2.1_合成气的制取(1)剖析

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甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。

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。

第五章 合成气的生产过程5.1 概述合成气：C O 和H 2，S y n g a s 合成气的用途： 生产氢气； 生产C O ；有机合成原料之一； 制造合成气的原料来源： 煤；天然气； 石油馏分； 农林废料； 城市垃圾C 1化学：C H 4、C O 、C O 2、H C N 、C H 3O H 等参与反应的化学 5．2合成气的生产方法一、合成气的生产方法1、以天然气为原料的生产方法； （1）水蒸气转化法（2）部分氧化法2、以重油或渣油为原料的生产方法；在反应器中通入氧和水蒸气；氧与渣油中的部分烃类燃烧，放出热量并产生高温；发生如下反应：另一部分烃类与水蒸气发生吸热反应合成气2243H CO O H CH +→+224221H CO O CH +→+2222222222)42(2)4(H nmCO O m H C OH nmCO O n m H C OH nmCO O n m H C n m n m n m +→++→+++→++3、以煤为原料的生产方法高温条件下，以水蒸气和氧气为气化剂；二、已工业化的主要产品 1、合成氨：由含C 原料与水蒸气、空气反应制成含H 2和N 2的粗原料气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、汽油和柴油三、合成气的应用实例1、直接合成乙烯等低C 烯烃2、合成气经甲醇再转化成烃类3、甲醇同系化制乙烯22)2(H nm mCO O mH H C n m ++→+22H CO O H C +⇔+32223NH H N ⇔+OHCH H CO Cat 3.22−−→−+COOHCH CO OH CH 33→+CHOCH CH H CO H C CHCHOCH CHO CH CH CH H CO CH CH CH 2324223223223)(→+++→++=)(3242SNG O H CH H CO iN +−→−+OH H C H CO 2422242+→+烯烃4223323~2C C OCH nCH OH nCH OH O H −−→−−−→−--4、合成低C 醇5、合成乙二醇目前工业上生产方法合成气合成乙二醇生产方法6、合成气与烯烃、醛或酸的胺羰基化产物。

合成气生产工艺探索合成气生产工艺的深度解析合成气，也被称为煤气或合成燃料气体，是一种主要由一氧化碳和氢气组成的混合气体，是化工生产中的重要原料。

其生产工艺的科学性和高效性直接影响到工业生产的经济效益和环境影响。

本文将深入探讨合成气的生产工艺，从基本原理、主要方法到其在实际应用中的挑战与前景。

首先，合成气的生成主要基于两种基础反应：水煤气变换反应和部分氧化反应。

水煤气变换反应是通过高温下将水蒸气与煤或天然气反应，产生一氧化碳和氢气；部分氧化反应则是将烃类燃料与氧气在一定比例下反应，生成含有一定比例的一氧化碳和氢气的混合气体。

这两种反应在不同条件下，可以灵活调整合成气的组成，以满足不同的化工生产需求。

接下来，我们关注合成气生产工艺的主要方法。

其中，蒸汽重整法是最常见的一种，它广泛应用于石油炼制和化工行业中。

这种方法通过将天然气或石油产品与过量的水蒸气在高温高压下反应，得到的合成气主要用于生产氨、甲醇等化工产品。

另外，部分氧化法和自热重整法也是重要的合成气生产方式，它们在能源转化和环保领域有广泛应用。

然而，合成气生产工艺并非没有挑战。

首要问题便是能源效率和环保。

在生产过程中，需要大量的热能，如何提高热效率并减少碳排放是当前科研的重点。

此外，催化剂的选择和使用寿命也是关键，好的催化剂可以提高反应速率，降低能耗，但催化剂的稳定性、选择性和再生性都需要不断优化。

再者，安全问题也不容忽视，如高温高压环境下的设备安全、有害气体的处理等。

在实际应用中，合成气被广泛用于生产各种化学品，如氨、甲醇、醋酸、甲醛等，同时也是燃料电池的重要燃料。

随着科技的进步，合成气的应用领域正在不断扩大，例如在生物燃料、氢能源以及新型材料的制造中都有其身影。

未来，随着对清洁能源需求的增加，合成气作为氢能的重要来源，其生产技术将更加受到重视。

总的来说，合成气生产工艺是一个复杂而重要的过程，涉及到化学反应工程、热力学、催化剂科学等多个领域。

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)。