煤制合成气.
( 化工工艺学综述)由煤制合成气综述
一．世界煤气化进程
洁净煤技术已引起国际社会的普遍重视，欧共体决定每年投入几十亿美元，用于控制煤炭燃烧的污染问题，英国成立了洁净煤技术的研究机构；日本于1991年制定的第九次煤炭政策中明确提出“向洁净煤技术挑战”，并组建了洁净煤技术中心。
中国煤气化进程
1994年3月，国家计委、国家科委和经贸委联合成立了国家洁净煤领导小组，并于1994年6月建立了“中国洁净煤工程技术研究中心”。发展洁净煤技术已成为今后一个时期的战略主攻方向。我国煤炭资源中有一半以上煤种适用于完全气化技术，因此煤制气技术的立足点应放在完全气化方面。我国石富煤贫油的国家。煤炭是主要能源，使用于国民经济的各个领域。因此，研究开发适用于我国煤炭资源和国情的煤炭气化技术，具有特别重要的现实意义。
该法所用设备称为鲁奇气化炉，见图1-7。氧与水蒸气通过空心轴经炉箅分布，自下而上移动经历1~3h。为防止灰分熔融，炉内最高温度应控制在灰熔点以下，一般为1200℃，由 比来调控。压力3MPa，出口煤气温度500℃。煤的转化率88%~95%。目前鲁奇炉已发展到MarkV型，炉径5m，每台炉煤气（标准状态）的生产能力达100000 .鲁奇法制的水煤气中甲烷和二氧化碳含量较高，而一氧化碳含量较低，在 化工中的应用受到一定限制，适合于做城市煤气。
图1-4煤的配热式气化原理
（3）加氢气化由平行进行的化学反应直接供热，如
根据上述加氢反应设计的气化反应过程，见图1-5。这个过程的原理在于：煤先进行加氢气化，加氢气化后残焦用部分氧化方法气化，产生的合成气为加氢阶段提供氢源。
图1-5加氢气化原理
（4）热载体供热在一个单独的反应器内，用煤或焦炭和空气燃烧加热热载体供热，热载
由
煤
制
合
合成气的生产过程
第五章合成气的生产过程5。
1 概述合成气是指一氧化碳和氢气的混和气，英文缩写是Syngas。
其H2/ CO（摩尔比）由1/2到3/1。
合成气在化学工业中有着重要作用。
5.1.1 合成气的生产方法(1）以煤为原料的生产方法：有间歇和连续两种操作方式。
煤制合成气中H2/ CO比值较低，适于合成有机化合物。
（2）以天然气为原料的生产方法：主要有转化法和部分氧化法.目前工业上多采用水蒸气转化法（steam reforming），该法制得的合成气中H2/ CO比值理论上是3，有利于用来制造合成氨或氢气。
(3) 以重油或渣油为原料的生产方法：主要采用部分氧化法（partial oxidation）.5。
1。
2.1 工业化的主要产品(1）合成氨(2）合成甲醇（3）合成醋酸(4）烯烃的氢甲酰化产品(5）合成天然气、汽油和柴油5.1.2。
2 合成气应用新途径(1）直接合成乙烯等低碳烯烃(2）合成气经甲醇再转化为烃类(3）甲醇同系化制乙烯(4）合成低碳醇(5)合成乙二醇(6)合成气与烯烃衍生物羰基化产物5.2 由煤制合成气以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧)、水蒸气等为气化剂，在高温条件下通过化学反应把煤或焦炭中的可燃部分转化为气体的过程，其有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等。
5。
2.1。
1煤气化的基本反应煤气化过程的主要反应有:这些反应中,碳与水蒸气反应的意义最大，此反应为强吸热过程。
碳与二氧化碳的还原反应也是重要的气化反应。
气化生成的混合气称为水煤气.总过程为强吸热的。
提高反应温度对煤气化有利，但不利于甲烷的生成。
当温度高于900℃时，CH4和CO2的平衡浓度接近于零.低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有利于CH4生成。
5.2。
1.2 煤气化的反应条件（1）温度一般操作温度在1100℃以上。
（2) 压力一般为2。
5～3。
2MPa。
（3）水蒸气和氧气的比例H2O/O2比值要视采用的煤气化生产方法来定。
合成气的生产过程
水碳比 H2O/CH4摩尔比
水碳比
甲烷平衡含量（%）
2
18.0
4
7.9
6
1.0
P=3.5MPa、T=800℃
水碳比越高，甲烷平衡含量越低 高水碳比有利于抑制析碳副反应
压力 反应体积增大，低压有利平衡
催化剂
镍活性成分＋助催化剂＋载体＋碱性物质
成分
助催化剂：提高活性、改善性能：金属氧化物 载体：提高表面积，防止烧结：Al2O3 或MgAl2O4尖晶石 碱性物质：中和酸性
C1化工指以合成气和甲烷为原料合成碳数为2或2个 以上化合物的化学工艺。
合成气的应用
合成氨 合成甲醇
合成醋酸
CH3OCH3 新燃料
烯烃的甲酰基化
合成天然气、汽油和柴油
新用途
煤变油
先转化为乙烯，再转化为其他 先转化为甲醇，再转化为汽油、乙烯等 直接转化为其他
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气的生产过程
2020/8/13
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气
合成气（syngas）：CO与H2的混合气 H2: CO=1:2~3:1
合成气的制造：许多含碳资源如煤、天然气、石油馏 分、农林废料、城市垃圾等均可用来制造合成气
利用合成气可以转化为液体和气体燃料、大宗化学品 和高附加值的精细有机合成产度：1200℃ 压力：3MPa 煤的转化率：88～95% 特点：制得的水煤气中CH4和 CO2含量较高，而CO 含量较 低，适于制备城市煤气
流化床连续式气化
以高活性煤如褐煤或某些烟煤 为原料，生成气的组成为： H2 35~46%、CO 30~40%、 CO2 13~25%、CH4 1~2%, 目前多用于制氢、氨原料气和燃料煤气
焦炉煤气制备合成气的化学途径_王志彬
n 加工转化n焦炉煤气制备合成气的化学途径王志彬 任 军 李 忠 谢克昌(太原理工大学煤科学与技术教育部和重点实验室,山西省太原市,030024)摘 要 阐明焦炉煤气的气体组成及其在化工工业的重要用途,介绍了甲烷蒸气重整、部分氧化和二氧化碳重整这3种用焦炉煤气制取合成气的具体方法,并指出该领域研究的新方向。
关键词 焦炉煤气 化学转化 合成气焦炉煤气是高热值工业气体燃料和城市燃料,也是很好的化工原料。
焦炉煤气是人工煤气中最适合用作城市燃料的气体,它热值较高16172M J/m 3,CO 含量小于10%,使用比较安全,和直接燃煤相比不仅节约能源,而且具有重要的环保意义。
焦炉煤气直接发电在技术上可行,而且投资也不大,但成本费用高,从而制约了其发展。
焦炉煤气是富含氢气的混和气体,主要以H 2、CH 4和CO 等气体组成,见表1,可见焦炉煤气也是优良的化工原料。
表1 焦炉煤气主要组分的体积含量组分H 2CH 4CO C n H m CO 2N 2O 2含量/%45~6022~285~9115~310210~315214011~110本课题由国家重点基础研究发展计划(973计划,2005CB221204)资助。
从焦炉煤气组成可以看出,其主要是由CO 、H 2及碳氢化合物为主,将焦炉煤气中的甲烷和少量的多碳烃转化成H 2和CO 的合成气,再进一步合成甲醇、二甲醚等燃料,以取代汽油和柴油等产品,应该具有广阔的应用前景。
氢气与一氧化碳合成甲醇的化学计量比为2,氢气与氧化碳合成甲醇的化学计量比为3,合成甲醇的合成气中含有一定量的二氧化碳时,催化剂的活性较好、而过多的氢气能抑制羰基铁和高碳醇的生成,并可延长催化剂的寿命。
所以合成甲醇的合成气的氢碳比为(H 2-CO)/(CO +CO 2)=2110~2115。
从焦炉煤气的组成中可看出,其氢碳比远远大于甲醇合成气的理想条件。
因此,必须通过增碳或分氢使焦炉煤气转化为不同碳氢比的合成气,从而能进一步合成各种产品。
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气是指将煤通过一系列的物理、化学反应转化为天然气的过程。
下面是一般的煤制天然气工艺流程：
1. 煤炭粉碎：将煤炭破碎成适当的颗粒大小，增加反应表面积。
2. 煤气化：将煤炭颗粒与气体（通常是水蒸气和氧气或空气）在高温下反应，产生合成气体（主要是一氧化碳和氢）和一些其他气体、灰渣等。
3. 气体净化：通过一系列的净化工艺，如除尘、脱硫、脱砷、脱气化物等，去除合成气中的固体颗粒、硫化氢、氯化物等有害物质。
4. 合成气转化：将合成气通过化工反应转化为天然气，主要包括甲烷合成和甲醇合成两种常见工艺。
5. 甲烷合成：将合成气经过合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲烷（主要成分）。
甲烷合成反应通常采用低温合成和高温合成两种工艺。
6. 甲醇合成：将合成气通过甲醇合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲醇。
甲醇在后续工艺中可以进一步转化为甲烷。
7. 甲烷处理：对甲烷进行脱硫、脱水、脱碳等处理，使其符合天然气管道输送
标准。
8. 天然气储存和输送：经过处理的煤制天然气可以注入储气库进行储存，也可以通过管道输送至用户。
需要注意的是，不同的煤制天然气工艺流程会有一定的差异，具体的工艺设计和操作也会因不同的厂家和地区而有所不同。
以上只是一个一般的煤制天然气工艺流程的概述。
煤制油的工作原理
煤制油的工作原理煤制油是一种将煤转化为石油产品的技术，它的工作原理主要分为煤气化、合成气制备和后处理等三个阶段。
首先是煤气化阶段。
煤气化是指将煤通过热化学反应转化为一种混合气体，称为合成气。
这个过程需要高温和压力条件下进行，一般在800-1300摄氏度和30-40大气压之间。
煤炭在氧气和蒸汽的作用下发生气化反应，产生合成气体。
合成气是一种由氢气和一氧化碳组成的混合气体，其化学组成可以通过调节氧气和蒸汽的供给比例来控制。
其次是合成气制备阶段。
合成气是煤制油的原料，需要经过一系列的催化转化和反应过程才能转化为可用于生产石油产品的化学品。
这个阶段的主要目标是通过催化剂的作用使合成气中的碳一气化物（一氧化碳和二氧化碳）转化为石油产品的主要成分，如烃类。
这个过程中会有多个反应路径，包括费托合成法、马尼斯曼合成法等。
不同的反应路径和催化剂会导致不同的产物选择性和产物组成。
最后是后处理阶段。
经过合成气制备后，得到的产物中会包含很多杂质和不需要的组分，需要经过一系列的处理来提纯和分离目标产品。
这个过程包括升压、净化、分馏等操作步骤。
其中，升压是将合成气中的压力提高到更高的水平，以利于后续的处理和分离操作。
净化是将产物中的硫化物、氮化物、氨基化合物等杂质去除，以减少对后续催化剂的毒性。
分馏是将混合产物按照沸点的不同进行分离，以得到不同组分的产品。
总的来说，煤制油的工作原理是先将煤进行气化，得到合成气，然后经过催化反应将合成气转化为石油产品的主要成分，最后通过后处理步骤来提纯和分离产品。
这个过程不仅可以利用煤炭这种丰富的资源，还有利于减少对传统石油资源的依赖，同时也可以减少煤炭的燃烧排放对环境的影响，具有重要的经济和环境效益。
然而，煤制油技术仍然面临着工艺复杂、投资大、能耗高等挑战，需要进一步的研发和优化，以提高效率和经济性。
煤制合成气技术比较
煤制合成气技术比较煤制合成气技术比较Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术，各有特点，各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。
下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价，供大家参考。
1、Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。
中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。
到目前为止，国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。
但该工艺选择的是废锅流程，由于合成原料气含有的蒸汽较少，3.0MPa下仅为14％；因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气，用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序，工艺复杂，也使系统能量利用不合理。
湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家，于2006年5月开始试车。
据反映，试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏，输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温，渣口处水冷壁管严重腐蚀，水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。
引进该技术的项目投资大。
2006年5月贵州天福与Shell签约，气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2，投资9.7亿元人民币，为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。
气化装置设备结构复杂，制造周期长。
气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造，加工周期14～18个月，海运3个月；压力壳可国内制造，但材料仍需进口，周期也较长；设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。
建厂时间长(3～5a)，将使企业还贷周期长，财务负担加重。
2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车；2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。
Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托，消化掌握需要经历较长时间。
现代煤气化制合成气的工艺
煤经计量后与一定量 的水混合并进入磨煤机磨成细颗粒 ， 将煤粉加水制成浓度约为 ６５％ ～７０％ 的水煤浆 （若原料煤 灰熔点高 ，需在进磨煤机 前加一 定 比例 的助溶剂 、添加 剂 等 ）。通过滚筒筛滤去大颗粒后 ，流人磨机 出 口槽 ，最后经 磨机 出口槽泵 和振动筛送进煤 浆储槽 中。煤浆 储槽 中的 煤浆 由高压煤浆给料泵输送至气化炉喷嘴 ，与空分 装置来 的 Ｏ，一起喷人气化炉 。
２０１１年 第 ７期 （总 第 ７０期 ）
红 ｉｊｌ与 钍
ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ
２０１１年 ７月
搬
黼
现代 煤 气 化 制 合成 气 的工 艺
郭小 杰 ， 李 文艳 ， 张 国 杰
（１．同煤 广 发 化 学 工 业 有 限公 司 ，山西 大 同 ０３７００１；２．大 同煤 炭 职 业技 术 学 院 ，山西 大 同 ０３７００１； ３．太 原理 工 大 学煤 科 学 与技 术 教 育 部 和 山西 省 重 点 实 验 室 ，山西 太 原 ０３００２４）
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（2）间接供热： （3）利用气化反应供热：
3.按反应器类型分类：移动床、流化床、气 化床、熔融床
煤气化的主要生产方法及设备
●固定床间歇气化法：
★优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低
★ 缺点：非制气时间较长，生产强度低，阀门开关频繁易 损坏，工艺较落后
●固定床连续制气法： ★优点：①可控制和续制气， 生产强度较高，而且煤气质量也稳定
③操作管理简单 ★缺点：所制水煤气甲烷和二氧化碳含量较高，而一 氧化碳含量较低，在碳一化工中的应用受到一定限制， 适用于城市煤气
• ●气流床连续式气化法
•
★优点：气化炉结构简单维护方便，单炉生产
能力大，煤种适应性广，蒸汽用量低，煤气中不含焦
煤气化的工艺条件：
★温度：高温有利于气化
★压强：降低压力有利于煤气化 ★水蒸气和氧气的比例 ★煤气化的煤种条件：气化用煤的性 质对煤气化有重要影响
煤气化的分类：
1.按制取煤气的热值分类：（1） 制取低热值煤气方法 （2） 制取中热值煤气方法 （3） 制取高热值煤气方法
2.按供热方式分类 ：（1）部分氧化方法
发展历程：
• 早在二十世纪二十年代， 世界上就出现了常压固定床 煤气发生炉，二十世纪三十 年代到五十年代，用于煤气 化的加压固定床鲁奇炉常压 流化床温克勒炉和常压气流 床K-T炉先后实现了工业化， 这批煤气化炉型一般称为第 一代煤气化技术
• 第二代煤气化技术开发于二 十世纪六十年代，二十世纪 七十年代，煤气化新技术迅 速发展，二十世纪八十年代， 开发的煤气化新技术，有的 实现了工业化，有的完成了 示范试验，具有代表性的炉 型有德士古水煤浆加压气化 炉、熔渣鲁奇炉、高温温克 勒炉及谢尔干粉煤加压气化 炉等。
油和烟尘，有效成分含量高
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★缺点：操作能耗大，耗氧量高，投资大
意义：
★清洁能源； ★高效转化； ★替代石油； ★下游产品灵活多样，延伸了煤化工产业链，提高 了煤炭转化利用的经济效益。
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煤为原料制合成气
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张凤申
㈠合成气 以氢气和一氧化碳为主要成分有机合成的一
种原料气。
合成气是有机合成原料之一，也是氢气 和一氧化碳的来源，在化学工业中有着重要 作用。
制备合成气的原料：天然气、煤、石油、油田 气、焦炉煤气炼厂气、石脑油、重油
㈡煤气化
以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气或 氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学 发应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体 的过程。