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按照国家发改委近期发布的《能源发展“十三五”规划》，到2020年，煤制气产能有望达到170亿立方米。煤制气对燃气资源有重要补充作用，能缓解我国天然气供应紧张的问题，因此发展煤制气无可厚非。然而就目前来看，煤制气在建项目不少，但运行状态不太理想。当前国内煤制气项目尚处在开发阶段，在技术和环保上还存在一定的问题，需要逐步解决。这里就煤制气的几个问题作一下探讨。 甲烷化的催化剂很关键 天然气是一种多组合的混合气态化石燃料，主要成分为甲烷。甲烷化工艺是指经过净化的煤制气在催化剂的作用下合成甲烷。这个工艺在合成氨工艺中就有，但是性质不同。合成氨工艺的氢气中含有少量一氧化碳和二氧化碳，在进入氨合成前要用甲烷化反应来脱除它们。由于甲烷化反应的放热量很大，通常反应器进出口有30摄氏度的温升。而煤制气中的甲烷化，合成气中约有25%的一氧化碳，全部反应会有上千度的温升。因此，这个工艺可以采取以下两种办法，多段绝热或等温反应的办法。 目前国际上很多企业采用多段绝热 惰性气体返回的办法，使得甲烷化反应每一段的温升控制在400摄氏度以内。这样做的目的是让甲烷化反应器中的反应变得温和一些，从而使反应器的材质容易选择。当每一段气体的反应温度达到650摄氏度以上后，出口用废热锅炉回收热量，产生5～8兆帕的高位能过热蒸汽供动力用。这个流程在能量利用上比较合理，适合大型煤制气装置使用。 近年来国内正在开发的是锅炉式等温列管反应器，催化剂在管内，水在壳程。发生反应时，通过高压水的沸腾排热，控制甲烷化反应的温升。反应热被管间的水蒸气带走，使得反应温度控制在400摄氏度以内，产生的中位能蒸汽进入管网利用。这个流程对催化剂要求比较低，适合中小型煤制气装置。 其中，使用什么样的催化剂很关键。过去由于国内没有这样的需求，上述两种工艺的催化剂没有系统开发过。这里需要的催化剂不仅要耐高温，而且尽量避免反应过于剧烈。尤其是用于绝热床的催化剂，至少要能够耐700摄氏度高温。近年来国内开展这两种催化剂的科研是十分必要的。 搞清钱在哪地方花冒了 以煤气化为龙头的现代煤化工装置的总投资是可以预测的。以煤制烯烃、煤制油、煤制气为例。从技术经济的角度出发，这些大型化装置的总投资可以与产量挂钩，计算出大概的投资额。 原因有以下两点： 一是尽管煤气化方法不同，但是多数煤气化的投资及其对后续的影响都可以从后续流程中找到关联。 二是工艺流程越短，投资相对越低。根据这两条原则以及其他资料大体上可以预测，目前以气流床激冷流程为龙头的煤制低碳聚烯烃(含副产烃)为2.3亿元人民币（下同）/万吨、煤制油品(含副产烃)1.6亿元/万吨；以固定床为龙头的煤制甲烷0.9亿元/万吨。这就意味着一个40亿立方米/年的煤制气装置(约280万吨甲烷/年)，大约投资250亿元就可以了。 现在正在建设的大部分装置基本符合这个规律。但是有个别装置偏离很大。例如个别已经投产的煤制气装置其投资已经超过可行性研究时的20%。投资过大将影响装置开车后产品的成本。因此建议相关部门拿个特例来解剖，钱在什么地方花冒了？ 这里要提醒一下。项目管理中的采购问题是建设中极其重要的问题。一个经过多年总承包洗礼的老牌设计院或工程公司，由于其参与采购人员积累了丰富的数据和经验，因此能够在保证原料质量的前提下，以较低的价格完成采购，错误率比较低。而如果甲方在没有采购经验、没有数据积累、管理人员缺少经验的情况下自行组织队伍进行采购，可能就会出现采购质量问题(规格、材质、运输等出错)，还会在价格上贵很多。当然，如果不断更换采购人员，一批人做坏了让另一批人来收拾，问题会更加严重。因此，请专业的项目管理公司或者工程公司负责采购事宜，是一个不错的选择。 搞单一煤制气难以盈利 把煤制气项目做强做优是每个大型企业的目标。那么，怎样才能把煤制气项目做强做优呢？ 强是指能在市场上站稳脚跟。这是煤制气项目最困难的一个问题。原因在于就同样重量的烃类，甲烷的价格最低。甲烷是天然的物质，价格很便宜，用煤去做甲烷在经济上总是很难立脚的。因此，煤制气做强不能单靠技术和管理，不能单靠超大型化，而要靠联产，靠产品的多元化，靠高值化产品带动高值化产品。也就是说，可以将合成气的规模适度放大，用多余的合成气生产高端的有机产品如高级醇、醛、酸、醚、酯、胺，甚至于芳烃、杂环化合物等高附加值产品来带动煤制气，而不是一味在同一个工厂内扩大单一产量。坦率地说，建单一的煤制气工厂是难以盈利的。 优是指在稳的基础上实现再突破。要做到优就需要从前期、设计、采购、施工、生产准备、生产等6个方面下力气，哪一个环节出问题都达不到优。 工程前期实际上是最重要的阶段。前期做好了，可以为后面5个阶段奠定优化的基础。其中确定工艺路线最为重要。试看现代煤化工两个最成功的示范装置——内蒙古伊泰煤制油有限责任公司200万吨/年煤制油和内蒙古神华包头煤化工公司60万吨煤制烯烃，都是在工艺路线上做到了稳妥可靠。这两个装置用的都是最成熟的水煤浆煤气化技术。 稳是优的前提。在这个基础上，如果煤制气企业在一个煤炭丰富的地区，再采用先进技术，包括采用适合于当地煤的气化方法、国内开发甲烷化催化剂、污水处理技术、节能节水降耗、安全稳定生产等，这样煤制气装置的各项指标就会大有改善，就很可能达到优了。 煤制气需专项政策支持 在现代煤化工的3个主流工艺煤制油、煤制烯烃、煤制气中，煤制气技术相对比较简单，流程短，甲烷合成的后续处理比较简单。 众所周知，煤制油和煤制烯烃两个工艺都在国内进行了将近30年的研究。在科研、设计、生产、投资的合力作用下，不仅开发出高效的催化剂，而且完成了以水煤浆气化为龙头的成套工艺技术，建立了示范厂，运行效果很好，很快达到设计能力，成为真正的中国自主知识产权研究成果，并且开始大规模工业化。 国内在20世纪90年代末提出建设煤制气工厂，当时却遭到一片反对声。这导致当国内天然气资源不足时，科研不能很快跟上。因此，“十二五”期间开始的几套大型煤制气装置，只能照搬美国大平原厂以固定床气化为龙头的陈旧技术，同规模多条线地进行仿制设计和建设。然而示范厂的运行效果不好，至今没有达到设计能力。煤制气虽然起步晚，错过了战略先机，但是如果后期能够下大力气迎头赶上，还是有机会获得新突破的。 煤制气企业面临的最后难题是生产出的气体要上管道，要输送到用户手中。在不同季节，用户需求量是不同的。而煤制气企业不能靠变产量来进行生产。因此，生产出来的天然气上管道是必须的。要想做到有多少送多少，这就要求管道有足够的应变能力，要有大容量的储存中间站，而不能要求生产装置有应变能力。这个问题涉及国家的整体利益，需要政府帮助解决，而不能甩手交给煤制气企业自行解决。可以采取以下几种办法：成立独立的管道公司，接纳沿途各种方法得到的甲烷气体，输向沿途的用户；对于特大城市或经济区，例如京津冀，由经济区统一建专线，做到规划使用；在城市内建立液化天然气或压缩天然气的中间站进行储存和释放，微观上调节不同时间段的需求。《中国煤化工》杂志
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