合成气生产技术

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。

生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析生物质合成气（Biomass gasification）是一种将复杂的有机废弃物转化为可再生能源的技术。

这种技术能够将废弃物变成气体，通常是一种被称为合成气或者生物质合成气的混合气体。

该气体主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和甲烷等组成，这些气体可以用来产生能源。

生物质合成气发酵生产乙醇是一种以生物质合成气作为发酵原料，通过发酵过程将其转化为乙醇的生产工艺。

生产出来的乙醇可以作为化学品、燃料和溶剂。

生物质合成气发酵生产乙醇已经成为了一种被广泛应用的生产技术。

1.生物质合成气的制备生物质合成气的制备是将生物质通过热化学反应，将其分解成气体。

反应发生在一个密闭的容器内，该容器中储存的是无氧环境。

反应大致分为以下三个阶段：（1）压缩阶段：压缩过程会在容器内形成高压、高温和高密度的气体，这些气体在容器内占据了很小的空间。

（2）热解阶段：在高温和高压下，生物质内部的化学键被破坏。

其中的碳和氢可以和氧气化合，生成一氧化碳和氢气。

热解过程会产生太多的热量，这些热量可以用来支持后续的反应。

（3）效应阶段：在这个阶段，化学反应生成的气体会进行一系列的复杂化学反应，此过程被称为效应。

其结果是生成了一种复合气体，即生物质合成气。

生物质合成气主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和少量的甲烷等组成。

与其他生产气体相比，生物质合成气中的一氧化碳和氢气比例较高，约占70%。

这使得生物质合成气成为一种良好的发酵原料，可以生产出高浓度乙醇。

2.环境和设备对于生产乙醇的工艺而言，其生产过程会产生大量的热能和二氧化碳。

因此需要选择一个具有良好的环保设备的生产工艺。

发酵反应需要在特定的温度和压力下进行，在此之前，一定要对条件进行预先准备。

恒温箱是必要的设备之一。

由于发酵反应需要在恒定的温度下进行，恒温箱被用来维持反应温度。

操作人员需要根据反应过程中的变化来调整恒温箱中的温度设定。

多级恒压式氧气阀门的使用很重要，该阀门可以调节反应过程中的压力水平，以保证反应的顺利进行。

天然气制备合成气天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。

天然气作为一种清洁、环境友好的能源，越来越受到广泛的重视。

制合成气是间接利用天然气的重要步骤，也是天然气制氢的基础，充分了解天然气制合成气的工艺与催化剂对于我们进一步研究天然气的利用将有很大帮助。

天然气中甲烷含量一般大于90%，其余为小量的乙烷、丙烷等气态烷烃，有些还含有少量氮和硫化物。

其他含甲烷等气态烃的气体，如炼厂气、焦炉气、油田气和煤层气等均可用来制造合成气。

目前工业上有天然气制合成气的技术主要有蒸汽转化法和部分氧化法。

本文主要对蒸汽转化法进行具体的描述，并具体介绍此工艺的发展趋势。

蒸气转化法蒸气转化法是目前天然气制备合成气的主要途径。

蒸汽转化法是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成H2、CO等混合气，其主反应为：CH + H O = CO + 3H，A H © 298 = 206KJ / mol该反应是强吸热的，需要外界供热。

因为天然气中甲烷含量在90%以上，而甲烷在烷烃中热力学最稳定，其他烃类较易反应，因此在讨论天然气转化过程时，只需考虑甲烷与水蒸气的反应。

甲烷水蒸气转化反应和化学平衡甲烷水蒸气转化过程的主要反应有：CH4+ H2O o CO + 3H2，A H © 298 = 206KJ / molCH4+ 2 H2O o CO 2 + 4 H 2，A H © 298 = 165KJ /molCO + H 2 O o CO 2 + H2，A H © 298 = 74.9 KJ /mol可能发生的副反应主要是析碳反应，它们是：CH4 o C + 2H2，A H©298 = 74.9KJ /mol2CO o C + CO2，AH © 298 = -172.5 KJ /molCO + H 2 o C + H 2 O，A H © 298 = -131.4KJ /mol甲烷水蒸气转化反应必须在催化剂存在下才有足够的反应速率。

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)。

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)。

煤制气工艺流程
《煤制气工艺流程》
煤制气工艺是一种利用煤炭作为原料，通过气化反应生产合成气的技术。

合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的混合气体，可用于燃料、化工原料和发电等多种领域。

煤制气工艺流程通常包括气化、净化、合成和加氢等步骤。

首先是气化过程，将煤炭在高温和氧气(或者水蒸气)的存在下
发生气化反应，生成合成气。

气化过程可以采用多种方法，包括固体床气化、流化床气化、煤粉气化等。

气化之后，产生的合成气中会含有一定量的固体颗粒、灰分和硫化物等杂质，需要进行净化处理。

净化过程主要包括固体颗粒和灰分的除尘、去除硫化物和氨的脱硫和脱氮等步骤。

净化后的合成气进入合成步骤，通过催化剂的作用将一氧化碳和氢气进行化学反应，生成甲烷、乙烯、甲醇等化工原料，以及低温合成燃料。

最后，在加氢装置中，通过加氢反应将一氧化碳和氢气进行加氢处理，生成更加纯净的合成气。

煤制气工艺流程虽然复杂，但是由于煤炭资源广泛、储量丰富，且价格相对较低，因此在能源转型和气候变化的背景下，煤制气工艺受到了广泛关注。

通过不断的技术改进和创新，煤制气工艺已经取得了很大的进展，成为了替代传统石油、天然气的重要能源来源。

随着能源技术的不断发展，煤制气工艺流程也
将逐步实现更高效、更环保的生产方式，为能源生产和利用带来更多可能性。

二氧化碳转化为合成气的方法合成气是由碳氢化合物（烃）组成，合成气生产通常采用二氧化碳转化成合成气。

此项技术可以用于从炼油厂天然气中提炼出烃，也可以用于从二氧化碳源（如煤炭或石油）提炼出烃。

合成气的生产主要有两种方式：一种是从煤气或分裂煤气中反应氢气获得烃，另一种是从二氧化碳及氢气中反应获得烃。

二氧化碳可以从天然气中分离出来，以电力及蒸汽的形式进行催化转化，制备出氢气，再将氢气和二氧化碳混合反应，可以生成合成气。

首先，将二氧化碳和氢气分分开，然后将二氧化碳进行分离精制，减少其中有机物、酸类物质以及水分，再将二氧化碳料放入循环塔进行换热塔冷却凝结，将液化的二氧化碳经干燥器干燥过滤，清除其中的水分等杂质，得到精制的二氧化碳，其气态纯度在99.999%以上；接下来，将精制的二氧化碳和氢气混合，某些合成气工艺需要加入能影响反应温度及合成效率的催化剂，比如：催化转化甲烷对类、双元素催化剂、多元素催化剂等，随后将混合气进入反应器，受温和压强影响使其发生反应生成气体烃，最终提取出需要的合成气。

三氧化碳也可以转化为合成气，其原理和上述的二氧化碳一样，只是需要将三氧化碳进行精炼，得到浓度为99.995%的三氧化碳，然后将三氧化碳混合氢气进行反应就可以了。

通常煤须经过碳氢化反应才能合成出合成气，也可以直接利用煤炭的热能和氢气实现，例如煤成品气转化技术，其主要流程为将煤粉直接进行加工发生热作用，经过较低温度煤粉加氢反应及较高温度燃烧反应，经过冷却，就可以得到一定量的合成气。

以上就是将二氧化碳转化为合成气的方法，其中生产过程复杂，微观操作也非常重要，需要有充足的技术力量才能完成反应过程，保证合成气的质量。

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。