煤制合成气.
( 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
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。
合成气的生产过程
水碳比 H2O/CH4摩尔比
水碳比
甲烷平衡含量（%）
2
18.0
4
7.9
6
1.0
P=3.5MPa、T=800℃
水碳比越高，甲烷平衡含量越低 高水碳比有利于抑制析碳副反应
压力 反应体积增大，低压有利平衡
催化剂
镍活性成分＋助催化剂＋载体＋碱性物质
成分
助催化剂：提高活性、改善性能：金属氧化物 载体：提高表面积，防止烧结：Al2O3 或MgAl2O4尖晶石 碱性物质：中和酸性
C1化工指以合成气和甲烷为原料合成碳数为2或2个 以上化合物的化学工艺。
合成气的应用
合成氨 合成甲醇
合成醋酸
CH3OCH3 新燃料
烯烃的甲酰基化
合成天然气、汽油和柴油
新用途
煤变油
先转化为乙烯，再转化为其他 先转化为甲醇，再转化为汽油、乙烯等 直接转化为其他
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气的生产过程
2020/8/13
目录
概述 由煤制合成气 由天然气制合成气 由渣油制合成气 一氧化碳的变换过程 脱硫与脱碳
合成气
合成气（syngas）：CO与H2的混合气 H2: CO=1:2~3:1
合成气的制造：许多含碳资源如煤、天然气、石油馏 分、农林废料、城市垃圾等均可用来制造合成气
利用合成气可以转化为液体和气体燃料、大宗化学品 和高附加值的精细有机合成产度：1200℃ 压力：3MPa 煤的转化率：88～95% 特点：制得的水煤气中CH4和 CO2含量较高，而CO 含量较 低，适于制备城市煤气
流化床连续式气化
以高活性煤如褐煤或某些烟煤 为原料，生成气的组成为： H2 35~46%、CO 30~40%、 CO2 13~25%、CH4 1~2%, 目前多用于制氢、氨原料气和燃料煤气
焦炉煤气制备合成气的化学途径_王志彬
n 加工转化n焦炉煤气制备合成气的化学途径王志彬 任 军 李 忠 谢克昌(太原理工大学煤科学与技术教育部和重点实验室,山西省太原市,030024)摘 要 阐明焦炉煤气的气体组成及其在化工工业的重要用途,介绍了甲烷蒸气重整、部分氧化和二氧化碳重整这3种用焦炉煤气制取合成气的具体方法,并指出该领域研究的新方向。
关键词 焦炉煤气 化学转化 合成气焦炉煤气是高热值工业气体燃料和城市燃料,也是很好的化工原料。
焦炉煤气是人工煤气中最适合用作城市燃料的气体,它热值较高16172M J/m 3,CO 含量小于10%,使用比较安全,和直接燃煤相比不仅节约能源,而且具有重要的环保意义。
焦炉煤气直接发电在技术上可行,而且投资也不大,但成本费用高,从而制约了其发展。
焦炉煤气是富含氢气的混和气体,主要以H 2、CH 4和CO 等气体组成,见表1,可见焦炉煤气也是优良的化工原料。
表1 焦炉煤气主要组分的体积含量组分H 2CH 4CO C n H m CO 2N 2O 2含量/%45~6022~285~9115~310210~315214011~110本课题由国家重点基础研究发展计划(973计划,2005CB221204)资助。
从焦炉煤气组成可以看出,其主要是由CO 、H 2及碳氢化合物为主,将焦炉煤气中的甲烷和少量的多碳烃转化成H 2和CO 的合成气,再进一步合成甲醇、二甲醚等燃料,以取代汽油和柴油等产品,应该具有广阔的应用前景。
氢气与一氧化碳合成甲醇的化学计量比为2,氢气与氧化碳合成甲醇的化学计量比为3,合成甲醇的合成气中含有一定量的二氧化碳时,催化剂的活性较好、而过多的氢气能抑制羰基铁和高碳醇的生成,并可延长催化剂的寿命。
所以合成甲醇的合成气的氢碳比为(H 2-CO)/(CO +CO 2)=2110~2115。
从焦炉煤气的组成中可看出,其氢碳比远远大于甲醇合成气的理想条件。
因此,必须通过增碳或分氢使焦炉煤气转化为不同碳氢比的合成气,从而能进一步合成各种产品。
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气是指将煤通过一系列的物理、化学反应转化为天然气的过程。
下面是一般的煤制天然气工艺流程：
1. 煤炭粉碎：将煤炭破碎成适当的颗粒大小，增加反应表面积。
2. 煤气化：将煤炭颗粒与气体（通常是水蒸气和氧气或空气）在高温下反应，产生合成气体（主要是一氧化碳和氢）和一些其他气体、灰渣等。
3. 气体净化：通过一系列的净化工艺，如除尘、脱硫、脱砷、脱气化物等，去除合成气中的固体颗粒、硫化氢、氯化物等有害物质。
4. 合成气转化：将合成气通过化工反应转化为天然气，主要包括甲烷合成和甲醇合成两种常见工艺。
5. 甲烷合成：将合成气经过合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲烷（主要成分）。
甲烷合成反应通常采用低温合成和高温合成两种工艺。
6. 甲醇合成：将合成气通过甲醇合成反应器，催化剂的作用下，转化为甲醇。
甲醇在后续工艺中可以进一步转化为甲烷。
7. 甲烷处理：对甲烷进行脱硫、脱水、脱碳等处理，使其符合天然气管道输送
标准。
8. 天然气储存和输送：经过处理的煤制天然气可以注入储气库进行储存，也可以通过管道输送至用户。
需要注意的是，不同的煤制天然气工艺流程会有一定的差异，具体的工艺设计和操作也会因不同的厂家和地区而有所不同。
以上只是一个一般的煤制天然气工艺流程的概述。
煤制油的工作原理
煤制油的工作原理煤制油是一种将煤转化为石油产品的技术，它的工作原理主要分为煤气化、合成气制备和后处理等三个阶段。
首先是煤气化阶段。
煤气化是指将煤通过热化学反应转化为一种混合气体，称为合成气。
这个过程需要高温和压力条件下进行，一般在800-1300摄氏度和30-40大气压之间。
煤炭在氧气和蒸汽的作用下发生气化反应，产生合成气体。
合成气是一种由氢气和一氧化碳组成的混合气体，其化学组成可以通过调节氧气和蒸汽的供给比例来控制。
其次是合成气制备阶段。
合成气是煤制油的原料，需要经过一系列的催化转化和反应过程才能转化为可用于生产石油产品的化学品。
这个阶段的主要目标是通过催化剂的作用使合成气中的碳一气化物（一氧化碳和二氧化碳）转化为石油产品的主要成分，如烃类。
这个过程中会有多个反应路径，包括费托合成法、马尼斯曼合成法等。
不同的反应路径和催化剂会导致不同的产物选择性和产物组成。
最后是后处理阶段。
经过合成气制备后，得到的产物中会包含很多杂质和不需要的组分，需要经过一系列的处理来提纯和分离目标产品。
这个过程包括升压、净化、分馏等操作步骤。
其中，升压是将合成气中的压力提高到更高的水平，以利于后续的处理和分离操作。
净化是将产物中的硫化物、氮化物、氨基化合物等杂质去除，以减少对后续催化剂的毒性。
分馏是将混合产物按照沸点的不同进行分离，以得到不同组分的产品。
总的来说，煤制油的工作原理是先将煤进行气化，得到合成气，然后经过催化反应将合成气转化为石油产品的主要成分，最后通过后处理步骤来提纯和分离产品。
这个过程不仅可以利用煤炭这种丰富的资源，还有利于减少对传统石油资源的依赖，同时也可以减少煤炭的燃烧排放对环境的影响，具有重要的经济和环境效益。
然而，煤制油技术仍然面临着工艺复杂、投资大、能耗高等挑战，需要进一步的研发和优化，以提高效率和经济性。
煤制合成气技术比较
煤制合成气技术比较煤制合成气技术比较Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术，各有特点，各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。
下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价，供大家参考。
1、Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。
中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。
到目前为止，国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。
但该工艺选择的是废锅流程，由于合成原料气含有的蒸汽较少，3.0MPa下仅为14％；因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气，用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序，工艺复杂，也使系统能量利用不合理。
湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家，于2006年5月开始试车。
据反映，试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏，输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温，渣口处水冷壁管严重腐蚀，水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。
引进该技术的项目投资大。
2006年5月贵州天福与Shell签约，气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2，投资9.7亿元人民币，为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。
气化装置设备结构复杂，制造周期长。
气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造，加工周期14～18个月，海运3个月；压力壳可国内制造，但材料仍需进口，周期也较长；设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。
建厂时间长(3～5a)，将使企业还贷周期长，财务负担加重。
2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车；2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。
Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托，消化掌握需要经历较长时间。
现代煤气化制合成气的工艺
煤经计量后与一定量 的水混合并进入磨煤机磨成细颗粒 ， 将煤粉加水制成浓度约为 ６５％ ～７０％ 的水煤浆 （若原料煤 灰熔点高 ，需在进磨煤机 前加一 定 比例 的助溶剂 、添加 剂 等 ）。通过滚筒筛滤去大颗粒后 ，流人磨机 出 口槽 ，最后经 磨机 出口槽泵 和振动筛送进煤 浆储槽 中。煤浆 储槽 中的 煤浆 由高压煤浆给料泵输送至气化炉喷嘴 ，与空分 装置来 的 Ｏ，一起喷人气化炉 。
２０１１年 第 ７期 （总 第 ７０期 ）
红 ｉｊｌ与 钍
ＥＮＥＲＧＹ ＡＮＤ ＥＮＥＲＧＹ ＣＯＮＳＥＲＶＡＴＩＯＮ
２０１１年 ７月
搬
黼
现代 煤 气 化 制 合成 气 的工 艺
郭小 杰 ， 李 文艳 ， 张 国 杰
（１．同煤 广 发 化 学 工 业 有 限公 司 ，山西 大 同 ０３７００１；２．大 同煤 炭 职 业技 术 学 院 ，山西 大 同 ０３７００１； ３．太 原理 工 大 学煤 科 学 与技 术 教 育 部 和 山西 省 重 点 实 验 室 ，山西 太 原 ０３００２４）
各种煤炭的用途
各种煤炭的用途
一、活性煤：
1、用于制备有机合成气：把活性煤和氢气混合，加热脱氢反应就可以得到丙烷、乙烯、丁烯、甲烷等有机合成气；
2、用于制作煤焦油：活性煤通过焦化反应可以得到煤焦油；
3、用于制备有机碳：把活性煤经过炼钢炉煤制碳过程可得到电石、碳单质以及有机重质碳等，其中用作电极的电石是最著名的一种；
4、用于制备水煤油：活性煤可以经过溶脂过程，加水脱脂，提炼出水煤油；
5、也可用于制备煤泥、煤油、煤水泥、焦粉、煤液等；
二、无烟煤：
1、用于工业热力发电：无烟煤是火电厂最理想的燃料，它的燃烧可以产生很大的热量，因此可以用来发电；
2、用于居民住房取暖：无烟煤比活性煤发热量大、烟少、灰少，适合做住宅取暖；
3、用于机械行业：可用无烟煤把铁矿烧成铸铁；
4、用于轻工业：有一种叫做透煤的技术，可以把无烟煤经过工艺把碳基材料分解成合成气产物、碳和烃，作为化工原料；
5、用于精炼铝：可以用无烟煤为高炉内熔炼炉料，以达到熔炼出铝的目的。
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气的工艺流程
煤制天然气是一种利用煤炭资源生产天然气的工艺流程。
下面将介绍《煤制天然气的工艺流程》。
首先，煤制天然气的工艺流程包括煤气化、合成气制取、甲醇合成和甲醇加氢制天然气四个阶段。
在煤气化阶段，煤块经过破碎、研磨等预处理工序后，被送入气化炉。
在高温和缺氧的条件下，煤经过气化反应生成一氧化碳和氢气。
接下来是合成气制取阶段。
将气化产生的一氧化碳和氢气通过变换反应生成二氧化碳和甲烷，从而制得合成气。
然后是甲醇合成阶段，合成气通过一系列的反应工序生成甲醇。
最后是甲醇加氢制天然气阶段，将甲醇经过加氢反应转化成天然气。
总的来说，煤制天然气的工艺流程可以大致分为煤气化、合成气制取、甲醇合成和甲醇加氢制天然气四个阶段。
这个工艺流程有效地利用了煤炭资源，生产出了清洁的天然气，对于解决能源问题具有重要的意义。
煤如何制成气体的原理
煤如何制成气体的原理
煤的气化是将煤在高温和适量氧气或蒸汽的作用下转化为气体的过程。
煤气化的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 干燥和热解：煤在高温下被分解，产生挥发分。
在干燥过程中，煤中的水分被蒸发掉；在热解过程中，煤中的有机物质被分解为挥发分和焦炭。
2. 气化反应：煤中的挥发分在高温和适量氧气或蒸汽的作用下发生气化反应，生成氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等气体。
气化反应的主要反应类型有水气变换反应（CO+H2O ↔CO2+H2）、碳气化反应（C+H2O ↔CO+H2）等。
3. 温度控制：气化过程的温度是非常关键的，不同温度下反应会产生不同的气体组成。
一般来说，较低温度时更容易生成较多的甲烷（CH4），较高温度时更容易生成一氧化碳和氢气。
4. 催化剂：在一些气化过程中，催化剂的使用可以促进反应的进行。
催化剂可以提高气化反应的速率和选择性，同时降低反应的温度和能量消耗。
通过煤气化过程，煤可以转化为可再生能源气体，如合成气、天然气等。
这些气体可以用于发电、供热、制造化学品等多种应用。
同时，煤气化过程也可以捕集
和处理煤的二氧化碳排放，降低温室气体排放量，减少对环境的影响。
合成气的生产过程
气体在反应后各组分的平衡分压
合成气的生产过程
(3)甲烷水蒸气转化反应热力学
(1-1) (1-2)
图解法或迭代法求解x,y
合成气的生产过程
1.甲烷水蒸气转化反应理论基础
(3)甲烷水蒸气转化反应热力学 c.影响甲烷水蒸气转化反应平衡组成的因素
水碳比
反应温度
反应压力
合成气的生产过程
4.3.2.1甲烷水蒸气转化制合成气
合成气的生产过程
2020/11/7
合成气的生产过程
第4章 合成气的生产过程
主要内容 4.1 概述 4.2 由煤制合成气 4.3 以天然气为原料制合成气 4.4 原料气脱S 4.5 CO2的脱除 4.6 CO变换
合成气的生产过程
4.1概述
4.1.1 生产方法及应用
合成气（synthesis gas or syngas) CO和H2的混合物
合成气的生产过程
鲁奇炉结构示意图 1.煤箱 2.分布器 3.水夹套 4.灰箱 5.洗涤器
合成气的生产过程
3.流化床气化法
4.2.2 水煤气的生产方法
特点 煤：粒度<10mm 流化状态 气体组成和温度均匀
温克勒炉(Winkler) 煤气组成(体积％）
H2: 35～46 CO: 30～40 CO2: 13～25 CH4: 1～2
合成气的生产过程
水 煤 气 发 生 炉
合成气的生产过程
1.固定床间歇法（蓄热法） 生产工艺条件：
温度 吹风速度 蒸汽用量 燃料层高度 循环时间
间歇气化法优缺点： 制气时不用氧气，不需空分装置。 间歇生产过程，发生炉的生产强度低，对煤 的质量要求高。
合成气的生产过程
4.2.2 水煤气的生产方法
煤制合成天然气技术进展
煤制合成天然气技术进展发布时间：2021-05-21T16:23:03.293Z 来源：《科学与技术》2021年第29卷4期作者：贾海南[导读] 介绍了甲烷合成工艺的发展历程。
详细阐述了煤制天然气全流程工艺选择，贾海南盛虹炼化(连云港)有限公司江苏省连云港市222000摘要介绍了甲烷合成工艺的发展历程。
详细阐述了煤制天然气全流程工艺选择，分析不同煤气化工艺对煤耗、氧耗、后续变换和低温甲醇洗装置等的影响，通过比较，认为固定床气化工艺是制天然气原料气的最佳工艺选择。
比较了中温甲烷合成工艺和高温甲烷合成工艺的特点，并对高温甲烷合成工艺流程不同工艺商之间的差别做了深入探讨，可为煤制天然气工程设计提供参考。
关键词煤制天然气，煤气化，甲烷合成，催化剂，天然气脱水1 甲烷合成工艺的发展 20 世纪初，国外就开始了甲烷化催化剂及利用甲烷化反应脱除合成氨原料气中少量 CO、CO2 的研究。
高 CO 含量的甲烷化研究始于 20 世纪 40 年代。
20 世纪 70 年代，鲁奇公司和南非萨索尔公司建设了一套合成气多级绝热甲烷化工艺试验装置，同时鲁奇公司和奥地利艾尔帕索公司维也纳石油化工厂建设了一套半工业化的合成气甲烷化制天然气试验装置。
1978 年丹麦托普索公司用该公司开发的 TREMP 甲烷化工艺，在美国建成并投产一个日产 72 万 m3 的合成天然气工厂，由于油价逐降，1981 年该工厂被迫关停。
1984年美国北达科他州大平原气化厂采用德国鲁奇公司煤制天然气技术，投产了一个日产 389 万 m3 的煤制天然气工厂。
2012 年中国大唐国际内蒙克什克腾旗煤制天然气项目建成投产，2013 年中国庆华新疆伊宁煤制天然气项目建成投产。
国内中科院大连化物所 20 世纪 60 年代研制的中温甲烷化催化剂成功用于合成氨厂，脱除合成氨原料气中少量 CO、CO2，将低热值水煤气甲烷化，使其增值为中热值城市煤气。
近年该所成功研发了 700 ℃的高温甲烷化催化剂，在小试、中试成功的基础上，正开展工业试验。
5.1合成气概述及煤制合成气
水能
1200
1000
1000
800
800
600
600
400
400
200
200
0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
年份
0 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
光气替代品
无毒溶剂
油品添加剂
聚碳酸酯
有机碳酸酯
碳酸二甲酯（DMC） 碳酸二乙酯（DEC） 碳酸二苯酯（DPC）
5.2 煤制合成气—工艺原理
5.2 由煤制合成气
5.2.1煤气化的基本原理
1. 化学平衡
（1）以空气为气化剂时
C +O2 = CO2 C +1/2O2 = CO C +CO2 = 2CO CO +1/2O2 = CO2
5.3 煤制合成气—工艺方法
5.3 水煤气的生产方法
工艺分析：1100～ 1200℃高温反应 大量吸热 要求：大量供热
采取措施: 通过燃烧一部分C的反应热维持整 个系统的热平衡
（一）固定床气化法 间歇法 连续法
（二）流化床气化法 （三）气流床气化法
固定床间歇法
（一）固定床间歇法
间歇法生产工序
工艺生产条件
温度 吹风速度 蒸汽用量 燃料层高度 循环时间
间歇气化法优缺点：
优点： 制气时不用氧气，不需空分装置
缺点：生产过程间歇，发生炉的生产强度低，对煤的质量 要求高。
（二）固定床连续气化法
气化剂：水蒸汽和氧气的混合物 燃料层分层：与间歇法大致相同 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 气化反应至少在600～ 800℃进行：调节水蒸汽与氧的比例，
合成气的制备方法
合成气的制备方法合成气是一种混合气体，主要由一氧化碳（CO）和氢气（H2）组成，常用于工业生产中的化学反应和能源转化。
下面将介绍几种常见的合成气制备方法：1.煤气化法：煤气化法是一种以煤作为原料，通过煤的气化反应生成合成气的方法。
煤气化反应可以使用氧、水蒸汽或二氧化碳等作为氧化剂，在高温（1000~1300℃）和高压（10~30MPa）条件下进行。
氧化剂与煤反应生成一氧化碳和氢气，同时伴随生成一些其他气体和固体产物。
该方法具有原料丰富、适用于大规模生产的优点，但同时也伴随着环境污染和生产成本较高的问题。
2.重油催化裂解法：重油催化裂解法是一种以石油重质馏分为原料，通过催化反应生成合成气的方法。
在催化剂的作用下，重油中的大分子化合物被裂解为轻质烃类，并在高温（600~800℃）和中等压力条件下生成一氧化碳和氢气。
该方法具有操作灵活、反应速度快的优点，但由于原料资源较为有限，所以在生产规模方面存在一定的限制。
3.天然气重整法：天然气重整法是一种以天然气为原料，通过催化反应生成合成气的方法。
首先将天然气中的烷烃类通过催化剂催化反应重整为较小分子量的烃类，然后在高温（700~900℃）和中等压力条件下通过水蒸汽重整反应生成一氧化碳和氢气。
该方法具有废气少、纯度高的优点，适用于小规模生产和移动式装置。
4.生物质气化法：生物质气化法是一种以生物质（如木材、秸秆等）为原料，通过热解反应生成合成气的方法。
生物质在高温（600~900℃）和缺氧条件下发生热解反应，生成可燃性气体，其中包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和甲烷等。
该方法具有可再生、环保、资源丰富的优点，但由于原料质量不一、成分复杂，所以需要进行前处理，以提高合成气的纯度。
这些方法各有优劣，根据不同的应用领域和经济条件可以选择合适的方法进行合成气的制备。
同时，未来随着技术的不断进步，可能会涌现出更多的新型合成气制备方法。
合成气的生产过程(PPT)
固定床连续式气化(qìhuà)
设备：鲁奇气化炉 温度(wēndù)：1200℃ 压力：3MPa 煤的转化率：88～95%
特点：制得的水煤气中CH4和
CO2含量较高，而CO 含量较
低，适于制备城市煤气
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流化床连续式气化(qìhuà)
以高活性煤如褐煤或某些烟煤
为原料，生成气的组成为：
CO + H2
H298131 kj/mol
C + 2 H2O C + CO2
CO2 + 2 H2 2 CO
H29890.3 kj/mol H298172.6 kj/mol
C + 2 H2
CH4
H298-74.9 kj/mol
气化生成的混合气称为水煤气，以上(yǐshàng)均为可逆反响，总过 程为强吸热反响。
H2 35~46%、CO 30~40%、 CO2 13~25%、CH4 1~2%,
目前(mùqián)多用于制氢、氨原料气和燃料煤气
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Winkler气化炉
气流(qìliú)床连续式气化
设备：德士古气化炉
温度：2000℃
压力：9.8 MPa
高温(gāow特点：气化强度高；
生成气压力较高；
原料(yuánliào)适应性广；
废水中不含焦油和酚
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目录
概述
由煤制合成气 由天然气制合成气
由渣油制合成气
一氧化碳(yīyǎnghuàtàn)的变换过程 脱硫与脱碳
第十三页，共四十七页。
由天然气制合成气
天然气
❖ 优质、相对稳定、价廉、清洁(qīngjié)、环境友好的能源。CH4 含量>90%。
煤制气反应原理
煤制气反应原理
煤制气是将煤作为原料，在高温下进行分解和转化反应，产生一种可燃气体的过程。
这种可燃气体主要由一氧化碳（CO）、氢气（H2）和少量甲烷（CH4）组成，通常称为合成气。
煤制气反应是一个复杂的多步反应过程，涉及到不同的物理化学过程。
煤制气反应原理主要包括以下几个方面：
1. 煤气化反应：煤在高温下与水蒸气或二氧化碳反应，生成一氧化碳和氢气。
这些气体是合成气的主要成分。
C + H2O →CO + H2
C + CO2 →2CO
2. 气化剂的作用：气化剂（如水蒸气或二氧化碳）可以加速煤的分解和转化反应，提高合成气的产率和质量。
3. 反应温度的影响：煤制气反应需要在高温下进行，一般是在800~1000℃的温度范围内。
温度的升高可以促进反应的进行，但过高的温度会导致产物的热解和失活，从而影响合成气的产率和质量。
4. 催化剂的作用：催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率和选择性。
常用的催化剂有铁、镍等金属催化剂和氧化锆、氧化铝等氧化物催化剂。
总之，煤制气反应原理是一个复杂的过程，涉及到多个因素的综合作用。
了解这些原理可以为煤气化技术的开发和改进提供重要的理论基础。
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:燃料气煤气化净化精制F.T合成汽油柴油化工产品由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等第5章5.15.25.35.45.55.6概述由煤制合成气由天然气制合成气由渣油制合成气一氧化碳变换过程气体中硫化物和二氧化碳的脱除由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等5.1概述合成气:CO和H2(H2/CO=1/2~1/3)原料:①煤②天然气③石油馏分④农林废料⑤城市垃圾等由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等5.1.1间隙方式一、以煤为原料连续气化剂:水蒸气和氧气由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等二、以天然气为原料方法:√转化法和部分氧化法用途:1、合成氨和氢气(H2/CO=3)2、甲醇、醋酸、乙烯、乙二醇等由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等三、以重油或渣油为原料方法:部分氧化法三种方法比较:天然气成本最低重油或渣油可以使石油资源充分利用由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等5.1.2合成气的应用实例一、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5、合成天然气、汽油和柴油由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等二、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(未工业化)3、甲醇同系化制乙烯4、合成低碳醇5、合成乙二醇(研究开发阶段)6、合成气与烯烃衍生物羰基化产物(做了大量研究)由煤、天然气、渣油制合成气,一氧化碳的变换,脱硫等5.2由煤制合成气5.2.1煤气化过程工艺原理5.2.1.1基本反应155~156页自学。
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。
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（2）间接供热： （3）利用气化反应供热：
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
• ●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
煤气化的工艺条件：
★温度：高温有利于气化
★压强：降低压力有利于煤气化 ★水蒸气和氧气的比例 ★煤气化的煤种条件：气化用煤的性 质对煤气化有重要影响
煤气化的分类：
1.按制取煤气的热值分类：（1） 制取低热值煤气方法 （2） 制取中热值煤气方法 （3） 制取高热值煤气方法
2.按供热方式分类 ：（1）部分氧化方法
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。
油和烟尘，有效成分含量高
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★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。
谢谢观赏
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煤为原料制合成气
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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。