來源：煤化客（煤化工領(lǐng)域縱深服務(wù)生態(tài)平臺）
作者：李安學(xué)
單位：中國大唐集團(tuán)公司煤炭與煤化工產(chǎn)業(yè)部
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國內(nèi)煤制合成天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展
現(xiàn)狀與展望
一、國內(nèi)煤制合成天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景
天然氣是一種優(yōu)質(zhì)、高效、清潔的低碳能源，可與核能及可再生能源等其他低排放能源形成良性互補，是能源供應(yīng)清潔化的最現(xiàn)實選擇。加快天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，提高天然氣在一次能源消費中的比重，是我國加快建設(shè)清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系的必由之路，也是化解環(huán)境約束、改善大氣質(zhì)量，實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的有效途徑，同時對推動節(jié)能減排、穩(wěn)增長惠民生促發(fā)展具有重要意義。
我國煤炭消費比遠(yuǎn)高于世界平均水平，天然氣消費比遠(yuǎn)低于世界平均水平。
在未來一段時間內(nèi)我國天然氣需求仍將處于高速增長階段，進(jìn)口對外依存度將會更高。
2017年我國全國煤炭、石油、天然氣、其他能源（核、風(fēng)、水、太陽能等）消費量分別占全國總消費量比例（如上圖）。
我國天然氣市場當(dāng)下正處于快速發(fā)展期，2017年我國共消費天然氣2373億立方米，同比增長15.3%，對外依存度35.3%；2018年中國天然氣消費需求的大幅增長，天然氣消費量2766億立方米，對外依存度達(dá)到45.3%。
油氣資源嚴(yán)重不足、煤炭可以有所作為。地方政府要求一定比例煤炭就地轉(zhuǎn)化。
我國資源稟賦特點：貧油、少氣、煤炭資源相對豐富。
能源安全是國家經(jīng)濟(jì)安全的重要組成部分。加快開發(fā)和推廣應(yīng)用潔凈煤技術(shù)，開發(fā)石油替代資源作為“十五”乃至更長時期的一項戰(zhàn)略任務(wù)抓緊抓好。
二、國內(nèi)煤制合成天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
國家已核準(zhǔn)7個煤制合成天然氣項目，產(chǎn)能251億立方米/年，
其中有投產(chǎn)產(chǎn)能單位4家， 投產(chǎn)產(chǎn)能51.05億立方米/年。
建議：后續(xù)項目有序推進(jìn)，充分論證小心謹(jǐn)慎。
煤制合成天然氣項目是空分、氣化、變換、凈化、甲烷化等技術(shù)的系統(tǒng)集成與優(yōu)化；除甲烷化是其特有技術(shù)外，其它都是煤化工通用技術(shù)且比較成熟。
我國已掌握了煤制合成天然氣技術(shù)以及工廠設(shè)計、裝備制造、工程施工、生產(chǎn)運營等技術(shù)，具備建設(shè)和運營世界先進(jìn)煤制合成天然氣工廠的能力。
國內(nèi)在建和投產(chǎn)煤制合成天然氣工廠均采用國外甲烷化技術(shù)。
目前已經(jīng)商業(yè)化的甲烷化技術(shù)包括Davy、Topsoe和Lurgi的甲烷化技術(shù)，各家技術(shù)區(qū)別在于專有催化劑、反應(yīng)溫度控制方式和換熱網(wǎng)絡(luò)。
國內(nèi)甲烷化技術(shù)已具備工程示范條件。
大唐集團(tuán)牽頭的國家863計劃重點項目“煤氣化甲烷化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與煤制合成天然氣示范工程”2010年獲得科技部立項。所開發(fā)的 “合成氣完全甲烷化成套工藝技術(shù)”以及“400萬Nm3/d合成天然氣的合成氣甲烷化裝置技術(shù)工藝包”均通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的專家評審。
大唐集團(tuán)自主研發(fā)的“合成氣完全甲烷化催化劑”于2018年8月開始用于克旗天然氣煤制合成天然氣工廠，并于2018年12月18日通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的專家評估。
2014年10月9日，中石化“13億標(biāo)準(zhǔn)立方米/年煤制合成天然氣工藝包”與“20億標(biāo)準(zhǔn)立方米/年煤制合成天然氣工藝包”通過了中石化科技部組織的技術(shù)審查。
2012年2月21日，中科院大連化物所承擔(dān)的國家“863”項目合成氣甲烷化制天然氣通過了專家驗收。
2014年12月25日，中國化工西南化工研究院和中海油合作開發(fā)的“煤制合成天然氣甲烷化中試技術(shù)”通過中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的成果鑒定。
2016年4月27日，由神霧集團(tuán)北京華福工程有限公司編制的“年產(chǎn)13億Nm3合成天然氣無循環(huán)甲烷化工藝包”通過了中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會組織的專家評審。
焦?fàn)t氣甲烷化制天然氣技術(shù)：西南院、上海華西、大連化物所、華福等。
煤制合成天然氣關(guān)鍵設(shè)備可以實現(xiàn)全部國產(chǎn)化。
大唐阜新煤制合成天然氣公司與國內(nèi)部分廠家聯(lián)合攻關(guān)，其關(guān)鍵設(shè)備于2013年全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化采購和安裝。
國內(nèi)部分工程公司積累了較為豐富的工程建設(shè)經(jīng)驗。
國內(nèi)的賽鼎、天辰、五環(huán)等大型工程公司都具備獨立進(jìn)行煤制合成天然氣項目總體設(shè)計和單體裝置設(shè)計的能力,還可根據(jù)不同的生產(chǎn)條件做出相應(yīng)的設(shè)計調(diào)整。國內(nèi)工程公司通過參與過煤制合成天然氣項目的工藝設(shè)計、工程建設(shè)、開車運營等工作,積累了豐富的經(jīng)驗,可以勝任大型煤制合成天然氣項目的工程建設(shè)任務(wù)。
投產(chǎn)項目產(chǎn)量逐年提高，工廠運行日趨向好。
2018年產(chǎn)量30.1億立方米，較上年度增加3.8億立方米，增幅14.4%；產(chǎn)能利用率59.0%，較上年度增加7.5個百分點。其中大唐克旗公司10.9億立方米。
大唐克旗項目運行時間/ 負(fù)荷逐年增加。
日產(chǎn)量最高409.8萬標(biāo)準(zhǔn)立方米，超過400萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的設(shè)計值。月產(chǎn)量最高12674.89萬標(biāo)準(zhǔn)立方米（31天），超過12400萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的設(shè)計值。
煤制合成天然氣相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。
煤科總院、大唐等起草的《煤制合成天然氣單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB30179-2013）2014年12月1日起實施。
新疆地方標(biāo)準(zhǔn)《煤制合成天然氣》（DB65 3664-2014）2014年12月25日起實施。
國家“《煤制合成天然氣》（GB/T33445—2016）國家標(biāo)準(zhǔn)于2017年7月1日起實施。
由大唐承擔(dān)的《煤制合成天然氣取水定額標(biāo)準(zhǔn) 》國家標(biāo)準(zhǔn)編制完成。
煤制合成天然氣相關(guān)研究不斷豐富。
由中國大唐集團(tuán)組織系統(tǒng)內(nèi)參與工程建設(shè)、生產(chǎn)運行及“863”項目等人員編著。
新奧集團(tuán)在大唐集團(tuán)牽頭的國家863計劃重點項目“煤氣化甲烷化關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與煤制合成天然氣示范工程”中，承擔(dān)了課題五“煤制合成天然氣輸送、液化與車用技術(shù)”研究：
對居民燃?xì)庥绊懷芯?/p>
對玻璃行業(yè)影響研究
對燃?xì)廨啓C影響研究
煤制合成天然氣工廠生產(chǎn)調(diào)度問題研究、調(diào)峰問題研究
污水零排放、VOCs治理、智能工廠建設(shè)等隨現(xiàn)代煤化工行業(yè)發(fā)展而發(fā)展，并承擔(dān)了部分技術(shù)的開發(fā)與首次工業(yè)化
......
三、大唐克旗煤制合成天然氣工廠運行現(xiàn)狀
工藝技術(shù)
項目主要采用碎煤加壓氣化、粗煤氣耐硫變換冷卻、低溫甲醇洗凈化、甲烷化合成及配套廢水處理等工藝技術(shù)，整體技術(shù)安全可靠，工藝科學(xué)合理，能源綜合利用效率達(dá)55.4%以上,其中甲烷化技術(shù)為引進(jìn)英國Davy 公司HICOM工藝。
建設(shè)規(guī)模
項目分三期建設(shè)，單期設(shè)計產(chǎn)能為13.3億立方米/年，總產(chǎn)能40億立方米/年。一期裝置于2013年12月24日天然氣并入北京燃?xì)夤芫W(wǎng)正式向北京供氣。二期裝置工程建設(shè)于2013年底已經(jīng)完成約80%，當(dāng)前正準(zhǔn)備啟動續(xù)建。
產(chǎn)品產(chǎn)量逐年提高
日產(chǎn)最高量409.8萬標(biāo)準(zhǔn)立方米，超過400萬標(biāo)準(zhǔn)立方米的設(shè)計值；最高月產(chǎn)量12674.89萬標(biāo)準(zhǔn)立方米（31天）。
運行時間/負(fù)荷逐年增加
技術(shù)難題不斷解決
運行穩(wěn)定性：首套以劣質(zhì)褐煤為原料的4.0 Mpa碎煤加壓氣化爐。
夾套腐蝕：煤中的微量元素如堿金屬和鹵族元素，導(dǎo)致氣化爐內(nèi)夾套爐篦上方灰分區(qū)域及燃燒區(qū)域發(fā)生“鹵化-氧化腐蝕加劇下的高溫磨蝕腐蝕”
解決措施：用Inconel625鎳基合金對氣化爐夾套內(nèi)壁進(jìn)行機械自動化堆焊防腐，徹底解決問題。
2015.10-2016.7周期，2臺氣化爐連續(xù)運行超過200天（241天，222天），2018年有13臺氣化爐連續(xù)在線運行時間超過100天。
產(chǎn)品中H2含量高：投產(chǎn)初期SNG產(chǎn)品中H2含量不穩(wěn)定，有時高于用戶可接受最高值。
催化劑研發(fā)：完成了甲烷化催化劑制備技術(shù)的開發(fā)工作。2018年8月，在主甲烷化反應(yīng)器裝填了由大唐化工研究院自主研發(fā)的甲烷化催化劑。
解決措施：優(yōu)化模值控制，向CO2吸收塔塔頂補充CO2，已經(jīng)解決。
難點突出：碎煤加壓氣化廢水處理為世界性難題，克旗公司污水處理及回用技術(shù)是列入國家“863”廢水零排放的一項重要課題。
解決措施：經(jīng)過不斷摸索、攻關(guān)和調(diào)整，該項目污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)了零排放。
運行情況：當(dāng)前負(fù)荷下，系統(tǒng)水量平衡，完全達(dá)到零排放，處理能力略有富余。
當(dāng)前工作：正在組織回抽試車期間外排至事故緩沖池的廢水并加以回用。污水仍需提升處理能力、優(yōu)化水質(zhì)指標(biāo)。
4、國內(nèi)煤制合成天然氣產(chǎn)業(yè)存在的問題
· 煤炭價格高企、門站氣價低迷，效益變差
· 煤制天然氣價格未體現(xiàn)特殊性
· 通過管輸銷售企業(yè)虧損嚴(yán)重
· 原料煤供應(yīng)緊張
· 后期續(xù)建不積極
· 對新的投資者缺乏吸引力
當(dāng)前項目經(jīng)濟(jì)性較差
大唐天然氣銷售價格（元/標(biāo)方，含稅）
煤炭價格波動影響煤制合成天然氣工廠效益較大。按當(dāng)前市場煤價，煤制合成天然氣實際成本較高，甚至與管輸氣售價倒掛。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一
· 主產(chǎn)品天然氣，沒有中間產(chǎn)品
· 管道天然氣銷售無法暫存
· 采暖季和非采暖季市場需求相差大
環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)升級促使環(huán)保設(shè)施不斷改進(jìn)（現(xiàn)代煤化工共性問題）
原煤供應(yīng)問題已成為制約生產(chǎn)負(fù)荷的關(guān)鍵因素。
· 冬季地方“保電煤”供應(yīng)政策
· 煤礦企業(yè)自身環(huán)保生產(chǎn)壓力對供煤的影響
2018年，受以上因素影響曾克旗公司造成原料煤供應(yīng)嚴(yán)重不足，被迫降負(fù)荷生產(chǎn)。未來更面臨著諸多不可預(yù)料的因素。
五、國內(nèi)煤制合成天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇與展望
1、國家有定位
2、社會有需求
2017-2020年，全國天然氣消費量預(yù)計增速15%之后5年按10%增速預(yù)測，到2015年預(yù)計用氣總量達(dá)到5800億m3，2025年-2030年按5%增速預(yù)測，到2030年預(yù)計用氣總量達(dá)到7400億m3，屆時，天然氣占中國一次能源消耗總量的15%左右。
3、市場有容量
4、技術(shù)有保障
通過已投產(chǎn)運行的幾家煤制天然氣公司這些年的探索和實踐，從實際運行情況看，煤制天然氣項目本身在安全穩(wěn)定性上、技術(shù)可靠性上和環(huán)保達(dá)標(biāo)排放上都不存在問題。
5、規(guī)劃有安排
注：《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》：預(yù)計2020年，煤制合成天然氣產(chǎn)能為 170 億立方米/年。
6、項目有核準(zhǔn)
注：國家核準(zhǔn)項目6個，規(guī)模251億方/年。
7、工程有投產(chǎn)
注：投產(chǎn)項目4個，規(guī)模51.05億方/年。
8、展望
· 保障國家能源安全的需要
· 環(huán)保的需要
· 煤炭-煤制合成天然氣項目一體化
· 管網(wǎng)獨立化
· 銷售價格市場化、差異化
· 全廠流程多樣化
· 工廠功能多樣化
