煤制天然氣

煤制天然氣

煤制天然氣通常指採用已開採原煤,經過氣化工藝來製造合成天然氣(Synthetic Natural Gas, SNG)。在實踐中,業界往往把煤地下氣化(亦稱為地下採煤,Underground Coal Gasification, UCG)也作為煤制天然氣的一種。全世界已投產的工業級煤制天然氣裝置較少。而受益於豐富的煤炭資源,中國的煤制天然氣在規劃產能層面規模列世界之最。

簡介

煤制天然氣煤制天然氣
煤制天然氣是指經過氣化產生合成氣,再經過甲烷化處理,生產代用天然氣(SNG)。煤制天然氣的能源轉化效率較高,技術已基本成熟,是生產石油替代產品的有效途徑。煤制天然氣能源轉化效率可達50%左右。而煤制油方面,採用F-T(費托合成)技術,煤間接液化的轉化率為32%,直接液化則為38%,均比煤制天然氣轉化效率低出不少。

煤制天然氣的能源轉換率及能源替代效果相較於其他煤化工技術均呈明顯優勢,其產業進程越來越受到重視,眾多企業也加緊投身其中。由煤炭科學研究院主導編制的《煤化工“十二五”科技規劃》顯示,“十二五”期間,國家將重點扶持煤制天然氣技術套用,並擴大此方面的試點範圍.

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技術創新助力中國能源產業升級

一直以來重視煤炭潔淨化利用技術研發、儲備的新奧集團,憑藉其四大煤制天然氣技術,包括地下氣化採煤技術、煤催化氣化技術、煤加氫氣化技術及超臨界氣化技術,實現了煤炭潔淨化利用的同時,凸出了成本低、轉化率高等核心競爭優勢,深受業內關注。

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新型煤氣化技術及煤制天然氣發展研討會在河北廊坊舉行

新奧能源研究院院長朱振旗介紹說,新奧集團近年來正是基於對中國煤化工發展趨勢的深度把握,在破解能源、資源與環境發展的困局上,決定通過開發具有自主智慧財產權的高效、低排放的煤制天然氣技術,實現了國際領先的煤制天然氣氣化技術的產業化。

前景

國內天然氣供應的缺口正逐年加大,對外依存度更是呈快速上升之勢。據有關數據預測,到2020年,國內天然氣缺口將達1000億立方米。2011年,中國天然氣對外依存度達24%,與2010年12.8%相比,呈成倍增長態勢。這從客觀上加大了對非常規天然氣及替代天然氣的需求力度,除頁岩氣開發力度加大外,煤制天然氣在國家“十二五”戰略中也被寄予厚望。
隨著煤化工行業的蓬勃發展和天然氣消費量的大幅增長,我國煤制天然氣行業取得長足發展,成為煤化工領域投資熱點。2009年,神華集團鄂爾多斯20億立方米煤制天然氣項目奠基,大唐集團阜新40億立方米/年煤制天然氣項目通過了環保部的環評,中海油同煤集團40億立方米/年煤制天然氣項目正式啟動,新汶礦業集團伊犁能源年產100億立方米煤制天然氣一期工程開工建設……。一批投資數額巨大的煤制氣項目陸續上馬,我國煤制天然氣領域呈現良好發展勢頭。
《中國煤制天然氣產業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告前瞻》部分數據顯示,未來我國天然氣供不應求的局面將長期存在,而利用煤炭資源相對豐富的特點發展煤制天然氣產業,是緩解我國天然氣供求矛盾的一條有效途徑。煤制天然氣產品的低熱值比國家天然氣質量標準規定的低熱值高17.8%-21%,能量轉化效率高。當石油價格為80美元/bbl時,與進口天然氣、進口LNG相比,煤制天然氣價格具有競爭力。
目前國內天然氣進口量逐年增加,對外依存度亦與日俱增。全世界天下太平遠未到來,如在天然氣進口上依然步進口石油之後塵,則會出現能源安全與否取決於國外的局面。出於國家能源安全之考慮,發展煤制天然氣實乃上策。發展煤制天然氣既可作無天然氣供應地區的氣源,又可作管道天然氣的補充氣源和調峰氣源。一旦多聯產開發成功和套用,則必將最終實現跨行業、多聯產、集團化發展之路。自煤制油的新項目叫停後,煤制天然氣項目相繼出現。隨著我國工業化、城鎮化的發展和人民生活水平的提高,對清潔能源天然氣的需求量迅速增長,天然氣供不應求的局面將會長期存在。利用我國煤炭資源相對豐富的特點發展煤制天然氣產業,補充天然氣資源的不足,是一條緩解我國天然氣供求矛盾的有效途徑,有著廣闊的發展前景。

生產工藝

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煤制天然氣的工藝可分為煤氣化轉化技術和直接合成天然氣技術。兩者的區別主要在於煤氣化轉化技術先將原料煤加壓氣化,由於氣化得到的合成氣達不到甲烷化的要求,因此需要經過氣體轉換單元提高H2/CO比再進行甲烷化(有些工藝將氣體轉換單元和甲烷化單元合併為一個部分同時進行)。直接合成天然氣技術則可以直接製得可用的天然氣。

煤氣化轉化技術可分為較為傳統的兩步法甲烷化工藝和將氣體轉換單元和甲烷化單元合併為一個部分同時進行的一步法甲烷化工藝。直接合成天然氣的技術主要有催化氣化工藝和加氫氣化工藝。其中催化氣化工藝是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術。加氫化工藝是將煤粉和氫氣均勻混合後加熱,直接生產富氫氣體。

煤制天然氣整個生產工藝流程可簡述為:原料煤在煤氣化裝置中與空分裝置來的高純氧氣和中壓蒸汽進行反應製得粗煤氣;粗煤氣經耐硫耐油變換冷卻和低溫甲醇洗裝置脫硫脫碳後,製成所需的淨煤氣;從淨化裝置產生富含硫化氫的酸性氣體送至克勞斯硫回收和氨法脫硫裝置進行處理,生產出硫磺;淨化氣進入甲烷化裝置合成甲烷,生產出優質的天然氣;煤氣水中有害雜質通過酚氨回收裝置處理、廢水經物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理後,廢水得以回收利用;除主產品天然氣外,在工藝裝置中同時副產石腦油、焦油粗酚硫磺等副產品。主工藝生產裝置包括空分、碎煤加壓氣化爐;耐硫耐油變換;氣體淨化裝置;甲烷化合成裝置及廢水處理裝置。輔助生產裝置由硫回收裝置、動力、公用工程系統等裝置組成。

新政審批

近期,氣體燃料在改善我國能源結構中將發揮很大的作用,當前發改委已對煤層氣項目審批節奏持續提速,近期又有7個項目獲得了“路條”(開展前期工作的批文)。截至到目前,2013年已有20多個煤制氣項目獲得了“路條”。預估未來3年煤制氣投資規模將超過2400億元。

隨著中秋節的結束,國務院辦公廳發布了《關於進一步加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的意見》。不久前,國務院印發大氣污染“國十條”中已明確為大型煤制天然氣示範項目護航。

各種跡象表明,隨著我國有關部門對於大氣污染治理的決心加大,當前對於非常規天然氣項目明確了前所未有的支持力度。

氣體燃料在改善我國能源結構中將發揮主要作用。一方面我國工業化進程加快、城鎮化水平提高;另一方面受能源消費總量四大控制目標制約,目前我國對優質能源需求呈現較快增長。

依照我國能源政策走向,發展大型煤炭集團,有序開展煤制天然氣、煤制液體燃料和煤基多聯產研發示範是有效路徑之一。

煤制天然氣從成本和轉化效率來看都有較高的經濟性。與煤層氣相比,在技術上更為成熟,供應方面更有保障,更適合最先規模化發展。

據不完全統計,2013年已有20個左右的煤制天然氣項目獲得了“路條”,後續預計還有10多個擬建項目也將陸續拿到“路條”。 

當前業內普遍對煤制天然氣投資寄予了熱望。2013年以來已有多個煤制氣項目啟動招標,預計2013年年底、明年初將陸續進入訂單高峰。煤制氣有望快速
實現規模量產。但需要注意的是,煤制天然氣是資源、資金、技術密集型產業,項目建設需要的外部配套支持條件較多,是一個複雜的系統工程。從項目獲得“路
條”到正式投產,需要較長的周期。預估未來3年煤制天然氣實際投資額與目前的規劃投資額存在一定的差距。

市場分析

國內天然氣供應的缺口正逐年加大,對外依存度更是呈快速上升之勢。據有關數據預測,到2020年,國內天然氣缺口將達1000億立方米。2011年,中國天然氣對外依存度達24%,與2010年12.8%相比,呈成倍增長態勢。這從客觀上加大了對非常規天然氣及替代天然氣的需求力度,除頁岩氣開發力度加大外,煤制天然氣在國家“十二五”戰略中也被寄予厚望。
包括大唐、同煤等在內的國內眾多涉煤企業已紛紛加緊布局煤制天然氣產業,一些示範項目已取得進展。一直主打煤制油技術的神華集團,其2009年在內蒙古鄂爾多斯境內奠基的總投資160億元的煤制天然氣項目已於2012年4月10日正式開工。

根據《煤炭深加工示範項目規劃》確定的15個示範項目,其中分布在新疆、內蒙古、安徽等地的示範項目均以煤制天然氣為主,投資主力涵蓋神華、中海油、華能、華電、大唐、國電、中電投、新奧集團、慶華集團、新汶、兗礦、潞安、中煤等國內耳熟能詳的大型能源企業。但我國天然氣價改進度卻為這些項目的經濟性帶來較大不確定因素。“從可研報告來看,目前煤制天然氣項目都是虧的,但企業都在賭將來天然氣漲價。”

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