第四章合成气的生产过程

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。

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)。

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。

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。

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)。

合成气的生产过程合成气(Synthesis gas，简称syngas)是一种含有一氧化碳和氢气的混合气体，可用于许多重要的工业过程，如制氢、化学合成和能源生产。

合成气的主要生产过程有煤气化、蒸汽重整和部分氧化三种方法。

以下是对这三种方法的详细介绍。

1.煤气化：煤气化是通过将固体煤转化为可燃气体的过程，它是合成气生产中最常用的方法。

煤气化过程分为两个阶段：干煤气化和水煤气化。

首先，干煤气化是将煤在高温条件下与空气或氧气反应产生一氧化碳和氢气。

煤被加热至高温(约700-1400℃)并通过供气管注入少量的氧气或空气，从而引发煤的部分燃烧和热裂解。

在这个过程中，煤中的可燃物质将转化为一氧化碳和氢气，同时产生煤气化渣滓。

然后，水煤气化是在干煤气化的基础上继续进行的。

煤气化渣滓与水蒸气反应生成CO和H2、在水煤气化中，煤中的碳氢化合物与水蒸气反应生成更多的一氧化碳和氢气。

该反应通常在较低的温度(约200-350℃)和较高的压力(约20-50个大气压)下进行。

整个煤气化过程产生的合成气可以根据不同用途进一步处理，例如通过净化去除杂质，或进行酸碱平衡调整以满足特定的化学反应要求。

2.蒸汽重整：蒸汽重整是一种将天然气、石油或重质烃类转化为合成气的方法。

这种方法经常用于制备合成氨、合成甲醇和合成烃等化学品。

首先，通过部分燃烧天然气或石油产生的混合燃料与空气混合并通过催化剂床，使其部分氧化。

在这个过程中，产生一氧化碳和氢气。

然后，将得到的混合气体与过量的水蒸气反应，通过蒸汽重整反应产生更多的一氧化碳和氢气。

该反应在高温(700–1100℃)和中等压力(10-30个大气压)条件下进行。

最后，合成气经过净化、升压和其他处理，以满足特定的产品要求。

3.部分氧化：部分氧化是通过将碳氢化合物(如天然气、石油或液化石油气)与氧气反应产生合成气的一种方法。

这种方法通常用于合成气和液体燃料的生产。

首先，将碳氢化合物与过量的氧气在高温(约1300–1500℃)和高压(20-30个大气压)条件下反应。

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。

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)。

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合成气的生产首先需要准备合适的原料。