合成气中枢——新化工产业大有可为
□   中国石油天然气股份公司石油化工研究院  孔繁华  胡徐腾
　　传统的石油化工过程是从原油出发，经过分馏、加工来生产石脑油、汽/煤/柴油、润滑油等，进而生产乙烯、
丙烯、醋酸、芳烃等化工产品。前几年国外提出了一个新的概念——合成气中枢(Syngas Hub)。合成气中枢的含义
是将天然气、石油、煤、生物质等原料气化生产合成气（CO+H2），再以合成气为原料合成液体燃料和化工产品。合
成气成为连接天然气、石油、煤炭、生物质等原料和液体燃料及乙烯、丙烯、醋酸、芳烃等化工产品的枢纽。相对
于传统石油化工概念，有人将这一新过程命名为新化工，并预测将会成为未来石油化工产业发展的趋势。本文主要
以天然气化工为例来分析新化工产业。

国外重视发展GTL原因探析
    天然气化工利用是近些年国内外研发比较热门的领域，目前国外研发机构和各大能源、石化公司都热衷于天然
气化工利用的新过程技术开发，特别是天然气制液体燃料（GTL）的生产。已经建有GTL工业化生产装置的沙索公
司、壳牌公司在不断推广已有生产技术的同时，仍在加大研发力度，不断改进现有技术。此外，埃克森美孚、
ConocoPhillips、Statoil/PetroSA、BP、Syntroleum 等公司也先后完成了GTL技术开发，目前正在非洲、中东等
地进行工业化推广。与此同时，Topsoe、Davy等一些技术公司也在开发相应的技术。
　　国外众多公司在天然气化工领域投入大量的人力、物力进行研发，主要是基于以下几方面的考虑：
　　1．拓展化工原料来源  
    原油价格的大幅上涨与供求不平衡有很大关系。原油的短缺意味着液体燃料和化工原料的短缺。近年发展起来
的乙醇燃料、生物柴油等是对石油基液体燃料的很好补充。GTL生产的石脑油、重质烃等是很好的化工原料，因此
原来受成本、投资等限制的GTL过程有了进一步发展的条件。GTL的原料比较广泛，除了天然气以外还包括石油焦、
煤炭、生物质等。通过GTL过程，化工原料的来源得以扩展。
　　2．争夺海外资源
    随着各国的发展和全球一体化程度的提高，能源供应短缺成为制约各国发展的主要因素，占有资源变得越来越
重要。石油、天然气的勘探、开发已经成为全球化的业务，原油的加工、运输都已十分成熟，而天然气、油田伴生
气等的市场化近年才开始发展。具有安全、经济的天然气、油田伴生气等的市场化能力是争夺海外资源的重要环节，
受到各国和各大公司的高度重视。目前天然气的市场化方式主要有管线输送、LNG输送、转化为电能输送、合成化
学品（如GTL）输送等方式，虽然天然气转化为电能输送受到多方面条件的限制；但在远距离输送天然气的情况下，
GTL在成本、安全等方面优于管道输送；与LNG输送天然气相比，GTL在投资、成本等方面有优势。此外，相对于
其他成熟的天然气市场化方式，以天然气为原料合成化学品然后进入市场，虽然目前仅处在商业化推广阶段，但在
经济、安全等方面具有一定的优势，可以很好地平衡天然气市场化过程中的供求矛盾。
　　3．充分利用偏远天然气田、煤层气资源
    天然气资源多分布在偏远地区，气田规模相差较大。因投资和成本等原因，管道、LNG等输送方式对天然气田
的规模都有一定的要求，适合5万亿立方英尺以上大规模气田的开发利用，但这部分气田的数量仅占全球气田总数
量的2%左右。而GTL对气田规模的适应能力较强，特别是一些公司开发的模块式GTL装置特别适合小规模偏远气
田的资源利用。煤层气资源总量与天然气相当，分布也有类似的特点，适合大规模开发利用的资源量有限，大多数
为中小气田，分布广泛，GTL可经济有效地将这些资源进行加工利用。
　　4．环境保护方面的考虑  
    GTL产品硫含量<5μg/g、芳烃含量<0.5%（体积百分数）,远低于世界燃料规范（Ⅳ）硫含量<10μg/g、芳烃
含量<15%的要求。同时，可满足未来环保对燃料油更严格的要求。现有石油化工过程生产的液体燃料要适应欧IV
及未来更加严格的环保要求，在投资、成本都方面需要付出很大的代价，GTL在环保方面更具有竞争力。
　　5．高附加值产品的开发和生产
    GTL生产的产品除了清洁油品以外，还包括润滑油基础油和高档蜡，产品附加值很高。Ⅲ类润滑油基础油要求
饱和烃含量>90%、粘度指数>120、Noack挥发性<22%。以石油为原料生产的基础油达到这些指标要求难度很大。而
以GTL产品为原料生产的润滑油基础油饱和烃含量>99%、粘度指数>140、Noack挥发性<15%，与石油原料相比具有
很大的优势。

对我国发展天然气化工的启示
　　2007年 BP世界能源统计报告公布的世界能源结构的平均数据为：石油占35.6%、 天然气占25.6%、煤炭28.6%、
其他12.0%。同年我国能源消费结构中煤炭占70.4%、石油占20.8%、水电占5.9%、天然气占3.3%。可以看出我国
能源结构的特点以及存在的差距，天然气在我国还有很大的发展空间。天然气在发达国家能源结构中所占比例有一
个不断提高的过程，这与社会发展阶段相关联，有观点认为人均GDP达到1000美元的时候，天然气在能源结构中
的比例会逐渐提高。我国目前正处于此阶段，天然气的利用会有大的发展。
　　1．新化工是非常规能源开发利用的有效途径
　　我国能源战略的核心是走以煤炭为主的多元化能源发展道路，兼顾发展非常规油气资源和加强海外油气能源合
作。该战略实现过程中以天然气化工为代表的新化工是必不可少的环节。如煤炭直接利用最大的问题是二氧化碳的
排放等问题，而采用新化工过程，如整体煤气化联合循环发电（IGCC）对煤炭进行加工利用可很好地解决这些问题。
非常规油气资源的利用有多种途径，其中新化工过程即先将这些非常规资源气化，制备合成气，再经过F-T合成制
备液体燃料和化工原料。海外油气能源合作是未来国内能源、石化公司国际化经营发展的趋势。如何将海外获得的
权益油气资源输送回国内，是目前已经开始国际化经营的国内公司面临的紧迫任务。新化工过程可将获得的资源就
地气化，然后合成能量密度较高的液体产品，再输送回国内进行加工利用，可有效补充国内能源。
　　2．新化工是我国的朝阳产业
　　传统石油化工经过近百年的发展，已经趋于成熟，但是客观分析我国在石油化工这样一个成熟领域的技术水平
可以看到，我们拥有的世界领先的技术还较少。而相对于石油化工领域，我国在新化工领域起步较早，与国外差距
不大，还有进一步发展的机会。
　　3．发展新化工需要多方协力
　　国内几家大的石化公司拥有国内近95%的天然气资源，同时也都在走国际化经营的道路，经过多年的发展，已
经具有成熟的油品、化学品生产技术和管理经验，具备在新化工领域产业化发展的基本条件。国内高校、科学院系
统在新化工领域进行了多年的基础研究，取得了很多科研成果，但这些成果距离产业化还有一定的距离。科技进步
的主体是企业，企业牵头组织基础研究、工程化研究、产业化研究等部门协同攻关，相信会在新化工领域取得实质
性的科技进步，对国家能源安全做出贡献，对于企业本身也可完成从单纯油公司或石化公司向综合能源公司的转变。
国外从事新化工领域研发的多为大的能源、石化公司，国内一些中小企业对此也非常热心，新化工过程必须要规模
化，因此，有实力的大公司的参与才能从根本上解决国家的能源问题。新化工领域机会与困难并存，任何高新技术，
特别是成套产业化技术的开发都是长期、艰苦的过程，企业要有长远的规划和坚定的信念。