第五章合成气生成方法
第五章
合成气的生成方法5.1概述一概述
合成气，是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气。由含碳矿物质如
煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气等转化而得。按合成气的不同来源、组成和用途，它们也可称为煤气、合成氨原料气、甲醇合成气（见甲醇）等。合成气的原料范围极广，生
产方法甚多，用途不一,组成（体积％）有很大差别:H2 32～67、CO 10～57、CO22～28、CH40.1～14、N2 0.6～23。制造合成气的原料含有不同的H／C摩尔比：对煤来说约为1:1;石脑油约为2.4:1;天然气最高,为4:1。由这些原料所制得的合成气,其组成比例也各不相同,通常不能直接满足合成
产品的需要。例如：作为合成氨的原料气，要求H2/N2＝3，需将空气中的氮引入合成气中（见合成氨原料气）；生产甲醇的合成气要求H2／CO≈２或(H2－CO2)/(CO＋CO2)≈2;用羰基合成法生产醇类时,则要求H2／CO≈1;生产甲酸、草酸、醋酸和光气等则仅需要一氧化碳。
为此，在合成气制得后，尚需调整其组成，调整的主要方法是利用水煤气反应（变换反应）：
CO+H2O=CO2+H2。以降低一氧化碳，提高氢气的含量。
二历史沿革
合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。早在1913年已开始从合成气
生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。从合成气生产的甲醇，也是一个重要的大吨位
有机化工产品。1939年，德国开发的乙炔氢羧化工艺曾是生产丙烯酸及其酯的重要方法。
第二次世界大战期间，德国和日本曾建立了十多座以煤为原料用费托合成从合成气生产液体
燃料（见煤间接液化）的工厂,战后由于有廉价的原油,这些厂先后关闭。1945年，德国鲁尔化学公司用羰基合成（即氢甲酰化）法生产高级脂肪醛和醇开发成功，此项工艺技术发展很
快。60年代，在传统费托合成的基础上,南非开发了SASOL工艺，生产液体燃料并联产乙烯等化工产品，以适应当地的特殊情况。1960年，联邦德国巴登苯胺纯碱公司的甲醇羰基
化生产醋酸工艺工业化；1970年，美国孟山都公司对此法作了重大改进，使之成为生产醋酸的主要方法，进而带动了有关领域的许多研究。70年代石油涨价以后，又提出了碳一化
学的概念。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。
三生产方法
第二次世界大战前，合成气主要是以煤为原料生产的;战后,主要采用含氢更高的液态烃
（石油加工馏分）或气态烃（天然气）作原料。70年代以来，煤气化法又受到重视，新技
术及各种新的大型装置相继出现，显示出煤在合成气原料中的比重今后将有可能增长。但目
前仍主要从烃类生产合成气，合成气生产方法主要有蒸汽转化法（SMR）、部分氧化法（POX）
和自热转化法（ATR）。
1.蒸汽转化：此法以天然气或轻质油为原料，与水蒸气反应制取合成气。1915年，A.米塔斯和C.施奈德用蒸汽和以甲烷为主的天然气，在镍催化剂上反应获得了氢。1928年，美国标准油公司首先设计了一台小型蒸汽转化炉生产出氢气。第二次世界大战期间，开始用此法生
产合成氨原料气。（1）天然气蒸汽转化：主要工艺参数是温度、压力和水蒸气配比。由于此反应是较强的吸
热反应，故提高温度可使平衡常数增大，反应趋于完全。压力升高会降低平衡转化率。但由于天然气本身带压，合成气在后处理及合成反应中也需要一定压力，在转化以前将天然气加
压又比转化后加压经济上有利，因此普遍采用加压操作，同时增加水蒸气用量以提高甲烷转化率。高水蒸气用量也可防止催化剂上积炭。除上述主要反应外，还有其他反应发生，此两反应均为放热反应。
在温度800～820℃、压力2.5～3.5MPa、H2O／C摩尔比3.5时，转化气组成（体积％）为：CH4 10、CO 10、CO2 10、H2 69、N2 1。为在工业上实现天然气蒸汽转化反应，可采用连续转化和间歇转化两种方法。①连续蒸汽转化流程这是目前合成气的主要生产方法。在天然气中配以0.25％～0.5％
的氢气，加热到380～400℃时,进入装填有钴钼加氢催化剂和氧化锌脱硫剂的脱硫罐，脱去
硫化氢及有机硫，使总硫含量降至0.5ppm以下。原料气配入水蒸气后于400℃下进入转化
炉对流段，进一步预热到500～520℃,然后自上而下进入各支装有镍催化剂的转化管，在管
内继续被加热，进行转化反应，生成合成气。转化管置于转化炉中，由炉顶或侧壁所装的烧
嘴燃烧天然气供热(见天然气蒸汽转化炉)。转化管要承受高温和高压，因此需采用离心浇铸的含25％铬和20％镍的高合金不锈钢管。连续转化法虽需采用这种昂贵的转化管，但总能耗较低，是技术经济上较优越的生产合成气的方法。
②间歇蒸汽转化流程亦称蓄热式蒸汽转化法。采用周期性间断加热来补充天然气转化
过程所需的反应热。过程可分为两个阶段：首先是吹风（升温、蓄热）阶段：一部分天然气首先作为燃料与过量空气在燃烧炉内进行完全氧化反应，产生1300℃左右的高温烟气，经
第一、二蓄热炉进入转化炉，从上而下穿过催化剂层，使催化剂吸收一部分热量。同时，烟气中的残余氧与催化剂中的金属镍发生氧化反应放出大量的热，进一步提高床层温度。烟气
从转化炉底部出来时约850℃左右,经回收热量后放空。然后是制气阶段：作为原料的天然气与水蒸气（如生产合成氨则另加空气）经蓄热炉预热到950℃左右,进入催化剂床层进行蒸汽
转化反应。从催化剂床层出来的气体，温度约850℃左右，同样经回收热量后，存入合成气气柜。中国曾采用间歇蒸汽转化炉，建设了一批小型合成氨厂，这些厂不用昂贵的合金钢转
化管，其主要设备为耐火材料衬里的圆筒型转化炉，结构简单，建设费用低廉。缺点是常压
操作，设备庞大，占地多，操作费用较高。现国际上还有用此法生产城市煤气的。
天然气水蒸汽重整法制备合成气是强吸热反应，反应过程需要大量吸热，能耗高，该反
应属慢速反应，生产装置规模大和投资高，反应所得合成气H2/CO比过高，一般大于3/1（无
CO2回收时），不适合作合成油的原料气。
（2）轻质油蒸汽转化
是50年代英国卜内门化学工业公司开发的，1959年建成第一座工厂。
多方面与天然气蒸汽转化相似。C／H比较高，更因其中除烷烃外，还有芳烃甚至少量
烯烃，易生成炭而析出，因此必须采用抗析炭的催化剂。一般仍采用镍催化剂，而以氧化钾为助催化剂，氧化镁为载体。轻质油中含硫一般较天然气为高，而此催化剂对硫又很敏感，
因此在蒸汽转化前，需先严格脱硫，并同时加氢。裂化轻油脱硫十分困难，极少用来制取合成气。用来制合成气的是直馏轻质油。由于轻质油价格较高，又有上述不利之处，因此只有
在缺少天然气供应的地区，才发展以轻油原料的合成气生产。
2.部分氧化天然气或轻质油蒸汽转化的主要反应为强吸热反应，反应所需热量由反应管外燃烧天然
气或其他燃料供给，而部分氧化法则是把管内外反应合为一体。本法可不预脱硫，反应器结
构材料比蒸汽转化法便宜。此外，更主要的优点是不择原料，几乎从天然气到渣油的任何液
态或气态烃都能适用。
（1）天然气部分氧化
加入不足量的氧气，使部分甲烷燃烧为二氧化碳和水，此反应为强放热反应。在高温及
水蒸气存在下，二氧化碳及水蒸气可与其他未燃烧甲烷发生吸热反应：所以主要产物为一氧化碳和氢气，而燃烧最终产物二氧化碳不多。反应过程中为防止炭
析出，需补加一定量的水蒸气。这样做同时也加强了水蒸气与甲烷的反应。天然气部分氧化可以在催化剂的存在下进行，也可以不用催化剂。
①非催化部分氧化：天然气、氧、水蒸气在3.0MPa或更高的压力下，进入衬有耐火材料的转化炉内进行部分燃烧,温度高达1300～1400℃,出炉气体组成(体积％)约为:CO25、
CO42、H252、CH40.5。反应器用自热绝热式。②催化部分氧化：使用脱硫后的天然气与一定量的氧或富氧空气以及水蒸气在镍催化剂
下进行反应。当催化床层温度约900～1000℃、操作压力3.0MPa时,出转化炉气体组成（体积％）约为：CO27.5、CO25.5 、H267、CH4＜0.5。反应器也采用自热绝热式，热效率较高。反应温度较非催化部分氧化法低。
天然气纯氧催化部分氧化法为温和放热反应，反应可在极大空速下进行，所得合成气H2/CO比一般低于2/1，反应温度在1 200～1 500 ℃。（2）重油部分氧化：各种重油，包括常压渣油、减压渣油及石油深度加工所得燃料油，都是部分氧化中常用的原料，反应产物主要也是一氧化碳和氢气。反应条件为：1200～1370℃，
3.2～8.37MPa,不用催化剂,每吨原料加入水蒸气量约为400～500kg。水蒸气起气化剂作用，同时可以缓冲炉温及抑制炭的生成。这种反应器的出口气体用水直接急冷。
该法的缺点是
①需要氧气或富氧空气，即需另设空气分离装置；
②生成的气体比蒸汽转化法有更高的一氧化碳对氢气的比例；③使用重油部分氧化时有炭黑生成,这不但增加了消耗，还将影响合成气下一步处理和使用。目前，使用油吸收除炭，炭与吸收油再循环返回气化炉的方法。
3.自热转化法：是将蒸汽转化法和部分氧化法结合在一步进行的合成气新工艺，它具有反应温度低，氧气消耗少，H2/CO比为2/1，组成适合于制备合成油等优点。在POX和ATR法中，纯氧制备需要昂贵的空分设备投资和增加制氧成本。Syntroleum公司改进的ATR法使
用空气代替氧气，避免了纯氧制备。由于系统是自身热平衡的，省去了热转移系统，ATR反应器更简单，小型化。水碳比低于传统的ATR法，从而显著提高了其经济性。通过选择
合适的水碳比、氧碳比和反应温度，可获得理想的合成油原料气。不过由于尾气不能循环，天然气的有效利用率不够高。
四合成气系化学品由合成气可以生产一系列的化学品。
1.氨及其产品：合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。最主要的合成气化学品，是用合成气中的氢和空气中的氮在催化剂作用下加压反应制得
的氨。氨加工产品有尿素、各种铵盐(如氮肥和复合肥料)、硝酸、乌洛托品、三聚氰胺等。
它们都是重要的化工原料。
合成氨的生产分为三部分：
造气——原(燃)料通人空气(氧气)和蒸汽，汽化成为水煤气(半水煤气)，该粗原料气由氢
气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氢、氧气及粉尘组成，原料气经废热锅炉回收热
量后存于气柜；
变换净化——气柜来的原料气通过电除尘器除去粉尘进入气压机加压，经脱硫(脱除硫化氢)、变换(将一氧化碳转化为氢和二氧化碳)、脱碳(吸收脱除二氧化碳)后，再次加压进入
铜洗塔(用醋酸铜氨液)和碱洗塔(用苛性钠溶液)进一步除去原料气中的一氧化碳和二氧化碳
(含量降至十万分之三以下)，获得纯氢气和氢气混合气体；合成——净化后的氢氮混合气(H2：N2＝3：1)经压缩机加压至30～32MPa进入合成塔，在铁触媒存在下高温合成为氨。
生产是在密封、高压、高温下连续进行的。
2.甲醇及其产品：甲醇是合成气化学品中第二大产品，是一氧化碳和氢气在催化剂作用下反应制得的，其用途和加工产品十分广泛。甲醇羰基化制得醋酸，是生产醋酸的主要方法，甲
醇羰基化法是以甲醇、CO为原料合成乙酸。所用催化剂最初是Co配合物。1970年，美国
Monsanto公司开发了CH3I促进的RhI3的催化剂体系，并使之工业化。Rh工艺的优点在于
反应压力相对较低(10～25 bar pco)，温度适中(175℃)，选择性>99%，没有副产品生成，产
合成气生产工艺
合成气生产工艺
合成气是一种由氢气（H2）和一氧化碳（CO）组成的混合气体，通常用于化学合成、燃料生产和其他工业过程。合成气的生产工艺主要有煤气化、重油蒸气改制和生物质气化等多种方法。以下是其中两种主要的合成气生产工艺的简要介绍：
1.煤气化工艺：
煤气化是通过高温、高压条件下将固体煤转化为合成气的工艺。主要步骤包括：
a.煤的预处理：煤在煤气化之前通常需要进行破碎、粉碎和脱硫等预处理，以提高气化效率。
b.煤气化反应：将预处理后的煤与气化剂（通常是水蒸气和空气或氧气的混合物）在高温高压反应器中反应，产生合成气。
c.气体清洁：合成气中可能含有杂质，需要通过气体清洁设备去除硫化物、氮氧化物等有害成分。
2.重油蒸气改制工艺：
这是一种将重质石油馏分转化为合成气的工艺。主要步骤包括：
a.热裂解：通过加热重质石油馏分，使其分解为较轻的烃类物质。
b.蒸气改制反应：将热裂解产生的烃类物质与水蒸气在催化剂的作用下发生改制反应，生成合成气。
c.气体净化：清除合成气中的杂质，如硫化物、氮氧化物等。
这两种工艺是实现合成气生产的常见方法，选择使用哪种工艺通常取决于原料的类型和可获得的资源。此外，生物质气化、焦炭气化等方法也在一些特定情境下被应用。合成气是一种重要的工业中间体，在合成燃料、化学品和其他产品方面有广泛的应用。
合成气体的制备方法
合成气体的制备方法
合成气体是一种由多种气体组成的混合气体，其主要成分为一氧化碳和氢气。合成气体的制备方法众多，根据不同的原料和工艺，可以分为煤气化法、蒸汽重整法、焦炉煤气法、部分氧化法等几种常见的制备方法。
煤气化法是一种将固体煤转化为合成气体的常用方法。在这一工艺中，煤炭经过煤气化炉高温、高压条件下与氧、水蒸气和二氧化碳等反应，生成合成气体。煤气化法的优点是原料资源丰富，适用于许多地区。但是，煤气化法存在工艺复杂、设备投资大、环境问题等缺点。
蒸汽重整法是一种通过将烃类物质与水蒸气反应，生成合成气体的方法。在这个过程中，烃类物质与加热后的水蒸气在催化剂的作用下发生水蒸气重整反应，生成一氧化碳和氢气。蒸汽重整法制备合成气体的优点是能够利用多种烃类原料，生成的合成气体品质稳定，适用于多种化工工艺。
焦炉煤气法是指利用高炉、焦炉等工业设施产生的煤气，通过净化、除尘等工艺处理后，得到合成气体。焦炉煤气法的优点是原料易得，能够充分利用冶金工业废气，减少环境污染。但是，焦炉煤气法的煤气组分相对不稳定，需要经过复杂的净化工艺。
部分氧化法是一种将烃类物质通过与氧气部分燃烧的方法，生成合成气体的制备方法。在这个过程中，烃类物质部分燃烧产生的热量使烃类分子发生裂解，生成一氧化碳和氢气。部分氧化法的优点是工艺相对简单，催化剂使用量较少，能够利用多种烃类原料。 除了以上几种常见的制备方法，还有许多其他方法可以制备合成气体，如气化法、电解法等。不同的制备方法适用于不同的工业领域和实际需求，选择适合的制备方法是确保合成气体质量和效率的关键。合成气体作为重要的化工原料和能源，广泛应用于合成氨、甲醇、合成油等领域，对于推动经济发展和减少环境污染具有重要作用。
简述合成气的生产方法
简述合成气的生产方法
我一开始接触合成气的生产方法的时候，那真的是一头雾水，就跟在黑暗里摸瞎似的。
我试过最开始从煤炭来制取合成气，这个过程啊，就像是把煤块做一场大改造。首先得把煤炭弄成小块，就像你做饭的时候得把大块的肉切成小块一样，这才容易处理嘛。然后要把这些碎煤放到特殊的炉子里，还得给它鼓风，就像你给火烧得更旺的时候扇扇子一样。高温之下，煤炭就和氧气还有水蒸气发生了一系列复杂的反应。不过这其中我可犯了不少错呢，之前摸索的时候，不注意鼓风的量，结果反应要么不完全，要么产生一些不需要的杂质。而且这个温度控制可太关键了，稍微差点意思，整个产物就不一样了，就像做蛋糕的时候，烤箱温度没调好，蛋糕要么不熟要么烤焦了一样。
后来我又试着从天然气制取合成气。这就有点像从一个大宝藏里挖出特定的宝贝一样。把天然气放在专门的反应器里，再利用催化剂让它跟氧气或者水蒸气发生反应。这催化剂就像是一把特殊的钥匙，用好了就能很顺利地打开转化这个大门。但是选催化剂我也走了弯路，刚开始用了一种催化剂，发现成本特别高，而且转化率还不理想，后来又重新找了好几种来进行试验比较，才找到合适的。
还有从生物质制取合成气，这感觉就像是变废为宝。那些废弃的农作物秸秆或者木材什么的，都可以拿来用。先把它们干燥处理，就跟晒衣服似的，把水分去除掉。然后再把它们放到反应装置里反应。不过这里面的杂质控制可比从煤炭制取的时候更麻烦，因为生物质本身成分就比较复杂，就好像一堆东西混合在一起，要挑出有用的东西更难。
我觉得不管是哪种合成气的生产方法，都得注意原料的预处理、反应条件的控制，还有后续产物的分离和提纯。就拿反应条件来说，温度、压力、反应物的比例这些真的是分毫不能错，任何一点小偏差都可能导致失败。不过说实在的，这合成气生产方法可复杂了，我也还在不断摸索学习，上面这些只是我目前摸索出来的一些门道，说不定还有更多更好的方法我还没发现呢。
合成气的制备方法
合成气的制备方法(总3页)
--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可--
--内页可以根据需求调整合适字体及大小-- 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。
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+0·5O2 CO+2H2 -36 kJ/mol (2)
CH4+2O2 CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)
CO+H2O CO2+H2 -41 kJ/mol (4)
CH4+CO2 2CO+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。
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。 甲烷非催化部分氧化
合成气的生产过程综述
合成气的生产过程综述
【前言】合成气系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到去1/3。由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及油页岩、石油砂、农林废料、城市垃圾等制得。其生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。利用合成气可以转化成液体和气体燃料、大宗化学品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的重要技术是C1 化工技术。工业化的主要产品有合成氨，合成甲醇，合成醋酸，烯烃的羰基合成产品，合成天然气、汽油和柴油等。
富含氢气和一氧化碳的合成气作为石化产品的原料有相当广泛应用， 工业上制取合成气， 用于生产甲醇、丁辛醇、甲酸、丙酸、醋酸、DMF(二甲基甲酰胺)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异腈酸酯)、合成氨和制氢等。
【摘要】本文叙述了一些常见的并且很重要的合成气生产方法， 并介绍一下合成气生产方法的工艺原理和工艺条件等。
【Abstract】This paper describes some of the common and very important syngas
production methods， and describes the synthesis gas production process principle
of the method and process conditions.
【关键词】煤气化；天然气转化； 渣油氧化；催化剂；合成气
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。
煤气化工艺反应可分为2 种类型：非均相的气-固反应和均相的气- 气反应，对于自热式的煤气化反应系统来说，一般考虑如下几个主要反应：
煤气化工艺经过200 多年的开发实践形成了100余种技术，根据气化炉内气流和燃料床层的运动特点，煤气化技术可分为气流床、流化床、移动床和熔融床等4 类，前3 种煤气化工艺已工业化或已建成示范装置，熔融床煤气化则处于中试阶段。
合成气的生产过程
合成气的生产过程
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
吸附
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
伊犁煤田伊犁煤田位于我国新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州。伊犁州西北部与哈萨克斯坦接壤，是我国向西开放的重要门户,设有国际口岸——霍尔果斯口岸,是新欧亚大陆桥和中哈石油管道进入中国的第一站，在我国经济建设和边防安全方面均具有战略位置。伊犁煤田位于伊犁州伊犁河谷。它是中国西部面积最大、景色最美、资源最丰富的绿洲。这里气候湿润，水源充足,草原辽阔，沃野千里，素有塞外江南之称。
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
2007年3月新矿集团伊犁煤液化基地规划：煤炭5500万吨/年，转化油品1050万吨/年，转化甲醇360万吨/年(转化烯烃120万吨/年)。其中，伊北生产煤炭2000万吨/年，采用直接液化工艺，转化油品450万吨/年;伊南生产煤炭3500万吨/年，采用间接液化工艺，转化油品600万吨/年，转化甲醇360万吨/年(转化烯烃120万吨/年)。
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
伊北直接液化工艺分为两步：一期50万吨/年直接液化示范装置，将采用在NEDOL基础上改进的工艺和我国自主知识产权的“863”催化剂；二、三期将采用在一期基础上集成创新的新液化工艺和针对伊北煤自主研发的催化剂。一期工程工艺特点:反应条件温和，产油率较高，放大风险小。 由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
工艺流程包括：①煤炭预处理(煤浆制备)单元②液化单元③蒸馏(分离)单元
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
直接液化工艺:氢气
尾气
煤煤浆制催化剂备单元
液化单元
分离单元
水液化油
残渣溶剂
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等
煤制烯烃工艺:水煤
气化
甲醇
MTO技术
乙烯和丙烯
LPG等液体燃料
由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等 伊南煤间接液化工艺图:燃料气煤
合成气的生产过程 2
合成气的生产过程
1. 简介
合成气是由一氧化碳和氢气组成的气体混合物，通常用作能源源和化工原料。它可以通过多种不同的方法来生产，本文将介绍合成气的主要生产过程。
2. 生产方法
2.1 煤气化法
煤气化法是最常见和传统的合成气生产方法之一。该方法将煤炭与氧气和水蒸气在高温下反应，产生一氧化碳和氢气。具体的步骤如下： 1. 原料准备：将煤炭破碎成适当的大小并干燥。 2. 煤气化反应：将干燥的煤炭与预热的氧气和水蒸气一起送入煤气化炉中，在高温下反应生成合成气。 3. 硫化物的处理：通过添加适当的催化剂或吸收剂，去除合成气产生过程中的硫化物。 4. 分离和净化：将产生的合成气进行分离和净化，去除杂质和不需要的组分。
2.2 水蒸气重整法
水蒸气重整法是另一种常用的合成气生产方法。该方法主要用于天然气和液化石油气等碳氢化合物的转化。具体的步骤如下： 1. 原料准备：准备天然气或液化石油气作为原料。 2. 蒸汽重整反应：将天然气或液化石油气与水蒸气以适当的比例混合，通过蒸汽重整催化剂在高温下反应，生成一氧化碳和氢气。 3. 硫化物的处理：与煤气化法相同，通过添加适当的催化剂或吸收剂，去除合成气产生过程中的硫化物。 4. 分离和净化：将产生的合成气进行分离和净化，去除杂质和不需要的组分。
2.3 部分氧化法
部分氧化法是一种将重油、煤焦油和煤等碳质燃料直接部分氧化而制取合成气的方法。具体的步骤如下： 1. 原料准备：准备重油、煤焦油或煤作为碳质燃料。 2.
燃烧反应：将碳质燃料与氧气在合适的反应条件下进行部分燃烧，生成一氧化碳和氢气。 3. 硫化物的处理：与前两种方法一样，通过添加适当的催化剂或吸收剂，去除合成气产生过程中的硫化物。 4. 分离和净化：将产生的合成气进行分离和净化，去除杂质和不需要的组分。
3. 应用领域
合成气作为一种重要的能源源和化工原料，被广泛应用于以下领域： - 化工工业：合成气可用于制造合成油、合成烯烃、合成醇、氨和甲醇等化学品。 - 能源生产：合成气可用于发电、供热和制冷等能源生产过程。 - 交通运输：合成气可用作非常规燃料，如替代石油燃料用于汽车、船舶和航空器等交通工具。
第五章合成气的生产过程-辽宁石油化工大学职业技术学院
1 / 18 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
2 / 18
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。
第五章 合成气的生成方法
第五章
合成气的生成方法
5.1概述
一 概述
合成气，是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气。由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气等转化而得。按合成气的不同来源、组成和用途，它们也可称为煤气、合成氨原料气、甲醇合成气（见甲醇）等。合成气的原料范围极广，生产方法甚多，用途不一,组成（体积％）有很大差别:H2 32～67、CO 10～57、CO22～28、CH4
0.1～14、N2 0.6～23。
制造合成气的原料含有不同的H／C摩尔比：对煤来说约为1:1;石脑油约为2.4:1;天然气最高,为4:1。由这些原料所制得的合成气,其组成比例也各不相同,通常不能直接满足合成产品的需要。例如：作为合成氨的原料气，要求H2/N2＝3，需将空气中的氮引入合成气中（见合成氨原料气）；生产甲醇的合成气要求 H2／CO≈2或(H2－CO2)/(CO＋CO2)≈2;用羰基合成法生产醇类时,则要求H2／CO≈1;生产甲酸、草酸、醋酸和光气等则仅需要一氧化碳。为此，在合成气制得后，尚需调整其组成，调整的主要方法是利用水煤气反应（变换反应）：CO+H2O=CO2+H2。以降低一氧化碳，提高氢气的含量。
二 历史沿革
合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。早在1913年已开始从合成气生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。从合成气生产的甲醇，也是一个重要的大吨位有机化工产品。1939年，德国开发的乙炔氢羧化工艺曾是生产丙烯酸及其酯的重要方法。第二次世界大战期间，德国和日本曾建立了十多座以煤为原料用费托合成从合成气生产液体燃料（见煤间接液化）的工厂,战后由于有廉价的原油,这些厂先后关闭。1945年，德国鲁尔化学公司用羰基合成（即氢甲酰化）法生产高级脂肪醛和醇开发成功，此项工艺技术发展很快。60年代，在传统费托合成的基础上,南非开发了SASOL工艺，生产液体燃料并联产乙烯等化工产品，以适应当地的特殊情况。1960年，联邦德国巴登苯胺纯碱公司的甲醇羰基化生产醋酸工艺工业化；1970年，美国孟山都公司对此法作了重大改进，使之成为生产醋酸的主要方法，进而带动了有关领域的许多研究。70年代石油涨价以后，又提出了碳一化学的概念。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。
第五章 合成气的生成方法 2
第五章
合成气的生成方法
5.1概述
一 概述
合成气，是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气。由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气等转化而得。按合成气的不同来源、组成和用途，它们也可称为煤气、合成氨原料气、甲醇合成气（见甲醇）等。合成气的原料范围极广，生产方法甚多，用途不一,组成（体积％）有很大差别:H2 32～67、CO 10～57、CO22～28、CH4
0.1～14、N2 0.6～23。
制造合成气的原料含有不同的H／C摩尔比：对煤来说约为1:1;石脑油约为2.4:1;天然气最高,为4:1。由这些原料所制得的合成气,其组成比例也各不相同,通常不能直接满足合成产品的需要。例如：作为合成氨的原料气，要求H2/N2＝3，需将空气中的氮引入合成气中（见合成氨原料气）；生产甲醇的合成气要求 H2／CO≈2或(H2－CO2)/(CO＋CO2)≈2;用羰基合成法生产醇类时,则要求H2／CO≈1;生产甲酸、草酸、醋酸和光气等则仅需要一氧化碳。为此，在合成气制得后，尚需调整其组成，调整的主要方法是利用水煤气反应（变换反应）：CO+H2O=CO2+H2。以降低一氧化碳，提高氢气的含量。
二 历史沿革
合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。早在1913年已开始从合成气生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。从合成气生产的甲醇，也是一个重要的大吨位有机化工产品。1939年，德国开发的乙炔氢羧化工艺曾是生产丙烯酸及其酯的重要方法。第二次世界大战期间，德国和日本曾建立了十多座以煤为原料用费托合成从合成气生产液体燃料（见煤间接液化）的工厂,战后由于有廉价的原油,这些厂先后关闭。1945年，德国鲁尔化学公司用羰基合成（即氢甲酰化）法生产高级脂肪醛和醇开发成功，此项工艺技术发展很快。60年代，在传统费托合成的基础上,南非开发了SASOL工艺，生产液体燃料并联产乙烯等化工产品，以适应当地的特殊情况。1960年，联邦德国巴登苯胺纯碱公司的甲醇羰基化生产醋酸工艺工业化；1970年，美国孟山都公司对此法作了重大改进，使之成为生产醋酸的主要方法，进而带动了有关领域的许多研究。70年代石油涨价以后，又提出了碳一化学的概念。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。