页岩气鼓鼓综合系列专题【五】 利用范畴及其影响
页岩气鼓鼓综合应用页岩气鼓鼓的构成与惯例自然气鼓鼓相仿，重要成分是甲烷，并含有少量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、氮气鼓鼓。页岩气鼓鼓不仅可以或许替换惯例自然气鼓鼓在能源范畴的利用，并且在化工行业的利用较惯例自然气鼓鼓更为普遍。页岩气鼓鼓平分离出大批凝析液NGL，凝析液NGL的重要成分为乙烷、丙烷，分辨经裂解和脱氢后，即可分辨获得乙烯、丙烯。甲烷、乙烷、丙烷是页岩气鼓鼓化工的三种最基本的原料，由此组成了页岩气鼓鼓化工财产链。
1.页岩气鼓鼓发电
跟着页岩气鼓鼓财产井喷式成长，自然气鼓鼓价钱年夜幅跳水，自然气鼓鼓发电的经济环保效益越来越显明。基于国表里页岩气鼓鼓开辟和自然气鼓鼓发电财产的实际情形，并联合我国能源紧缺和环保压力极年夜的近况进行剖析，可看出，我国页岩气鼓鼓地舆散布与电力负荷中间散布的吻合度较高。
在我国经济较为发财的电力负荷中间应用页岩气鼓鼓当场发电，可切实减轻不竭增年夜的节能减排压力。
2.提取裂解原料
页岩气鼓鼓中含有的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷均属于优质裂解原料， 乙烷裂解出产乙烯的收率高达80.5%，远高于亚洲传统的石脑油制35%的乙烯收率。美国近几年的页岩气鼓鼓开辟有大批的湿气鼓鼓资本，使乙烷和丙烷的供给量年夜幅增添，乙烷裂解制乙烯已成为极具竞争力的工艺路线。
今朝，国外石化公司提出了多种从自然气鼓鼓中收受接管C2+凝液（NGL）组分的工艺，如AdvancedExtrac-tionTechnologies的AETNGLrecovery、Technip的CRYOMAXMRE，ABBLummus的NGL－Pro、Black＆VeatchPritchard的PRICOLNG、Cono-coPhillips的optimizedcascadeLNGprocess。以上工艺的重要产物是液化自然气鼓鼓，副产物是C2+凝液乙烷收受接管率均可到达90%以上。
3.页岩气鼓鼓制合成油
页岩气鼓鼓构成与自然气鼓鼓类似，未来也可用页岩气鼓鼓取代自然气鼓鼓来制备合成油。自然气鼓鼓制合成油（GTL）是自然气鼓鼓高效应用的道路之一，近几年来一向是业内乱普遍存眷的热门。自然气鼓鼓出产的合成油属于干净燃料，其长处在于不含硫、氮、镍杂质和芳烃等非幻想组分，合适现代燃料的严厉请求和日益刻薄的情况律例，从而为出产干净能源开拓了一条新的道路。今朝，GTL技巧已从实验阶段成长到了产业利用阶段，并以较年夜的技巧、经济上风，受到了越来越多石油公司的存眷。
GTL工艺重要由合成气鼓鼓出产、F－T合成、合成油加工、反映水处置4部门构成。分歧GTL出产工艺，其重要产物略有差异。GTL产物中，液化气鼓鼓可用作燃料；GTL石脑油长短常优质的乙烯装配原料，但不宜用作汽油协调组分，也不宜用作催化重整原料。GTL柴油含硫量接近零，十六烷值为70～80，相对密度为0.78，闪点为81℃，浊点为－12℃，远优于惯例炼油厂出产的干净柴油，也远优于欧盟对超干净柴油的规格请求。GTL润滑油基本油不含硫，不含芳烃，倾点低，挥发性低，黏度指数高，氧化安宁性好，生物降解率高，其质量远优于今朝炼油厂出产的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类基本油。白腊的外不雅不透明，利剑色，基础无味，具有高线性度和窄碳数散布，用于色料或喷鼻猜中颇为幻想。
4.页岩气鼓鼓制氢
页岩气鼓鼓中的甲烷制备氢气鼓鼓可经由过程2种工艺路线来实现：一种是经由过程制备合成气鼓鼓（H2和CO的混杂气鼓鼓）从而获得氢气鼓鼓；另一种是甲烷催化裂解反映发生氢气鼓鼓。这2种方式起首都要活化甲烷分子，但甲烷分子惰性很强，反映前提刻薄。传统的制氢方式较多，如水蒸气鼓鼓甲烷重整（SRM）、甲烷部门氧化（POM）、甲烷自热重整（ATR）等。SMR工艺的出产技巧较为成熟，但该进程会发生CO2，是以须要增添CO2捕捉和储存装配，这会使制氢的本钱进步20%～50%。POM工艺进程能耗低，可采取年夜空速操纵，无需外界供热，可避免应用耐高温的合金钢管反映器，采取极其便宜的耐火资料堆砌反映器即可，装配的固定投资显明下降，但尚未见到该技巧产业化的相干报道。ATR工艺是一种新型制氢方式，其基础道理是在反映器中藕合了放热的甲烷部门氧化反映和强吸热的甲烷水蒸气鼓鼓重整反映，是以反映系统自己可实现自供热。
5.页岩气鼓鼓制甲醇
跟着甲醇制烯烃（MTO）工艺的年夜范围利用，国表里甲醇的需求量逐年增添。如将页岩气鼓鼓制成甲醇将有利于缓解国内乱甲醇大批入口的局势。经合成气鼓鼓制备甲醇是当前产业出产甲醇的重要方式，但直接应用甲烷为原料，一步合成甲醇一向是科研职员摸索的课题，并取得必定的进展。
今朝，直接合成甲醇的方式重要有甲烷部门氧化、水合甲醇等。甲烷直接部门氧化制备甲醇的要害技巧是催化剂，常见的催化剂重要是过渡金属的氧化物。如***等以SiO2为载体，磷钨酸为催化剂，醋酸为液相试剂，进行了甲烷部门氧化制备甲醇的试验研讨。甲烷起首转化天生醋酸甲醋，醋酸甲醋进一步水解天生甲醇。在压力为0.1MPa，温度为267～280℃前提下，甲烷转化率为26.61%，甲醇选择性为97.26%。甲烷和水直接合成甲醇和H2，具有自然气鼓鼓资本和干净氢能源综合开辟应用的利用价值。桑丽霞等在固定床环隙反映器中，在反映温度为150℃，MoO3－TiO2/SiO2催化剂感化下，甲烷和水合成了目标产品甲醇和H2，甲醇选择性达87.3%。
6.页岩气鼓鼓制乙烯
乙烯作为基本产业原料，在石化产业中占领主要的位置。如页岩气鼓鼓中的甲烷转化成乙烯，将会是页岩气鼓鼓化工应用的最有远景的路线之一。甲烷制乙烯的方式分为一步法、二步法、三步法。
三步法分为甲醇路线、二甲醚路线、乙醇路线。即将甲烷制合成气鼓鼓，经催化反映分辨天生甲醇、二甲醚、乙醇，再天生乙烯。甲醇路线也就是MTO法，是今朝普遍利用的新工艺。
二步法重要有合成气鼓鼓路线、氧化路线和氯化路线。合成气鼓鼓路线，将甲烷经合成气鼓鼓直接天生乙烯；氧化路线，即将甲烷氧化天生甲醇，用MTO法制成乙烯；氯化路线，起首将甲烷转化为一氯甲烷，再转化为乙烯。二步法工艺正处于研讨阶段，未到达产业出产的请求。
一步法包含氧化偶联法、选择性氧化法。颠末近10余年的尽力，国内乱兰州化物所、成都有机所等在氧化偶联法方面的研讨结果比拟明显，其程度在国际上处于进步前辈位置。比来，韩国LG化学公司正在进行甲烷出产乙烯的技巧开辟。
因为二步法、三步法的工艺流程较长，跟着自然气鼓鼓、页岩气鼓鼓价钱逐渐增添，将不再具备经济上的上风。尽管一步法工艺尚不具备产业利用前提，但该技巧的技巧经济意义宏大，产业化远景值得等待。
7.页岩气鼓鼓制芳烃
页岩气鼓鼓中的甲烷也可经催化进程转化为芳烃，将极年夜地增添产物的附加值。甲烷制芳烃方式分为部门氧化法、无氧脱氢法。部门氧化法的甲烷转化率很低，芳烃选择性和收率也很低，且发生大批的二氧化碳气鼓鼓体，在经济上不具备开辟远景。1993年，国内乱年夜连化物地点国际上起首报道了甲烷无氧脱氢芳构化制芳烃的研讨结果。今朝，甲烷无氧脱氢芳构化已经成为甲烷应用研讨中的一个主要分支，是今朝甲烷直接转化的重要研讨内乱容之一。
8.页岩气鼓鼓制纳米碳资料
页岩气鼓鼓不仅可以高效地转化为高品德液体燃料和高附加值的化学品，也可用来制备碳纳米管、纳米碳纤维、纳米碳颗粒等具有特别机能的资料。以甲烷为碳源、过渡金属为催化剂时，反映产品重要是碳纳米管、纳米碳纤维或纳米碳颗粒。用甲烷制得的碳纳米管管径很平均，且纯度很高，看不到杂质。由甲烷制备纳米碳资料具有原料价钱上风，产业化利用远景宏大。
发生的影响
页岩气鼓鼓和页岩油引领的很是规油气鼓鼓资本开采量敏捷增加，不仅导致自然气鼓鼓价钱比拟煤而言极具竞争力。并且页岩气鼓鼓开辟的湿气鼓鼓组分包括乙烷、丙烷、丁烷等，可为下流行业供给丰盛便宜的原料，将重塑世界化工格式，对全球能源及化工格式发生深远影响。
跟着北美页岩气鼓鼓的胜利，北美自然气鼓鼓价钱年夜幅下降，甲醇的出产本钱也年夜年夜降落。EIA 估计，在2018年以前，美国自然气鼓鼓价钱将坚持在4美元/mmBtu摆布（相当于国民币1元／立方米）。在此原料价钱下，甲醇的出产本钱约220美元／吨。同时，甲醇制烯烃(MTO)／甲醇制丙烯(MTP)项目增多以及甲醇作为燃料的用处逐渐扩展。在此布景之下，北美地域甲醇新建、扩建项目及重启现象广泛。将来国际甲醇商业格式将产生显明转变。中国以进步口甲醇重要来自中东和东南亚地域的国度，此后从北美地域入口的甲醇量将会逐渐增添，有可能成为重要起源之一，美国将成为世界主要甲醇出产地和输出地。
受美国页岩气鼓鼓革命年夜获胜利所带来富余且具有本钱上风原料的影响，乙烯、丙烯出产商的出产本钱已处于很是有利的竞争位置。将拉年夜与以石脑油为原料的乙烯、丙烯等化工产物的本钱差距，新建页岩气鼓鼓化工项目投产后，将加快美国石化产物出口来消化新增全体烯烃产能，对欧洲、亚洲尤此中国相干石化行业形成打压，冲击力不亚于中东。 将来几年，全球烯烃产能格式将明显转变，将集中转向具有本钱上风的中东和北美地域，将有更大都量的石化产物从北美、中东出口到亚洲地域。页岩气鼓鼓一甲醇一烯烃财产链的形成，将来与中国的煤制烯烃行业将形成正面的竞争。将来甲烷催化出产芳烃等技巧的研讨如取得冲破并实现产业化，将开拓自然气鼓鼓出产“三烯”、“三苯”的新路径，对传统炼化一体化制“三烯”、“三苯”形成本质性竞争力要挟。同时国外石化公司已在研发自然气鼓鼓制乙醇、自然气鼓鼓制柴油的产业化技巧，以自然气鼓鼓为原料的多元化替换正成为业界积极摸索的标的目的。
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