煤制合成气1
( 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
煤的应用基
煤的应用基煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于工业和生活领域。
本文将从能源、工业和生活三个方面介绍煤的应用基。
一、能源领域1. 电力发电：煤是世界上主要的电力发电燃料之一。
通过燃烧煤炭，产生的高温蒸汽可推动涡轮发电机转动，进而产生电能。
煤电厂在全球范围内提供了大量的电力供应。
2. 热能利用：煤也可以作为供热能源使用。
例如，煤炉、煤炭锅炉等设备可以将煤炭燃烧产生的热能用于取暖、烹饪等用途。
3. 工业燃料：煤可以作为工业生产过程中的燃料使用，如钢铁、水泥、化工等行业。
煤的高热值和廉价性质使其成为许多工业领域的首选能源。
二、工业领域1. 炼焦煤：炼焦煤是一种重要的冶金原料，用于高炉冶炼。
通过加热炼焦煤，可将其中的挥发分和杂质除去，留下高纯度的焦炭。
焦炭在冶金行业中用作还原剂和燃料，广泛应用于钢铁生产。
2. 煤制合成气：通过特殊工艺将煤转化为合成气，可用于合成液体燃料、化工原料等。
煤制合成气技术在化工工业中具有重要地位，可以实现煤的高效利用和资源转化。
3. 煤炭化工：煤炭化工是利用煤炭为原料生产化工产品的领域。
例如，通过煤制造煤焦油、煤焦油制得的苯、酚等可用于合成染料、医药、塑料等产品。
三、生活领域1. 燃料和燃气：在一些地区，煤仍然是生活燃料的重要来源。
例如，一些家庭仍然使用煤炉进行烹饪和取暖。
此外，煤炭还可以通过加工转化为煤气，供应民用燃气需求。
2. 煤焦油产品：煤焦油是煤炭的副产品，可用于制造沥青、润滑油、染料等产品。
这些产品在生活中广泛应用，如道路建设、机械润滑等。
3. 煤炭燃料添加剂：煤炭燃料添加剂是一种将煤炭进行精细加工后的产品，用于改善煤的燃烧性能和降低环境污染。
这些添加剂可以提高煤的燃烧效率和燃烧稳定性，减少煤炭燃烧产生的废气排放，对环境保护具有积极意义。
煤在能源、工业和生活领域都有着广泛的应用。
作为一种丰富的化石燃料资源，煤的应用基为社会经济发展提供了重要支撑。
然而，煤炭的燃烧也会产生大量的二氧化碳和污染物，对环境造成不良影响。
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。
合成气的制备方法
二甲醚原料----合成气合成气的主要组分为CO和H2,可作为化学工业的基础原料,亦可作为制氢气和发电的原料。
经过多年的发展,目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟,以合成气为原料的合成氨、含氧化物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。
清洁高效的煤气化联合循环发电系统的成功开发,进一步促进了合成气制备技术的发展。
合成气的用途广泛,廉价、清洁的合成气制备过程是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础。
1合成气的制备工艺根据所用原料和设备的不同,合成气制备工艺可以分为不同的类型,目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这2种原料的工艺为基础发展起来的。
1.1以天然气为原料的合成气制备工艺以天然气为原料制备合成气是一个复杂的反应过程,其主要的反应包括天然气的蒸汽转化反应(1)、部分氧化反应(2)、完全燃烧反应(3)、一氧化碳变换反应(4)和甲烷与二氧化碳重整反应(5)。
CH4+H2O CO+3H2+206 kJ/mol (1)CH4+0·5O2CO+2H2-36 kJ/mol (2)CH4+2O2CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)CO+H2O CO2+H2-41 kJ/mol (4)CH4+CO22CO+2H2+247 kJ/mol (5)这几个主要反应的不同组合、不同的实施方式和生产装置,形成了天然气转化制备合成气的多种工艺。
从工艺特征上来讲,目前成熟的天然气转化制备合成气的工艺可分为管式炉蒸汽转化法、部分氧化法和两者的组合方法等三大类。
1.1.1甲烷蒸汽转化甲烷蒸汽转化的代表反应式为(1)。
工业上使用以Ni为活性组分,载体可用硅铝酸钙、铝酸钙以及难熔的耐火氧化物为催化剂,生成的合成气中H2/CO体积比约为3：0,适合于制备合成氨和氢气为主产品的工艺。
此工艺能耗高,燃料天然气约占天然气总用量的1/3,高温下催化剂易失活,设备庞大,投资和操作费用高。
1.1.2甲烷非催化部分氧化甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。
合成气的生成
3.甲烷水蒸气转化催化剂 甲烷水蒸气转化催化剂
（1）为什么要使用催化剂:
无催化剂时要在1300℃才有满意的速率，该温度大量 甲烷要裂解。
（2）常用催化剂： 工业上一直采用镍催化剂(最便宜，活性高)，并添加一些助催化剂，如铝、 镁、钾、钙、钛、镧、鈰等金属氧化物。 • 催化剂应该具有较大的镍表面。提高镍表面的最有效的方法是采用大比 表面的载体，为了抑制烃类在催化剂表面酸性中心上裂解析碳，往往在 载体中添加碱性物质中和表面酸性。
2.4脱硫方法及工艺 脱硫方法及工艺
脱硫有干法和湿法两大类 1.干法脱硫 干法脱硫 此类脱硫方法又分为吸附法和催化转化法。 吸附法是采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、 分子筛等。 催化转化法是使用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱 除的硫化氢，再用其他方法除之。加氢脱硫催化剂是以Al2O3为载体负载的CoO和MoO3，亦称 钴钼加氢脱硫剂。使用时需预先用H2S或CS2硫化变成Co9S8和MoS2才有活性。 钴钼加氢转化 后用氧化锌脱除生成的H2S。因此，用氧化锌- 钴钼加氢转化-氧化锌组合，可达到精脱硫的目 的。 2.湿法脱硫 湿法脱硫 湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫高、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理的不同又分为 化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。 化学吸收法是常用的湿式脱硫工艺。有一乙醇胺法（MEA）、二乙醇胺法（DEA）、二甘 醇胺法（DGA）、二异丙醇胺法（DIPA）、以及近年来发展很快的改良甲基二乙醇胺法 （MDEA）。物理吸收法是利用有机溶剂在一定压力下进行物理吸收脱硫，然后减压而释放出 硫化物气体，溶剂得以再生。主要有冷甲醇法（Rectisol），此外还有碳酸丙烯酯法（Fluar） 和N-甲基吡啶烷酮法（Purisol）等等。冷甲醇法可以同时或分段脱除H2S、CO2和各种有机硫， 还可以脱除HCN、C2H2、C3及C3以上气态烃、水蒸气等，能达到很高的净化度。 物理-化学 吸收法是将具有物理吸收性能和化学吸收性能的两类溶液混合在一起，脱硫效率较高。 常用的 吸收剂为环丁砜-烷基醇胺（例如甲基二乙醇胺）混合液，前者对硫化物是物理吸收，后者是 化学吸收。湿式氧化法脱硫的基本原理是利用含催化剂的碱性溶液吸收H2S，以催化剂作为载 氧体，使H2S氧化成单质硫，催化剂本身被还原。再生时通入空气将还原态的催化剂氧化复原， 如此循环使用。湿式氧化法一般只能脱除硫化氢，不能或只能少量脱除有机硫。最常用的湿式 氧化法有蒽醌法（ADA法）。
煤制合成气
（2）间接供热：
（3）利用气化反应供热：
பைடு நூலகம்
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可控制和调节炉中温度，生产能力强 ②因无氮气存在，不需放空，故可连续制气， 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
•
•
煤为原料制合成气
•
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。
• ●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 油和烟尘，有效成分含量高 • ★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。
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。
合成气的制备及应用研究
合成气的制备及应用研究一、概述合成气是由一定比例的一氧化碳和氢气组成的混合气体，可被广泛应用于化学工业、能源领域和合成化学等领域，因此，合成气的制备和应用一直备受关注。
二、合成气的制备技术1. 煤制气煤制气是最早用于制备合成气的技术之一。
该技术的原理是将煤通过高温气化反应，产生一氧化碳和氢气混合气体。
2. 天然气重整天然气重整是一种在高温和高压下，将天然气转化为一氧化碳和氢气混合气体的技术。
该技术需要大量的热量来提供反应所需的能量。
3. 生物质气化生物质气化是一种以生物质为原料制备合成气的技术。
该技术的原理是将生物质通过高温和压力下的气化作用，生成一氧化碳和氢气混合气体。
4. 液化石油气重整液化石油气重整是一种以液化石油气为原料制备合成气的技术。
该技术的原理与天然气重整相似，在高温和高压下将液化石油气转化为一氧化碳和氢气混合气体。
三、合成气的应用1. 化工行业合成气可以用于合成各种化学品，例如甲醇、合成氨、丙烯、乙二醇等。
2. 能源行业由于合成气可以被用作燃料，因此它被广泛地用于供热和发电等领域。
3. 合成化学合成气可以被用于合成化学品，例如合成蜡、合成尼龙、合成橡胶等。
4. 煤化工行业煤是制备合成气的主要原料之一，因此，合成气被广泛应用于煤化工行业。
例如，合成气可以被用于生产合成天然气、合成油等。
四、合成气的发展趋势目前，合成气在化学工业、能源领域和合成化学等领域中应用广泛。
随着技术的不断进步，合成气的制备技术将得到更好的发展和应用。
同时，随着石油资源的日益减少，对煤、天然气等非化石能源的需求将不断增加，因此合成气将会得到更广泛的应用。
总之，合成气的制备和应用是一个复杂而广泛的领域。
随着技术的不断进步和应用需求的不断扩大，合成气的发展前景将会更加广阔。
煤制烯烃的主要工艺流程
煤制烯烃的主要工艺流程
煤制烯烃的主要工艺流程如下：
1.煤气化：将煤转化为气体，产生合成气（一氧化碳和氢气）。
2.加氢裂解：将合成气经过加氢后进入加氢裂解反应器，使其裂解成烃类产品。
3.分离与精馏：将裂解产品进行粗分离和精馏，得到不同纯度的烯烃产品。
4.加氢脱硫：将烯烃产品进行加氢脱硫，去除其中的硫化物。
5.装箱与运输：将经过加工的烯烃产品装箱并运输至客户处。
以上就是煤制烯烃的主要工艺流程，其中加氢裂解是该生产过程的核心环节，可以将煤制气体转化为高质量的烯烃产品。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤气化的反应条件
温度
一般操作温度在1100℃以上
压力
一般为2.5～3.2MPa。
水蒸气和氧气的比
H2O/O2比值要视采用的煤气化生产方法来定 。
煤气化的生产方法及主要设备
操作方式
反应器类型
固定床 流化床 气流床 熔融床
间歇式 连续式
1.固定床间歇式气化制水煤气法
为了保证温度波动不致过大，各步经历的时间应尽量缩短，一般 3min完成一个工作循环。
1.固定床间歇式气化制水煤气法
实际生产时按以下6个步骤的顺序完成工作循环： 吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空，1200 ℃
结束。 蒸汽吹净：置换炉内和出口管中的吹风气，以保证合成气质量。 一次上吹制气：燃料层下部温度下降，上部升高。 下吹制气：使燃料层温度均衡 二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排净，为吸入空气做准备。 空气吹净：此部分吹风气可以回收。
第二代气流床是德士古法。
4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古气化炉示意图 1-煤浆罐；2-燃烧炉；3-炉体；4-耐 火砖衬；5-激冷室
4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古法煤浆气化示意图 1-磨粉机；2-悬浮槽；3-浆液泵；4-气化炉；5-灰斗；6-冷 激器；7-冷却洗涤塔；8-沉降槽；9-水泵
萜烯：萜烯简称萜，是一系列萜类化合物的总称，是 分子式为异戊二烯的整数倍的烯烃类化合物。萜烯是 一类广泛存在于植物体内的天然来源碳氢化合物，可 从许多植物，特别是针叶树得到。
甾族化合物(steroid) 名称源于希腊文stereos，意为固 体。中文名“甾”字是象形字，上面“ <<< ”表示三 个支链，“田”字表示有四个稠合环。
第五章 合成气的生产过程
1.大自然中有很多含碳资源可以制造合成 气，请举出四个以上的例子？
煤 石油 天然气 农林废料 城市垃圾
2.什么叫费托合成（F-T），简述其工艺过 程？
合成气生产液体烃燃料 如：
合 200-240℃,2.5MPa
成
气
铁催化剂
链长不一的烃类混合物
分加 离工
汽油
柴油
MTG，MTO，MTA； 与CO羰基化，生产醋酸； Mobil工艺：汽油组分的烷烃和芳烃，辛烷值90-95； 与合成气反应，同系化制乙醇； 甲醇氧化羰基合成草酸二甲酯，再加氢合成乙二醇；
7.什么是Mobil工艺
合 成 气
甲 脱水 醇
二 甲 醚
ZSM-5
烯烃：C2= ~ C4=
烷 基 化
脱 氢 环 化
5.2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。
煤气化的基本反应
温度和压力影响
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。
石蜡
3.简述改进法费托合成工艺？
改良费托合成二段法
合 钴催化剂 成
气
直链烷烃
分 子
加
筛氢
分子筛
高十六烷值柴油
高辛烷值 汽油
4.简述合成气的合成氨过程？
合成气与水蒸气、空气反应制成含H2和N2 的粗原料气，再经除杂，得到H2：N2=3： 1（体积比）合成氨原料气，在500~600℃、 17.5~20MPa及铁催化剂下合成氨。
气化剂：水蒸汽和氧气的混合物
碳与氧的燃烧放热反应与碳与水蒸汽的吸 热反应同时进行
鲁奇炉结构示意图 1-煤斗；2-分布器；3-水夹套；4-水斗； 5-洗气器
2.固定床连续式气化制水煤气法
优点： ①可控制和调节炉中温度； ②因无N2存在，不需放空，
故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质 量也稳定。
缺点：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C1化工中的 应用受到一定限制，适合于做城市煤气 。
5.合成气如何生产甲醇？
合成气 CO变换
调整H2/CO摩尔比为2.2
铜基催化剂
260~270℃，5~10MPa
CO + H2 =CH3OH
6.甲醇有哪些用途？
制醋酸、酸酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚 （MTBE）；
脱水制二甲醚（CH3OCH3），十六烷值达60，可替 代柴油，21世纪新燃料；
3.流化床连续式气化制水煤气法
温克勒法（碎煤）
提高单炉的生产能力和适应采煤技术的发展， 直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等 高灰分煤。
又称为沸腾床气化，把气化剂送入气化炉内， 使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
4.气流床连续式气化制水煤气法
较早的气流床法是K-T法 ：在常压、高温下以 水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法。
C5 ~ C10链烷烃、环烷烃、芳烃的混合物
8.简述合成气与烯烃的氢甲酰化过程？
合成气+烯烃 催化剂
醛（比原料烯烃多一个碳）
催化剂：
过渡金属的羰基配位化合物，如钴、铑。 HCo(CO)4 : 120~140℃, 20MPa HRh(CO)(Ph3O)3 : 100 ℃, 1~2MPa
9.名词解释：MTG、MTO、MTA？
1.固定床间歇式气化制水煤气法
操 作 方
固 定 床
式间
：歇
间 歇 法 和
法 （ 蓄
连热
续法
法）
1.固定床间歇式气化制水煤气法
缺点：非制气时间较多，生产强度低，而且，阀 门开关频繁，阀件易损坏，因而工艺较落后。
优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。
2.固定床连续式气化制水煤气法
此法由德国鲁奇公司开发
三 类 气 化 炉 的 炉 内 温 度 分 布 比 较
回答下列问题：
多元化 天然气
氢甲酰化
原料
煤煤
Байду номын сангаас
石油
经济 资源
社会
城市垃圾
天然气
渣油
合成氨
甲醇
一
醛
甲烷化
汽油
回答下列问题：
乙烯 一次
直接 下吹
三 化工
甲醇
煤气 温度
温度
CO
甲烷
压力 水蒸气
空气
吹风
回答下列问题：
MTG:甲醇制汽油 MTO：甲醇制烯烃 MTA：甲醇制芳烃
10.列举一种合成气应用新工艺，简述之？
合成C1~C4的低碳混合醇，可作为汽油的掺烧 燃料，也可脱水制烯烃；
与烯烃衍生物羰基化：不饱和化合物中的双键 可进行羰基合成反应，催化剂为羰基钴或铑的 配位化合物。
萜烯和甾族化合物都可进行羰基合成。