。我國主要采用石腦油裂解制乙烯，少部分采用煤（甲醇）制烯烴裝置制乙烯。由于近年來北美頁巖氣開發(fā)成功，美國和加拿大基于其乙烷原料來源優(yōu)勢，近年新建及規(guī)劃了十余套乙烷裂解裝置，不僅對全球乙烯原料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，而且對石腦油裂解制乙烯帶來極大壓力。傳統(tǒng)以石腦油為原料的乙烯生產(chǎn)商為增強競爭力，正在有條件地增加輕質(zhì)原料的比例，或從美國購進(jìn)廉價原料，或增加天然氣液等在乙烯原料中的比例。亞洲的一些乙烯廠商因使用高成本石腦油作原料而處于不利競爭地位，紛紛計劃進(jìn)口美國輕質(zhì)裂解原料以降低成本，但隨著2014年下半年以來國際原油價格的大幅下跌，這一趨勢已經(jīng)明顯減緩。

總體來看，石腦油裂解制乙烯仍將是今后世界各國生產(chǎn)乙烯的主體工藝，而乙烷裂解制乙烯適合在中東、北美地區(qū)等具有原料來源優(yōu)勢的地區(qū)發(fā)展，尤其是北美由于頁巖氣開發(fā)取得巨大成功，采用頁巖氣中的甲烷或C2以上輕烴生產(chǎn)乙烯具有更大的成本優(yōu)勢。我國由于缺少乙烷資源，不適宜發(fā)展乙烷裂解制乙烯，因此石腦油裂解工藝仍將占據(jù)主要地位。

2.4 不同原料生產(chǎn)乙烯成本對比

采用天然氣、石腦油、煤炭、乙烷等不同原料生產(chǎn)乙烯的成本對比見表1。

由表1看出，在幾種不同原料生產(chǎn)乙烯技術(shù)路線中，乙烷裂解制乙烯生產(chǎn)成本最低，約為2500 元/t；其次是石腦油裂解和煤制烯烴工藝，乙烯生產(chǎn)成本分別為5000元/t、5400元/t。對于天然氣直接制乙烯（OCM工藝），若以氣價1.64元/m3的新疆天然氣為原料，乙烯生產(chǎn)成本為6094元/t；若以氣價2.13元/m3的東部管道天然氣測算，乙烯生產(chǎn)成本高達(dá)7915元/t。需要指出的是，對于石腦油裂解而言，雖然三烯（乙烯、丙烯、丁二烯）收率為54%左右，但剩余副產(chǎn)物絕大多數(shù)是價值比較高的可利用成分，如裂解汽油、芳烴等；而對于煤制烯烴、乙烷裂解工藝，除目的產(chǎn)物外，其余大部分基本沒有利用價值。雖然目前天然氣制乙烯的成本最高，但隨著未來我國天然氣水合物、頁巖氣等非常規(guī)天然氣資源的大規(guī)模開發(fā)，天然氣價格必然隨之下降，采用天然氣制乙烯將可能成為乙烯生產(chǎn)主流趨勢。

表1 不同原料生產(chǎn)乙烯成本對比

3　結(jié) 語

天然氣是清潔化石資源，在當(dāng)前我國能源消費中發(fā)揮著越來越重要的作用，同時天然氣作為重要的化工原料，也具有較大發(fā)展?jié)摿?。利用天然氣制乙烯有多種途徑，其大規(guī)模應(yīng)用主要取決于天然氣原料供應(yīng)的有效保障及其價格是否合理，在天然氣供應(yīng)充足、價格合理的條件下，天然氣經(jīng)甲醇制乙烯工藝將會得到較快發(fā)展，而F-T合成制乙烯、OCM技術(shù)目前尚未達(dá)到成熟應(yīng)用階段。尤其是OCM技術(shù)的應(yīng)用將是傳統(tǒng)乙烯生產(chǎn)工藝變革過程中的一場革命，受到世界各國普遍重視。我國擁有豐富的非常規(guī)天然氣資源，如天然氣水合物、頁巖氣、煤層氣等，未來我國天然氣水合物等資源的大規(guī)模開采將帶來新的機會，可望大幅提升我國天然氣市場供應(yīng)量，因此我國利用天然氣生產(chǎn)乙烯潛力巨大[21-22]。當(dāng)前，我國石化行業(yè)應(yīng)密切跟蹤研究世界乙烯技術(shù)發(fā)展趨勢，未雨綢繆，謀求長遠(yuǎn)發(fā)展。建議相關(guān)科研單位持續(xù)加大OCM技術(shù)開發(fā)，早日取得擁有自主產(chǎn)權(quán)的成熟OCM技術(shù)；相關(guān)大型國有能源公司應(yīng)發(fā)揮自身優(yōu)勢，利用海外天然氣資源，及早籌劃在海外建廠，同時加大國內(nèi)非常規(guī)天然氣資源的開發(fā)利用，積極推進(jìn)我國烯烴原料向多元化、輕質(zhì)化方向發(fā)展，滿足我國烯烴市場需求。

參 考 文 獻(xiàn)

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Technology progress and economy analysis on natural gas to ethylene

HU Xuteng
（China National Chemical Corporation，Beijng 100080，China）

Abstract：The current main technology progress of natural gas to ethylene were introduced，including natural gas to ethylene through methanol，F(xiàn)ischer-Tropsch synthesis route，and oxidative coupling of methane. Technical and economic evaluation of these processes were performed，and the conclusions are：the large-scale application of natural gas to ethylene technology mainly depends on the natural gas supply and it’s price. Under the conditions of sufficient gas supply and reasonable price，the technology of natural gas to ethylene through methanol will get a rapid development，while the applications of Fischer-Tropsch synthesis and oxidative coupling of methane technology at present has not yet been mature and it is necessary to continue to intensify their research and development for the realization of their industrial application.

Key words：natural gas；ethylene；methanol；Fischer-Tropsch synthesis； oxidative coupling of methane；technical progress；economic evaluation

中圖分類號：TQ 221.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1000–6613（2016）06–1733–06

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.06.013

收稿日期：2015-11-13；修改稿日期：2016-01-29。