煤制天然气产业发展进入提速通道
——2013煤制天然气战略发展（克什克腾）高层论坛采撷
基于我国“富煤、少油、贫气”的资源特点及可持续发展的要求，高碳能源低碳化清洁利用已成为我国能源利用的发展趋势，使得通过煤炭气化转化为高热值的天然气成为一项重要的战略选择。煤制天然气是我国天然气利用体系的重要保障和有益补充，也是保证我国能源安全，促进我国经济可持续发展的一个战略举措。
近期，我国煤制天然气产业发展呈现多个阶段性成果，同时政策层面也不断传来新的利好消息，标志着行业发展正在进入提速通道。由中国化工信息中心和内蒙古赤峰市克什克腾旗政府主办的“2013煤制天然气战略发展（克什克腾）高层论坛”于近日在赤峰克什克腾旗召开。来自国内外煤炭、化工、煤化工上下游领域的200余位专家、学者、企业家齐聚一堂，共谋行业发展大计。会议研讨了当前国内外能源现状与趋势，对我国发展煤制天然气的战略统筹布局及产业政策趋势做出解读，探讨了煤制天然气产业链规划、基地建设及园区化发展思路；研讨了煤制天然气关键技术及工程建设的相关问题等。会议回顾和总结了我国第一套煤制天然气示范项目——大唐国际克什克腾40亿立方米煤制天然气项目的投建和运营情况，并实地参观考察了大唐项目。本刊特摘编其精彩内容，以飨读者。
高效洁净高值——褐煤综合利用关键途径
中国五环工程有限公司 总工程师 夏吴
我国褐煤资源丰富，其清洁高效循环可持续开发利用是重大的战略研究课题。以高碳能源为基础，低碳化循环利用为目的，清洁、高效、高值、节能、环保、安全为重点，集成创新国内外已经工业化和半工业化的技术为手段，对褐煤清洁高效节能环保循环利用关键途径进行深入研究，对已投产的褐煤综合利用项目进行深入解析和总结，对于我国能源事业的长期稳定发展将具有重要的战略意义。
据全国第三次煤炭资源预测结果表明，全国褐煤预测资源量1903亿吨，占全国煤炭预测资源量的4.18%，己探明保有储量1303亿吨，占全国探明煤炭总储量13%左右。由于褐煤露天开采居多，煤炭产量增长快。据统计，2005年我国褐煤产量仅为9765万吨，2012年已突破5亿吨大关，达到5.1亿吨，预计到2015年我国褐煤产量将达到8.9亿吨。
由于褐煤含水量高、能量密度低、易粉化、易自燃导致其可贮存性能差，运输的经济性差，长期以来被视作劣质燃料，其开发利用程度低，大多用作就近发电和气化的燃料，90%以上的褐煤都被用作电站锅炉和工业炉燃料。目前褐煤的工业利用方式基本采用就地转化加工的方法，主要有如下几种方式：①燃煤发电或供热。②煤气化生产合成气用于生产工业燃气、城市燃气或天然气、化学品、合成液体燃料（对褐煤进行气化再进行合成）。③直接液化制合成油，即褐煤通过直接液化生产油品，以中国神华煤炭直接液化技术为代表，但是由于褐煤含水量高，含氧量高，其经济性需要依照具体煤质和项目特点做相应评估。④干燥成型或热解提质后综合利用，即褐煤通过干燥成型或热解提质后分质综合利用，在国内已有多种技术路线进行了商业化试验和示范。⑤化学物质提取，即提取腐植酸、蜡等化学物质，目前仍处于开发研究阶段，应用相对较少。
总体看来，我国褐煤综合利用仍处于起步阶段，很多技术路线看似合理，但在规模化、工程化应用上还存在着一系列难题，系统与流程的合理性需要进一步研究，经济性也有待进一步优化。因此，褐煤综合利用发展应该稳步推进，不宜操之过急。以褐煤干燥、低温热解和气化技术为基础的多联产技术成为近年来我国褐煤综合利用的重要发展方向，具有很强的发展活力。
煤制天然气项目构建总则及技术发展前瞻
中国化学赛鼎工程有限公司 施福富
煤制天然气的原理是煤气化生产合成气，通过一氧化碳变换和净化后，通过甲烷化反应生产天然气。煤制天然气工艺流程的合理与否，要看项目的能源转化率和项目技术经济的内部收益率，也就是说项目能源转化率能否达到国家的标准，内部收益率能否达到行业的标准，这两个指标均能达到，项目才能顺利运行。配置好项目的工艺流程，要从煤制天然气的气化、净化、甲烷化进行合理选择。
气化技术的构建 气化装置是整个装置的“龙头”，合理选择气化技术直接关系到项目的投资费用、运行成本，进而影响企业经济效益和市场竞争力。当前工业化运行的各种气化方法均有其各自优缺点，对原料煤的品质均有一定的要求，其工艺的先进性、技术成熟程度互有差异。企业可根据煤种、产品用途、技术成熟可靠度及投资等来选择气化方法。
净化技术的构建 从国内外煤气化装置中所采用的净化酸性气体的工艺来看，从绿色化工原则角度讲，低温甲醇洗法和NHD法作为同时脱除硫化物和CO2酸性气体的技术较为常见。同时低温甲醇洗法与NHD法所选溶剂对H2S、CO2的选择性吸收能力强，在溶剂中CO2溶解度大，故所需溶剂循环量小，能耗低，非常适合我国硫含量高的煤基合成气的净化。目前，低温甲醇洗法技术成熟，德国林达、鲁奇公司和赛鼎工程有限公司、大连理工大学均拥有该项技术，并在国内建有工业运行装置，这几家低温甲醇洗技术在工艺流程、设备设计和工程施工各有特点。
甲烷化技术的构建 目前工业应用的甲烷化技术主要有鲁奇工艺、戴维工艺、托普索工艺等。在克旗、阜新、新天、庆华4个项目中，前3个项目选戴维，庆华选用了托普索。从甲烷化的角度讲，这三种工艺都是成熟的，但由于气化工艺不同造成甲烷化入口气成分差别很大，固定床碎煤加压气化入口的甲烷含量最大，对于同样规模的项目来说，需要合成的甲烷化最少，合成放出的热量少，该项目的能耗低。
总的来看，固定床加压干排灰气化炉有甲烷生成的良好条件，气化煤气中富含甲烷，是生产天然气最好的选择。现在国内成熟的3.8米气化炉与气流床气化工艺相比，碎煤加压气化炉的气化强度低，单炉产量低，壳牌、E-GAS、GSP、TEXACO等气流床气化工艺处理煤量最大达到2000吨煤/天，碎煤加压气化典型炉型Φ3.8气化炉单炉日处理量最大仅为700~800吨/天。 根据国家煤化工产业政策，煤制天然气的最小规模为20亿立方米，使用同等气化压力的5米碎煤加压气化炉所需台数减少37%左右，气化炉台数的直接减少不仅节约设备投资，对土建、仪控、占地面积也会有很多节约。投产以后的生产维修人员也会相应减少，经济效益明显。中国化学赛鼎工程有限公司开发的拥有独立自主知识产权2台Φ5米碎煤加压试验炉，设计已经基本完成。试验地为新疆庆华集团能源化工基地。在下一步的天然气工厂，将会采用此大型化的气化炉。
未来五年煤制天然气产业将快速发展
中国化工信息中心 桑建新
2007~2012年，我国天然气产量、进口量和表观消费量呈逐年增长趋势。我国“富煤、贫油、少气”的能源特点决定了国民经济的可持续发展需要依靠调整和优化能源结构，降低对石油进口的依存度，充分利用煤炭资源优势。
煤制合成天然气技术相对成熟，与煤制油、煤制甲醇相比，在节能、节水、CO2排放方面具有优势；这种技术以劣质褐煤为原料，为低品质褐煤的增值利用提供了方向，符合我国煤化工发展的要求，已成为近期煤化工的热点投资领域。2012年已建成的有大唐克旗一期13.5亿立方米和新疆庆华一期13.5亿立方米两个项目，合计产能约为27亿立方米。目前世界煤制天然气产能达39亿立方米，其中我国在建拟建项目众多。
未来5年将是我国煤制天然气快速发展期。除国家核准项目外，当前各地上马煤制天然气项目的热情很高，未批先建项目众多。据不完全统计，截至2012年底我国煤制天然气项目(包括已建、在建、获批和待审批的)共计40多个，总产能已达1902.5亿立方米，除核准项目外，内蒙古呼伦贝尔华能伊敏煤电公司60亿立方米项目、新汶矿业集团（伊犁）20亿立方米等项目也在开工建设，项目主要分布在新疆和内蒙古。其中，新疆作为我国煤制天然气发展的重要地区，正在建设和规划中的煤制天然气项目近30个，年产能超过1000亿立方米。内蒙古煤制天然气总规模达到400亿立方米，大部分项目已经上报国家发改委核准或者将申请开展前期工作的请示上报至国家发改委。根据国家规划和新建拟建煤制天然气项目进展情况，大唐克旗二期在建，计划于2013年底建成；辽宁大唐国际阜新煤制天然气一期13亿立方米项目和内蒙古汇能煤化工有限公司16亿立方米煤制天然气项目原计划2013年竣工，现在紧张建设之中，有望于2014年建成，预计2014年我国煤制天然气产能将达到69.5亿立方米。根据国家《天然气发展“十二五”规划》，2015年我国煤制天然气产量将达到150亿~180亿立方米。从目前在建和拟建煤制天然气项目进度来看，预计2015年我国煤制天然气产能将达到650亿立方米，产量将达到180亿立方米。
克旗煤制天然气试运行状态良好
大唐国际克什克腾煤制天然气公司副总经理 吴彪
我国富煤、贫油、少气的能源结构决定了油气供求矛盾长期存在，油气供应不稳定，催生了替代性能源的发展。据此国家提出了“稳步开展煤化工示范”和“探索煤炭高效清洁转化和石化原料多元化发展的新途径”的产业政策。中国大唐集团以自有褐煤资源为依托，在煤制天然气领域起步早、投入大，具有明显的领跑优势。大唐国际克什克腾煤制天然气公司首次在国内提出利用丰富煤炭资源做天然气项目，该项目于2009年8月20日获得国家发改委的核准，成为第一个由国家发改委核准的大型煤化工示范项目。该项目充分利用内蒙古锡林浩特的褐煤资源，采用成熟可行的技术，设计年产天然气40亿立方米，通过长输管道向北京供应燃气，可极大地缓解北京天然气短缺的局面。
克旗项目分三期滚动建设，一期工程已具备投产条件，年可生产13.3亿立方米煤制天然气。工程历时34个月艰苦建设，开车试运行一次成功。目前，一期工程33个单位工厂、共计6大单项工程全部验收合格。
2010年12月4日、23日，动力车间两台机组相继冲转定速成功，为项目建设提供了稳定的电力、蒸汽保障；2011年8月26日，气化首炉点火一次成功，标志着项目气化系统工艺完整、方案可行；2011年11月28日，空分装置成功产出合格氧氮气，项目进入了整体试运行阶段；2012年6月15日，净化装置顺利产出合格净化气，迈出了全厂工艺流程全面打通的关键一步；2012年7月28日10时26分，甲烷化装置成功产出合格天然气，标志着克旗煤制天然气项目工艺流程全部打通；2012年8月30日18时，一系列装置在94%的负荷工况下连续稳定运行30小时，高负荷运行的各项数据指标均达到设计要求，天然气中甲烷含量在94%以上，最高达到98.2%。
2012年8月份高负荷试验气化一系列8台气化炉产气量达到29.2万立方米/小时，达产率为94%，其中5号炉最高投氧负荷达到6200立方米/小时，达到设计值的120%负荷。本次高负荷期生产期间，8台气化炉连续稳定运行30小时。从总体工况来看，单系列完全具备达到100%负荷甚至更高的生产能力。
规划中该项目生产的天然气经过长输管道途经内蒙、河北汇入中石油管网进入北京。目前公司自主建设的321公里管道已全部打通，但由于中石油承建部分还在施工，致使装置一直不能正常投产。为了进一步检验装置的性能指标，今年7月2日，一期装置二系列气化炉点火开车，7月8日打通全流程出产品，经过连续稳定运行8天后装置于16日按计划停车。从总体工况来看，一期装置达到了设计的性能指标，具备了安全、稳定和长周期运行条件。
根据中石油承建管路建设进展情况，中石油段管道将于今年冬天贯通，如何在零下40℃的低温环境下进行原始开车给我们提出了挑战。为此公司目前正着手冬季开车的各方面准备工作，确保一次开车成功，成功并网供气。