天然氣化工發展史
正文
中國是最早發現和開採利用天然氣的國家。西周(約公元前11世紀~前771年)時期的《周易》中就有“澤中有火”的記載。西漢(公元前 206~公元25)時中國已出現了天然氣井,據《漢書·郊祀志》記載:“祠天封苑火井於鴻門。”對天然氣的開採和利用有較詳細的描述則始於西晉張華(232~300)著《博物志》,其中記載:“臨邛火井一所,……深二三丈。井在縣南百里,昔時人以竹木投以取火。……盆蓋井上,煮鹽(鹵)得鹽……。”嗣後,天然氣的開採和利用不斷發展,到清代已出現深達1000m的燊海井,1835年完鑽。(見彩圖) 世界天然氣化工的發展過程可大致分為三個階段:①20世紀20年代至第二次世界大戰,為科學研究和技術開發階段;②戰後至60年代中期,研究開發活躍及大規模工業發展的興盛時期;③60年代後期起發展有所停滯,但一些主要產品仍繼續保持增長。技術開發階段 19世紀末,美國開始利用天然氣製造槽法炭黑。20世紀20年代,美國和德國的天然氣化工研究工作開始興起。美國聯合碳化物公司研究開發了從天然氣分離乙烷、丙烷、丁烷技術,裂解乙烷、丙烷製取乙烯進一步製取乙烯衍生物的新工藝,丙烷、丁烷部分氧化製取甲醛、醋酸等也實現了工業化生產。美國食品機械和化學公司發明了甲烷氣相硫化制二硫化碳新工藝,比古老的木炭法顯著優越。在德國,赫斯特公司研究成功天然氣熱氯化制二氯甲烷,第一個工廠於1941年在美國投產,此後發展成為生產甲烷氯化物的主要路線。法本公司的L.安德羅索夫於1930年在洛伊納化工廠完成天然氣中甲烷氨化氧化法中間試驗,成為合成氫氰酸經濟有效的方法。法本公司先於義大利、美國研究成功天然氣制乙炔新工藝,由赫斯化工廠於1942年在馬爾建立第一座電弧法乙炔工廠,用以生產合成橡膠。此外,1931年美國殼牌公司首先套用天然氣部分氧化法改造合成氨工廠,為合成氨工業從傳統的煤、焦原料轉向天然氣走出了第一步;1940年聯合碳化物公司建成以天然氣為原料的合成甲醇廠,開創了製取廉價甲醇的生產路線。至40年代初期,天然氣化工已呈現出一定的輪廓。
工業發展興盛時期 第二次世界大戰後,美國以其豐富的天然氣資源及戰勝國的優勢,在原有的工業技術基礎上,領先發展天然氣化學工業。西歐各國及羅馬尼亞、蘇聯等也相繼積極進行天然氣化工技術的研究和開發。1953年,孟山都公司採用巴登苯胺純鹼公司的薩克斯技術,建立第一個天然氣部分氧化法生產乙炔的工廠。天然氣制乙炔工藝比傳統的電石法能耗低、費用省、大大促進了乙炔化工的發展。到1963年末,美國天然氣制乙炔的年產能力達到270kt,占世界烴類制乙炔總能力的37%以上;乙炔加工產品有聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙醛、醋酸、氯丁橡膠、異戊橡膠等。天然氣制乙炔,加上經濟效益顯著的天然氣制合成氨、甲醇,天然氣中乙烷、丙烷、丁烷制乙烯、丙烯,天然氣制氯甲烷、氫氰酸等一系列天然氣化工技術與工業生產的迅速發展,形成50~60年代天然氣化工的全盛時期,也構成了早期石油化工的重要內容。
這一時期也是中國天然氣化工開始興起的時期,中國第一個大型天然氣化工廠──四川瀘州天然氣化工廠於1966年建成,年產氨100kt、尿素160kt。其後四川化工廠年產180kt合成氨裝置完成技術改造,用天然氣為原料代替煤焦。70年代起先後在成都、瀘州、雲南、貴州、大慶、滄州、遼河、山東等地建成以天然氣為原料年產300kt合成氨、480kt尿素的大型工廠,並在四川建成以天然氣為原料年產乙炔 30kt同時聯產甲醇100kt的工廠,並以乙炔作為聚乙烯醇纖維的原料。與此同時還建設了一批以天然氣為原料的小型合成氨工廠。
調整階段 60年代起一系列石油化工新工藝問世,至60年代後期,其經濟上的優勢使一部分天然氣化工生產方法逐漸失去競爭力;天然氣制乙炔年產量逐年下降;天然氣制氫氰酸,由於丙烯氨化氧化法製取丙烯腈同時副產大量氫氰酸新工藝問世,而被逐步替代。
70年代以後,由於石油價格大幅度波動,天然氣作為相對較廉價的烴原料,在製取氨、甲醇、乙烯和丙烯等大宗產品以及生產二氯甲烷、二硫化碳等產品方面仍一直保持發展優勢。甲烷液化、回收氦工業也有較大發展。