国内外天然气制合成气的技术研究进展
甲烷制备合成气工艺开发进展 (1)
该反应可在较低温度（７５０—８００℃）下达到 ９０％以上的热力学平衡转化，反应接触时间短 （＜１０。２ ｓ），可避免高温非催化部分氧化法伴生 的燃烧反应，ＣＯ和Ｈ２的选择性高达９５％，生成 合成气的Ｈ２／ＣＯ比接近２，适合于合成甲醇、费托 合成等后续工业过程。与传统的蒸汽转化法和联 合重整法相比，甲烷催化部分氧化制合成气的反 应器体积小、效率高、能耗低，可显著降低设备投 资和生产成本。因此，此工艺受到国内外的广泛 重视，研究工作十分活跃。自９０年代以来，人们 针对甲烷催化部分氧化反应所采用的氧化剂、原 料配比、催化剂体系、工艺条件及反应器的不同已 开发出固定床【３，４｜、流化床［５，６３以及陶瓷膜工艺 等【７１ ９３。对这些工艺进行开发的国外公司主要有
石油资源作为２０世纪的主要能源在石油、化 工领域占据了重要的地位。但由于长期大量开 采，储量日趋匮乏，使世界能源结构正在发生深刻 变化。据专家预测，到２ｌ世纪中叶，天然气在世 界能源结构中所占比例将由目前的２５％上升到 ４０％左右，而石油将从目前的３４％降至２０％…。 因此，天然气作为一种高效、优质、清洁的能源和 化工原料，将逐步取代石油而占主导地位，成为 ２１世纪的主要能源，而研究和开发利用天然气的 新技术、新工艺也就成为人们关注的焦点。 天然气的主要成分是甲烷。利用甲烷制备化 工产品主要有两条途径：直接转化法，如甲烷直接 氧化偶联制乙烯，甲烷选择氧化制甲醇、甲醛等； 间接转化法，即经合成气生产合成氨、甲醇和烃类 等，如利用合成气（ＣＯ＋Ｈ２）作为中间产物，在Ｃｕ／ ＺｎＯ催化剂上合成甲醇（ＣＯ＋２Ｈ２一ｃｎ３０８）或通 过费托过程在Ｆｅ和ｃｕ催化剂上合成烃类［ｎＣＯ ＋２ｎＨ２一（ＣＨ２）ｎ］。 由于直接转化法中目的产物在苛刻的反应条 件下很容易深度氧化为Ｃ０２和Ｈ２０，存在转化率 低、产率低、选择性较差等缺点，近期内工业化较 困难。而采用先将天然气转化为合成气，再合成 化学品和燃料的间接转化法目前已在工业上广泛 应用，而且随着以合成气为原料的许多化工合成 过程中一些新技术的不断诞生，将会使间接转化 法在天然气综合利用中发挥更大的作用。为此， 笔者将国内外已工业化应用的天然气转化为合成 气工艺技术的改进及新技术的研究开发进展综述 如下。
碳一化学和天然气化工发展趋势和最新进展
碳一化学和天然气化工发展趋势和最新进展碳一化学是指从一个碳原子的化合物(如CH4、CO、CO2、CH3OH、HCHO等)出发合成各种化学品的技术。
对上述一碳化合物合成其他化学品的研究和开发，逐渐形成了C1化学的主要分支：天然气化工、煤化工、合成气化工、CO化工、CO2化工、甲醇化工及甲醛化工等。
从煤、天然气制合成气再进一步制备各种化工产品和洁净燃料，已成为当今化学工业发展的必然趋势。
由于碳一化学以化工原料多样化和能源“非石油化”为战略目标，所以受到世界各国的关注和重视，投入大量的人力物力，从事研究和开发，取得很大的进展。
以煤或天然气制合成化学品的原料气，全世界每年消费合成气3000亿Nm3,其中55%用于制造合成氨，25%用于制造甲醇。
而且，30种重要的有机化工产品中有24种可由合成气制得，这对氮肥企业的产品结构调整和寻找新的经济增长点来说，确实是令人欢欣鼓舞的。
1. 抓住机遇，加快发展天然气化工（1）21世纪世界能源将进入天然气时代世界上蕴藏有相当丰富的天然气资源，常规资源总量为327.4万亿M3，非常规资源总量为849万亿M3，总计约1176.4万亿M3。
截止2001年初，已探明储量149.48万亿M3，待探明储量152.6万亿M3，估计到2030年探明储量可达404万亿M3。
世界天然气的消费量也逐年上升，占能源消费构成的比例也逐年上升，1995年世界天然气消费量为2.22万亿M3，占世界能源消费构成23%，1996年两者分别上升为2.325万亿M3和24%。
预测2030年世界天然消费量将比1996年翻一倍，年消费量达4万亿M3。
相反，石油资源与消费量却不断萎缩，截止1996年，世界探明石油储量1511亿吨，剩余探明储量1374.2亿吨，1996年世界石油产量31.61亿吨，按现有生产水平石油资源仅可开采40多年。
而天然气资源尽管以极高的消费速度增长，世界范围内的天然气供应仍可保证100多年。
天然气-二氧化碳重整制合成气技术开发获成功
碳重 整 制合成 气 技术 路 线 ， 实现 工 厂 排 放 的二 氧 可 化碳 循环 利用 ， 足工 厂合 成气 的需 求 ， 大大 降低 满 可
原 料 成 本 ， 高 下 游 产 品 的 经 济 效 益 。 同 时 ， 过 程 提 该
据 悉 ， 在 茂 名 石 化 工 业 应 用 成 功 后 ， 南 院 又 继 西
Ｎ一 甲基 二 乙醇 胺 受 用户 青睐
近 日， 四 川 省 精 细 化 工 研 究 没 计 院 生 产 的 优 由
可避 免 的刚性 需 要 。２ １ ０ ０年 ２月 １ ０日， 吉 林 石 从
质高 效脱 硫 ／ 碳 溶 剂 Ｎ 一 脱 甲基 二 乙醇 胺 （ Ｅ ＭＤ Ａ） 成 功运用 于 中石 油在 土库曼 斯坦 的天 然气 净化工 程 中 ， 取 得 理 想 的 应 用 效 果 ， 到 中外 专 家 一 致 并 受 赞誉 。 此前 ， 产 品还 大 量 应用 到 中石油 龙 岗气 田天 该
１ ％ 。 从 长 远 角 度 看 ， 于 生 产 化 学 品 更 有 利 于 二 Ｏ 用 氧 化 碳 的 大 量 回 收 。一 般 情 况 下 每 吨 二 氧 化 碳 的 回
山东 明泉 化肥 厂 脱 硫装 置
投 入试 生 产
由济 南远 东 明化环 保科 技有 限公 司采 用宁 波远 东化 工集 团最 新技 术开 发 的烟 气 脱 硫装 置 ，０ ０年 ２１
然 气 净 化 工 程 及 四 川 和 邦 集 团 ２ ０ ｔａ 成 氨 装 置 ０ ／ 合 ｋ
化 研究 院传 来好 消息 ， 以二氧化 碳 为原 料 的天然 气一 二 氧 化碳 重整 制合 成 气 技 术 开发 取 得 了成 功 ， 为破
解 该难 题 提供 了技术 上 的新思 路 。 国 际 上 通 常 采 用 Ｃ Ｓ 二 氧 化 碳 的 捕 集 和 储 存 Ｃ （ 技 术 ） Ｃ Ｕ（ 氧 化 碳 的 捕 集 和 利 用 技 术 ） 回 收 和 Ｃ 二 来 二 氧 化碳 ， 有 关专 家介 绍 ， 据 目前 全 球 回收 二 氧 化 碳 约 有 ４ 用 于 生 产 化 学 品 ， ５ 用 于 油 田 ３次 采 Ｏ ３
天然气自热式催化转化制合成气的技术与进展
（１）ＩＣＩ公司开发的Ｌ谨低能耗合成甲醇新工艺
核心：ＧＨＲ在ＬＣＭ新工艺上的应用，其造气部分采用纯氧催化部分氧化来实现原料和能耗下降，可 做到等压合成，使投资减少。（ＧＨＲ）结构见图１
（２）ｌＹａｄｅ公司开发的组合式自热转化炉（ＨＹｃ＾Ｒ） 核心：原料气在一个塔内进行一段和二段转化（纯氧催化转化），如图２所示。该工艺建立了一套 中试装置，运行情况良好，节能２７％，投资省３０％，且操作弹性好。
３现有工作基础和条件
中国科学院成都有机化学研究所从上世纪７０年代开始从事天然气化学转化的研究工作。“八五” 期间完成国家科技攻关项目“天然气部分氧化和蒸汽转化结合法制取合成气新工艺的开发”（本题编号： ８５—５１３—０３—０５），１９９７年获国家“八五”攻关重大科技成果奖励。“九五”、“十五”以来，本所开发了 高温烧结～浸渍制备技术并研究了“低水碳比节能型天然气蒸汽转化催化剂”（ｚｌｌｚｙ型）已先后在川天 化、乌石化、中原、锦西各３０万吨／年合成氨厂推广使用，２００１年获四川省优秀新产品二等奖。同时，
（３）Ｔｏｐｓ由ｅ公司已建成７０００ｍ＇合成气中试装置 核心：原料气在一个炉内进行自热式转化（ＡＴＲ），其中性能优良的高温转化催化剂及转化炉的炉 头混合喷嘴设计水平领先。
一２６ｌ一
圈１ ＧＨＲ结构详图
国外几种不同甲醇合成路线的技术分析： 路线１：传统水蒸汽转化 路线２：管式一段、二段蒸汽转化法 路线３：部分氧化法（非催化） 路线４：催化部分法
（２）以天然气为原料经合成气生产高附加值的产品，如甲醇制醋酸和甲醛的工业化，甲醇制碳酸二 甲酯、二甲醚、ＭＴＢＥ、汽油和烯烃等的开发，从而迫切需要低成本的合成气制备新工艺。其一旦成功， 将提高天然气化工的竞争力，并导致某些传统的石油化工产品向Ｃ。化学转移。因此，推广、应用前景 广阔。
天然气转化制备合成气工艺进展
图２ Ｇ ＨＲ 示 意 图
为 了降 低投 资并使 能量 得 到更 合 理 的利 用 ， 出现 了取 消 第 一 段 蒸 汽 重 整 用 火 管 而 以第 二段
艺 ， ｎｄ Ｌ １ｅ的 Ｃ Ｒ （ ｏ ｉｅ ｕｏｈｍ￣ｌＲ Ａ Ｃ ｍｂｎｄ Ａ ｔｔｅ ｅ ｆｒ ｒ￣进 一 步 将 两段 转 化 置 于一 个 管壳 式 反 ｏｍｅ）ｇ 应器 内完 成而 减少 了设 备 。此外 ， 对 原料 天然 针
困
图 ３ Ｇ Ｒ 示意 图 Ａ
２ ２ １ 气体加热转化工艺（ Ｈ ） ． Ｇ Ｒ
ＩＩ Ｃ 开发 的 Ｇ ＨＲ（ 体 加热 转 化 ） 艺 ， 气 工 巳在 合 成氨 装 置 中得到 工业 应用 ， 甲醇 装置 则 首 先用
于澳大利 亚 海 上 平 台 的 Ｖｉｏｉ５ ４× ×１４／ ｃ ｒ ． ｔ ａ ０ｔａ 甲醇 厂 （９４年 末 建成 ）ＧＨＲ 的 主要 特 点 是 以 １９ ． 二段 自热转 化 所 产 出的 热 量 作 为 一 段 蒸 汽 转 化
气工艺， 中有 一些 已获 得工业 应用 。此外 ， 其 为
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２０ 年第ｌ 综述与专论 ０２ 期
江 西 化 工
一
・ ５・ ２
降低台 戚气 的氢碳 比 ， 原料 中加 入 Ｃ （ 在 Ｏ２补碳 ）
的研究 也 受到重 视 。
个二级氧化反应器开发成功的联合 重整工艺 ，
件Ｔ收率太低 ． 还远不 能工业 化。把 甲烷转化为
合成气 ， 进一步合成氨 、 甲醇 ． 或者利 用 Ｃ Ｏ再合
成一系列精细化工产品以及燃料和烯烃 ， 目前 是 天然气化工上应用最广 泛的一条技术路线 ， 天然 气制合成气工艺是整个天然气化 工的基础和龙
谈天然气转化利用技术的研究进展
要 ：主要评述 了 自１ ９ ９ ５年 以来， 全球 天然气转化利 用商业化技术 的重大进展， 包括合成 气生产 、天然气制合成油、含氧化合物生产（ 主要是 甲
醇和二甲醚） 、甲醇制烯烃。综述 了甲烷脱氢芳构化反应 制苯、部 分氧化制 甲醇、氧化偶联制 乙烯的研 究进展 ， 并对发展 我国天然气化工提 出建议。
二 、 ＧＴ Ｌ工 艺 随着 石油资 源的 日 趋 短缺 和对环 保要求 的 １ ３ 益严格 ， 通过 Ｆ ｉ ｓ ｃ ｈ ｅ ｒ —
Ｔ ｒ ｏ ｐ ｓ ｃ ｈ （ Ｆ —Ｔ） 合 成， 将边 远地 区的 天然气 转化 为容 易输 运 的优质液 态 烃的 Ｇ Ｔ Ｌ技术 ， 引起 了 国际上 的广 泛关 注 。Ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ 和 Ｓ ａ ｓ ｏ， １ Ｅ ｘ ｘ ｏ ｎ —Ｍ
一
物质 制 合 成气 （ Ｈ ２与 Ｃ Ｏ摩 尔 比接 近 １ ） ， 采 用一 步法 合 成二 甲醚的 生 产成 本 较 两步法 低 ， 一步 法浆 态 床反 应 器是 发 展的 方 向 。我国 清华 大 学 、中 国科 学院 山西 煤炭化 学研 究所 和 大庆石 油分 公司研 究院 都开 展
义， 西 南石 油管 理局 和 大庆 石 油股 份公 司天然 气 分公 司都 提 出过 通 过 Ｇ Ｔ Ｏ发展 石油化 工的规 划 。大庆 石油股 份公 司天然 气分 公司 的概念 设 计表 明， 天然气 价格不 超过 １ 元， ｍ ￣ ， Ｇ Ｔ Ｏ就可产 生很 好的经 济效益 。
五 、合成 气制二 甲醚
关键词 ：甲烷
一
合成 气 自热重整甲醇源自甲醇制烯烃 二 甲醚 、
天然气 制合成 气和 氢
天然 气制合 成气 是天然 气间接 转化过 程的必 经途 径， 除 为 甲醇 、合 成 氨 、Ｇ Ｔ Ｌ 等下 游过 程提供 原 料气 外 ， 近 年来 天 然气 经 合 成气 制氢 也
天然气甲烷部分氧化制合成气的研究进展
气 ， 要 集 中在 以下方 面研 究 ： 主 １ 反 应 机 理 的 研 究 对 于 甲烷 部 分 氧 化 制 合 成 的 反 应 机 理 存 在 燃 烧 重 整 机 理 和 直 接 氧 化 机 理 两 种 不 同 的 说 法 。燃 烧 重 整 机 理 认 为 Ｃ 先 与 ｏ 发 生 完 全 氧 化 反 应 ， 成 Ｈ． 生
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１ ６
内 蒙 古石 油 ４ ｒ ￣－． －
２０ 年第 １ 期 ０６ ２
天然 气 甲烷部分氧化制合成气 的研 究进展
吴晓 滨
（ 天津大学化工学院， 天津
摘
３０ ７ ； ００ ２ 包头轻工职业技术学院， 内蒙古 包头
０ ４４ ） １０５
要： 甲烷 部分氧化制 合成气是高转化 率、 高选择性 、 高空速、 Ｈ２ｃ 温 和的放 热反应 ， 低 ／ ｏ、 综述 了近 几年来 甲烷部
・
（ ） ２ （ ） ３
低 空速 下 ， 甲烷 与 氧 气 反 应 的 动 力 学 过 程 受 外 扩 散 速 率 控 制 ， 加 空 速 可 减 小 甚 至 消 除 外 扩 散 ， 空 速 增 当 继 续 增 大 到 一 定 数 值 后 ， 应 速 率 由 扩 散 控 制 变 为 反 表 面 反 应 控 制 ， 继 续 增 加 空 速 ， 导 致 接 触 时 间过 再 会 短 ， 应 物 分 子 来 不 及 在 催 化 剂 表 面 反 应 就 离 开 了 反 催化 剂床 层 ， 致 反应物 转化 率 和产 物 的收率 降低 ， 导 但 是 有 利 于 Ｃｏ 离 开 催 化 剂 床 层 而 使 其 选 择 性 增 加 Ｉ 一 方 面 ， 加 空 速 会 导 致 催 化 剂 床 层 的 真 实 温 另 增 度升高 ， 一氧化碳和氢气 的收率与选择性 上升。 使 Ｃ 和 甲烷 可 能 具 有 相 同 的 吸 附 位 ㈣， 是 增 加 空 速 Ｏ 于
合成气的制备与利用技术研究
合成气的制备与利用技术研究合成气是一种重要的化学品，它由一定比例的一氧化碳和氢气组成。
这种燃气可用于工业生产、能源转换和化学品合成等多个领域。
本文将对合成气的制备与利用技术进行研究和探讨。
首先，合成气的制备技术包括煤制气、天然气重整和生物质转化等多种方式。
其中，煤制气是一种传统的制备方法，通过在高温下将煤转化为气体的过程产生合成气。
这种方法具有原料丰富、投资成本低等优势，但也存在环境污染和能源浪费等问题。
天然气重整是一种利用天然气为原料的制备方式，该方法具有高效、低污染的特点，但天然气资源有限。
生物质转化是一种绿色的制备方式，通过将生物质资源转化为合成气，实现能源的可持续利用。
这种方法具有环境友好、资源可再生等优势，但技术还需要进一步完善。
其次，合成气的利用技术主要包括合成气汽车、化学品合成和发电等方面。
在交通领域，合成气汽车是一种可替代传统燃油的新型交通工具。
合成气汽车采用合成气作为燃料，具有低排放、高效能等优点。
在化学品合成方面，合成气可作为重要的中间体用于制备合成油、甲醇、氨等化学品，对替代传统化石能源具有重要意义。
此外，合成气还可用于发电领域，通过合成气发电可以有效地提高能源利用效率。
在合成气的制备与利用技术研究方面，我国在相关领域取得了一定的成果。
目前，中国在煤制气技术上拥有世界领先的地位，但也面临着环境污染和能源浪费的问题。
因此，应加大对煤制气技术的改进和创新，优化工艺流程，减少污染排放。
同时，应积极推进天然气重整和生物质转化等清洁能源制备合成气的技术研究，提高能源利用效率，实现能源的可持续发展。
在合成气利用技术方面，应进一步推广合成气汽车的应用。
合成气汽车具有独特的优势，但在推广应用方面还存在一定的障碍，如加氢站建设的不足、燃料成本的高昂等问题。
因此，需要加大政府支持力度，推动加氢站建设，降低燃料成本，提高合成气汽车的市场占有率。
此外，还应强化合成气在化学品合成和发电领域的应用研究，开发新的催化剂和反应工艺，提高产品的质量和产量，提高能源利用效率。
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国内外天然气制合成气技术进展徐俊忠（西南石油大学化学化学化工学院，四川成都610500）摘要：本文综述了国内外天然气制合成气技术的研究进展,主要介绍了甲烷部分氧化技术（包括固定床工艺、流化床工艺和陶瓷膜工艺）,甲烷临氧化制备合成气技术（包括甲烷临氧CO 2重整制合成气、甲烷临氧自热三重整制合成气和甲烷临氧水蒸气重整制合成气），水蒸气转化制备合成气，CO 2转化法制合成气，自热式转化法制合成气，以及新出现的激光促进表面反应技术和等离子体技术。
关键词：天然气，制备，合成气，技术进展T hermal cracking gas of h ydrocarbon separation method were reviewedXu Junzhong(College of Chemistry and Chemical Engineering,Southwest Petroleum University,Chengdu610500)Abstract:In the paper,the progress on preparation of synthetic gas from natural gas using different processes were described.methane partial oxidation process was introduced(Including fixed-bed process,fluidized-bed process and ceramic membrane process),the preparation of methane oxidation syngas technology(autothermal CO 2reforming(ATR-CO 2),triple-reforming of methane and autothermal H 2O reforming (ATR-H 2O)),water vapor into syngas preparation,CO 2into syngas preparation,self-heating transformation ssyngas preparation,the recent discovery of laser surface reaction to promote technology and plasma technology.Key words ：Natural gas,preparation,synthetic gas,technology progress1引言根据17届世界石油会议提供的调查数据，全球现已探明的天然气储量为3141071.1m ×，按油当量计这与全球探明的石油储量十分接近。
但因石油的储采比天然气的储采比高，预计石油资源40年后就会枯竭，天然气资源可维持约60年。
我国在2005年探明的天然气储量约为312103m ×，我国天然气的人均占有量仅为全球的十分之一。
对我国来讲,如何好喝的利用这些珍贵的天然气资源具有十分重要的意义。
[1]天然气资源的分布特点是集中在少数国家和边远地区，全球70%以上的天然气资源在俄罗斯和中东，我国的天然气资源主要分布在新疆塔里木、陕甘宁鄂尔多斯和川东地区。
[2]天然气资源远离市场，天然气输运的费用约为石油的5~10倍。
如何将天然气输运供给市场，成为天然气工业要解决的首要问题。
陆上天然气一般采用管道气态输送，经济规模大于a m 310101×。
海运采用船舶运输液化天然气，建立天然气液化站的经济规模大于a m 310101×。
对于中小规模的天然气田(特别是开采石油伴生的油田气)，利用天然气制合成油(GTL )技术就地将天然气转化为液态烃或甲醇等容易输运的燃料和化学品是一种较好的途径。
我国属于油气资源贫乏的国家，近十年来我国三大石化集团都在积极寻求国外合作伙伴，开发海外油气资源，采用GTL 技术将天然气就地转化为液态能源载体后输运回国是一种可供选择的较好途径。
天然气主要成分为甲烷，甲烷是清洁的能源和优质的化工原料。
燃烧等油当量天然气释放的CO 2分别为石油的69%、煤的57%，不产生粉尘，使用方便，是理想的民用和工业燃料。
就全球来看，目前天然气的主要用途用于发电、民用和工业燃料，仅有5%~7%的天然气用作化工原料。
天然气联合循环发电比燃煤发电效率高、投资少、占地少、建厂周期短、操作弹性大(用于电网的调峰)。
国外天然气发电占天然气用量的25%~30%，我国近年来天然气发电在北京等大城市也发展很快。
天然气的化工利用主要是通过间接途径，即先将天然气转化为合成气(H 2+CO )，然后制备乙醇、醋酸、乙二醇和乙烯4种基础性的二碳产品。
[3]直接将天然气转化为化学品的方法，在工业上应用的较少，大都还处于实验室研究阶段。
由于石油资源日益短缺和环保要求日趋严格，GTL 、天然气制烯烃(GTO )、生产含氧化合物和天然气制氢等特别受到关注,一直是天然气转化利用的活跃领域。
2天然气制备合成气的方法2.1甲烷部分氧化制备合成气甲烷催化部分氧化制合成气是一温和的放热反应，在催化剂存在下，氧气和甲烷进行部分氧化反应，使甲烷氧化成CO和H 2。
molkJ H H CO O CH 6.22;25.0224−=∆+⎯→⎯+该反应可在较低温度(750~800℃)下达到90%以上的热力学平衡转化，反应接触时间小于0.01秒，可避免高温非催化部分氧化法伴生的燃烧反应，CO 和H 2的选择性高达95%,生成合成气n(H 2):n(CO)约为2，适合于合成甲醇和F-T合成等后续工业过程。
自20世纪90年代以来,针对甲烷催化部分氧化反应所采用的氧化剂、原料配比、催化剂体系、工艺条件和反应器的不同已开发出固定床工艺、流化床工艺以及陶瓷膜工艺等，对这些工艺进行开发的国外公司主要有British Petroleum 公司、Shell 公司、Exxon 公司和Eltron 公司等。
[4]2.1.1固定床工艺固定床工艺是目前文献报道较多的工艺,其反应大多在石英微型固定床反应器上进行，所采用的催化剂体系为Pt 、Rh 、Ru 等贵金属或Ni 基催化剂，反应条件为低压、高空速105)(kg h L •、600~800℃、n(H 2):n(CO)约为2，其氧源主要是纯氧，当合成气产品用于制备合成氨时，也可采用空气或富氧空气作为氧源。
如中国科学院大连化学物理研究所就是采用空气或富氧空气，使空气或富氧空气中的氧和CH 4在多组分非贵金属镍基催化剂作用下直接氧化成CO和H 2，甲烷转化率、H2和CO的选择性均大于90%。
反应条件为:600~1000℃、常压、)(1010~15kg h L •×。
该方法具有常压、高空速的优点，可取代常规的蒸汽转化生产合成氨原料气。
为了使氧气得到充分转化，Tops φe 公司还开发了一项将甲烷催化部分氧化反应在多个分开的阶段中实施的专利技术，即在每一阶段里只将一小部分化学计量的氧气加入到甲烷气体中，使之通过一个催化剂区域而发生部分氧化反应，每一阶段中的氧化反应可使加入的氧气基本上得到完全转化。
[5]2.1.2流化床工艺流化床工艺的特点是催化剂可循环使用和原料适应性强。
该工艺所采用的催化剂与固定床体系类似，可使用贵金属或Ni基催化剂，而甲烷转化率和合成气的选择性也能很好地满足要求。
对于该工艺的开发，许多研究公司都在原料中引进了水，可有效地消除积炭。
Shell 公司开发的一种新的专利技术就是采用流化床工艺进行甲烷部分氧化制备合成气，该流化床工艺所采用的反应器类似提升管，催化剂被产物合成气携带离开反应器后，在收集器中收集后，再被原料气带回反应器，从而使催化剂形成循环。
经过催化剂收集器的产物气再通过废热锅炉回收热量，并对产物气中残留的催化剂进行二次回收。
原料O 2和水蒸汽的混合物、天然气都可携带催化剂分开进料，这种设计可将旋风分离器料退出来的催化剂温度(高达1000℃)降低，避免原料气在反应器入口混合时由于高温而导致爆炸，同时也可十分有效地消除催化剂积炭。
除了Shell 公司开发的流化床工艺以外，Exxon 公司也开发出一种流化床工艺，以氧气、甲烷和水的混合气分开进料，在大于900℃、2.634MPa 和20~100um 的Ni/Al 2O 3催化剂存在下操作，可得到90%左右的CH 4转化率、86%CO 和100%H 2选择性。
采用分别进料方式，水蒸汽被用来消除积炭的生成。
产物气需以400℃/s 的降温速率被冷却，以阻止合成气在降温过程中发生CO 的歧化和甲烷化反应。
2.1.3陶瓷膜工艺由于甲烷催化部分氧化反应需要用纯氧作氧化剂，用传统的空气分离方法制纯氧使工艺能耗提高，且设备庞大，成本费用高昂。
近期，国内外一些研究人员都将研究热点集中在不必用氧分离装置的陶瓷膜工艺的开发上。
此种工艺采用空气代替纯氧，利用催化陶瓷膜(混合导体透氧膜)在高温下将空气中的氧转化为氧离子，通过陶瓷膜中的氧离子空位传递到另一侧的催化剂薄层表面而发生甲烷部分氧化反应。
该技术使制氧过程与催化氧化过程在同一反应器中进行，从而大大简化了操作过程，可使合成气成本降低三到五成,使甲烷催化部分氧化技术更具吸引力。
[6]2.2甲烷临氧化制合成气甲烷临氧化制备合成气的方法有甲烷临氧二氧化碳重整、甲烷临氧水蒸气重整及甲烷-二氧化碳-水-氧气耦合三重整反应。
[7]2.2.1临氧化CO2自热重整制合成气传统的POM反应器通常可以分为3种：即固定床反应器、蜂窝或发泡状独石为催化剂的整体型反应器及流化床反应器。
POM反应容易形成局部高温，而甲烷二氧化碳重整反应能耗高、催化剂易积炭失活。
研究人员将甲烷部分氧化、二氧化碳重整反应相互耦合，即为ATR-CO2（autothermal reforming,ATR-CO2）反应。
对工艺条件、反应装置、催化剂活性及稳定性等方面均做了广泛研究。
甲烷临氧CO2重整反应具有以下优点：能量耦合、H2/CO可调变、抑制积炭。
因此该反应过程是合理利用天然气、节约能源，同时减少温室气体的一条有效途径。
ATR-CO2制合成气反应是个非常复杂的反应，其可能反应有：氧化、重整、变换、脱氢和甲烷化等十多个反应。
由于该反应体系过于复杂，可能发生的反应过多，真实机理至今尚无法进行深入研究。
2.2.2临氧自热三重整制合成气三重整反应是指CO2重整、甲烷水蒸气重整以及甲烷部分氧化3个反应在同一个反应器内同时进行的反应，即3个反应耦合在一起。
反应原料中各组分的含量可以调节，从而使生成的合成气的V(H2)/V(CO)值可调，故该过程操作灵活。