浅析以煤和天然气为原料的化学
2合成气(化学工艺学)解析
K P1
P CO
P3 H2
P P CH 4 H 2 O
K P2
P P CO 2 H 2 P CO P H 2 O
b.平衡组成的计算
已知条件： m原 料 气 中 的 水 碳 比 (m H2O)
CH4 P 系 统 压 力 ； T 转 化 温 度 假定：无炭黑析出
计算基准：1mol CH4 在甲烷转化反应达到平衡时，设x为按式(2-3)转化了
压力和水碳比确定后，按平衡甲烷的浓度来确定温度。一般要
求yCH4<0.005,出口温度应为1000℃ 左右。实际生产中，转
化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡温度高， 这个差值叫平衡温距。
T ＝T－Te（实际温度－平衡温度） 平衡温距低，说明催化剂活性好。一、二段平衡温距通常分 别为 10~15 ℃ 和 15~30 ℃ 。
为代表来讨论气态烃类蒸汽转化 的主要反应及其控制条件。
➢ 烃类主要进行的反应 烷烃
烯烃 CnH2n n2H2O34nCH4 n4CO2 CnH2n nH2OnCO2nH2 CnH2n 2nH2OnCO2 3nH2
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
主要反应
高温、催化 剂
( 1 ) C 4 H H 2 O ＝ C 3 H O 2 2.4 0 km 6 J o ( 2 ) C H O 2 O ＝ C 2 H O 2 4 .2 k 1 /m J
水碳比 反应温度 反应压力
➢ 温度增加，甲烷平衡含量下降，反应温度每降 低10℃，甲烷平衡含量约增加1.0%-1.3%；
➢ 增加压力，甲烷平衡含量随之增大；
➢ 增加水碳比，对甲烷转化有力；
➢ 甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行 有利
煤化工发展史
中国是使用煤最早的国家之一，早在公元前就用煤冶炼铜矿石、烧陶瓷，至明代已用焦炭冶铁。
但煤作为化学工业的原料加以利用并逐步形成工业体系，则是在近代工业革命之后。
煤中有机质的基本结构单元，是以芳香族稠环为核心，周围连有杂环及各种官能团的大分子（见煤化学）。
这种特定的分子结构使它在隔绝空气的条件下，通过热加工和催化加工,能获得固体产品,如焦炭或半焦。
同时，还可得到大量的煤气(包括合成气)，以及具有经济价值的化学品和液体燃料（如烃类、醇类、氨、苯、甲苯、二甲苯、萘、酚、吡啶、蒽、菲、咔唑等）。
因此，煤化工的发展包含着能源和化学品生产两个重要方面，两者相辅相成，促进煤炭综合利用技术的发展。
初创时期主要为冶金用焦和煤气的生产。
18世纪中叶由于工业革命的进展，英国对炼铁用焦炭的需要量大幅度地增加，炼焦炉应运而生。
1763年发展了将煤用于炼焦的蜂窝式炼焦炉(图1)，它是由耐火砖砌成圆拱形的空室，顶部及侧壁分别开有煤料和空气进口。
点火后，煤料分解放出的挥发性组分，与由侧门进入的空气在拱形室内燃烧，产生的热量由拱顶辐射到煤层提供干馏所需的热源，一般经过48～72h，即可得到合格的焦炭。
煤化工发展史18世纪末，煤用于生产民用煤气。
1792年，苏格兰人W.默多克用铁甑干馏烟煤，并将所得煤气用于家庭照明。
1812年，这种干馏煤气首先用于伦敦街道照明，随后世界一些主要城市也相继采用。
1816年，美国巴尔的摩市建立了煤干馏工厂生产煤气。
从此，铁甑干馏煤的工业就逐步得到发展。
1840年，法国用焦炭制取发生炉煤气，用于炼铁。
1875年，美国生产增热水煤气用作城市煤气。
1850～1860年，法国及欧洲其他国家相继建立了炼焦厂。
这时的炼焦炉已开始采用由耐火材料砌成的长方形双侧加热的干馏室。
室的每端有封闭铁门，在推焦时可以开启，这种炉就是现代炼焦炉（图2）的雏形。
焦炭虽是炼焦的主要目的产物，炼焦化学品的回收，也引起人们的重视。
19世纪70年代德国成功地建成了有化学品回收装置的焦炉，由煤焦油中提取了大量的芳烃，作为医药、农药、染料等工业的原料。
第一节 第3课时 煤、石油和天然气的综合利用 高一化学下学期人教版(2019)必修第二册课件
丁烷 丁烯
目的：提高轻质汽油（裂化汽油）的产量
02
石油的综合利用
三、石油的综合利用
3.石油的裂解
采用比裂化更高的温度，使其中相对分子质量较大的烃断裂成 乙烯、丙烯等小分子烃（小分子烃是有机化工的重要原料）。
C4H10 催化剂烷 丙烯
C4H10
丁烷
催化剂 C2H6＋C2H4
PART 04
04
课堂总结
以煤、石油和天然气为原料，通过化学反应获得许多性能优异的合成高分子材 料，使人类在利用自然资源的进程中前进了一大步。
随着合成材料的大量生产和使用，急剧增加的废弃物也给人类社会造成了 巨大的环境压力。
生物质资源的利用：利用物理、化学和生物方法将生物质资源转化为材料 （如木材、纸张）、燃料（如生物乙醇、生物柴油），以及基本化工原料 （如木炭、乙醇、甲醇、甲烷）等。
二、石油的成分
1.组成元素
主要含有碳和氢两种元素（碳、氢含量为97%~98%），同时 还含有少量的硫、氧、氮等元素
2.成分
主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。大部分 为液态烃；在液态烃中溶有气态烃、固态烃。
02
石油的综合利用
三、石油的综合利用
1.石油的分馏
利用原油中各组分的沸点不同进行分离（蒸发冷凝）的过程， 所得馏分是混合物。
1.煤的干馏
将煤隔绝空气加强热 使其分解的过程，叫 做煤的干馏（煤的焦 化)。
煤干馏的主要产品和用途
产品
主要成分
用途
焦炉气 出炉
氢气、甲烷、 乙烯、一氧化碳
气体燃料、化工原料
煤气 粗氨水 氨、铵盐
化肥、炸药、染料、
粗苯 苯、甲苯、二甲苯
煤制天然气技术现状
煤制天然气技术现状随着全球能源结构的多元化和清洁化发展，煤制天然气技术逐渐成为一种重要的能源转化方式。
煤制天然气是以煤为原料，通过化学反应和一系列工艺过程生产出甲烷气体的过程，对于缓解天然气供需矛盾，提高能源利用效率和降低环境污染具有重要意义。
本文将详细分析煤制天然气技术的现状和发展前景。
一、煤制天然气技术现状煤制天然气技术主要包括煤浆气化、净化、甲烷化等工艺环节。
目前，国内外已有多个煤制天然气生产基地，主要以国内大型煤炭企业和外资企业为主导。
由于技术成熟度和设备采购等方面的原因，国内煤制天然气生产成本较高，但随着企业技术改造和设备更新，生产效率不断提升，成本也在逐渐降低。
从市场需求来看，煤制天然气市场仍具有较大的发展空间。
随着环保政策的加强和天然气消费量的增长，天然气供应压力逐渐增大。
煤制天然气作为补充天然气供应不足的重要途径，市场需求稳步增长，未来市场前景广阔。
二、煤制天然气技术前景1、技术发展潜力随着科技的不断进步，煤制天然气技术将不断提高，生产成本将进一步降低。
同时，各种新型煤制天然气工艺技术的开发和应用，如煤气化联合循环、甲烷化催化剂等也将进一步提高煤制天然气的生产效率和质量。
2、技术趋势未来煤制天然气技术将更加注重环保和能效。
新型煤制天然气技术将采用更环保的工艺流程和高效节能设备，以降低污染物排放和提高能源利用效率。
此外，智能化和自动化技术的应用也将进一步推动煤制天然气产业的发展。
3、面临的挑战煤制天然气技术发展仍面临诸多挑战，如设备国产化率低、投资成本高、生产过程中产生的废水废气等环境问题等。
此外，随着新能源技术的发展，煤制天然气的竞争力也将面临严峻考验。
因此，企业需要加大科技研发投入，积极推动设备国产化和工艺流程优化，以降低生产成本和提高市场竞争力。
三、重点问题研究1、投资成本高煤制天然气项目投资成本较高，主要源于设备购置和管道建设等方面。
为降低投资成本，企业应加强设备国产化和模块化建设，提高设备利用率和减少浪费。
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展煤制天然气是一种新型的清洁能源，具有资源丰富、技术成熟、排放少的优势，被广泛应用于供热、发电、工业燃料和民用燃气等领域。
其中，煤气化后的合成气经过甲烷化反应后，可获取高品质的煤制天然气。
煤制天然气的甲烷化反应是一个催化过程，通常采用金属氧化物催化剂进行。
在过去的几十年间，煤制天然气催化剂的研究历经多次变革，时至今日，已逐渐从传统的铜系、镍系催化剂向更为高效、环保的钴系催化剂发展。
目前，国内外学者们对煤制天然气甲烷化催化剂及机理进行了大量研究，主要包括以下几个方面：1. 催化剂的表面性质催化剂的表面性质是影响其催化活性的重要因素之一，包括表面含氧量和表面活性位等。
研究表明，表面氧化物能够有效地提高催化活性，特别是那些能够与反应中间体发生氢键相互作用的氧化物，如CeO2和La2O3等。
此外，一些离子掺杂的氧化物，如Al2O3、TiO2等也具有较好的催化效果。
2. 反应机理煤制天然气甲烷化反应的机理经历了数次不同的解释。
传统的机理认为，CO和H2在催化剂表面形成吸附态，并发生水合反应生成羰基和羟基，然后在表面上相互结合经过多步反应生成CH4、CO2和H2O。
而最新的机理研究则认为，反应的关键在于CO和H2的异构化，即CO + H2 → CH3 + O，然后由CH3经过难解离的氢化反应生成CH43. 催化剂设计与改性煤制天然气甲烷化反应中，催化剂的设计与改性是提高其催化活性和稳定性的有效手段。
通常采用催化剂复合改性或载体改性的方式，如复合改性Ag-Co/Al2O3、Ni-Co/CeO2-ZrO2等都取得了良好的催化效果。
此外，纳米技术、离子掺杂和活性位控制等方法也在研究中得到了广泛应用。
总之，煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究是一个复杂而重要的研究领域，对其发展的推动有助于提高煤制气的质量和效率，促进清洁能源的应用，为实现可持续发展作出积极贡献。
天然气化工原料需求分析
天然气化工原料需求分析天然气是高热值的清洁能源，同时也是发展C1化学工业的基本原料，其下游衍生物以合成气为基础原料的产品，如合成氨、甲醇、氢气等已形成规模化生产,有力地推动了天然气化工利用的发展。
近年来，随着石油资源的日益紧缺，油价波动很大,而天然气多是签订长期合同，价格相对较稳定。
为了能源及化工原料资源多样化的需要，上海市大量引入“西气东输”天然气、东海天然气，还将建设液化天然气（LNG）接收港以进口大量天然气。
因此，有必要对天然气的化工衍生物需求进行分析,以便充分发挥天然气化工利用的社会效益与经济效益1天然气气源概况我国天然气气源情况据专家预测，我国天然气产量将快速增长，到2020年天然气产量为2001年的3.7倍。
2003年中国天然气产量为341。
28×108m3，居世界第18位，产气格局如表1。
为了改变能源结构、改善环境状况,我国正着手引进国外的LNG资源，在广东深圳建造LNG接收终端；并准备在福建、上海、河北秦皇岛等地建造LNG接收终端。
深圳大鹏湾LNG接收港，第一期工程，LNG周转量为3Mt／a,第二期工程,LNG周转量为5Mt／a。
上海LNG接收港周转量为3Mt／a，正在筹建之中1.2上海天然气气源情况目前上海天然气气源主要由两个部分组成，即东海天然气、“西气东输”天然气，几年后将有进口的LNG。
(1)东海平湖油气田天然气(2)东海平湖油气田外输干气的平均分子量为18.484，组成见表2.C3以上组分在油田已经分离出来了.C3—C4作LPG，C5作各种溶剂。
东海平湖油气田外供天然气不含硫，产量180×104m3／d（6.4×108）m3／a）。
若把外供天然气中的乙烷全部分离出来，全年只有约66kt乙烷，数量太小，实际应用有困难，经济上需慎重考虑.（2)“西气东输”天然气主要成分是甲烷，约占97%。
目前进上海的量为20×108—25×108m3／a。
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展
煤制天然气甲烷化催化剂及机理的研究进展1. 引言1.1 煤制天然气的现状和意义煤炭是我国主要的能源资源之一，煤制天然气技术是一种重要的清洁能源转化技术。
随着能源需求的增长和环境污染问题的日益严重，煤制天然气甲烷化技术受到越来越多的关注。
煤制天然气是指通过催化剂将煤气中的一氧化碳（CO）和氢气（H2）在高温下催化反应转化为甲烷（CH4），这样可以有效利用煤炭资源，减少二氧化碳的排放，实现清洁能源的生产和利用。
煤制天然气技术不仅可以提高煤炭资源的利用率，减少对天然气的依赖，还可以降低能源生产过程中的环境污染。
煤制天然气技术具有重要的意义和广阔的应用前景。
为了提高煤制天然气甲烷化技术的效率和经济性，研究煤制天然气甲烷化催化剂及机理是非常必要和重要的。
1.2 催化剂在煤制天然气甲烷化中的重要性催化剂在煤制天然气甲烷化过程中起着至关重要的作用。
煤是一种丰富的化石能源资源，但直接利用煤制取天然气需要复杂的反应步骤，其中包括气化、合成气制备和合成甲烷过程。
在这些反应过程中，催化剂的选择和设计直接影响到反应效率和产物选择。
催化剂能够提高反应的速率和选择性，降低反应温度和压力，从而降低生产成本。
煤制天然气甲烷化反应是一个多步骤复杂的反应过程，而催化剂能够促进各个步骤的进行，减少不必要的能量消耗和副反应的产生，提高反应的产物纯度和产率。
催化剂还可以调控反应的产物分布和选择性，实现对目标产品的精确控制。
通过合理设计和优化催化剂的配方和结构，可以有效控制反应的路径和产物的生成，提高甲烷的比例和纯度，减少其他副产物的生成，使生产过程更加经济高效和环保。
煤制天然气甲烷化过程中的催化剂选择和设计至关重要，对提高生产效率、降低生产成本、实现资源利用和保护环境具有重要意义。
随着科学技术的不断发展和催化剂研究的不断深入，相信将会有更多高效、环保的催化剂应用于煤制天然气甲烷化领域，促进相关技术的发展和应用。
1.3 研究目的和意义煤是一种重要的化石能源资源，在能源结构转型和清洁能源发展过程中具有不可替代的地位。
煤与天然气化工
可能发生的副反应：
CO + 3H2 ==== CH4 + H2O 2CO + 2H2 ==== CO2 + CH4 CO2 + H2 ==== CO + H2O
2CO + 4H2 ==== (CH3)2O + H2O 4CO + 8H2 ==== C4H9OH + 3H2O 2CH3OH ==== (CH3)2O + H2O
– 植物转化为化工产品过程见下图
生物质化学转化的部分实例：
⑴ 含淀粉的生物质水解发酵制麦芽糖、乙醇、丁醇 和丙酮。
⑵ 含多缩戊糖的生物质水解、发酵制糠醛。
糠醛是一种重要的基本化工原料，主要用途如下：
⑶ 生物质气化制合成气或富氢气体。 – 生物质分子组成可简单表述为CH1.5O0.7。气化反 应如下：
– 二元催化剂(Zn-Cr) 机械强度好，耐热性好，适宜操作温度为330～400℃。 抗毒性好，使用寿命长，一般为2～3年。 二元催化剂用于高压法合成。
– 三元催化剂(Cu-Zn-Al) 活性高，低温性能良好，适宜温度为230～310℃。 对硫和氯化合物敏感，易中毒，一般为1～2年。 三元催化剂用于低压法合成甲醇。
① 固定床气化炉 一般使用块状原材料，炉子上部加料、料层缓 慢下子总效率高；
缺点
– 是反应完的煤气流经煤层时发生煤的干馏，导致
煤气净化和酚水处理装置复杂。
② 沸腾床气化炉 一般使用粒径在0.5～3mm的细煤粒。
优点
– 是可连续生产，温度分布均匀，温度调节快，炉
行工业煤气化；
– 第二次是加压气化。
煤的性质不同，应选择不同的气化方法：
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术
煤制合成天然气工艺中甲烷化合成技术作者：王亚龙孙璞珠来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第02期摘要：随着经济水平的日益提升和发展，人们的生活质量得到了极大的改善，天然气作为一种高效、清洁型能源得到了有效推广和作用，随着城市化进程的不断加快，我国环保体系政策也越来越全面，天然气的消费量也在不断上涨。
但是从实际情况可以看出我国煤制天然气能源的开采受到了一定条件的限制，很难适应当前社会的发展需求。
甲烷化合成技术作为煤制天然气工艺中的重要组成部分具有重要应用价值，从物理化学角度分析，煤制天然气的主要成为是甲烷，因此技术人员要合理利用甲烷化合成技术进行煤制天然气开采研发，从不同的角度创新研究问题，有利于提高煤制天然气工艺的科学性和有效性，从而创造出更大的经济效益。
本文对煤制天然气工艺进行了基本论述，并对甲烷化合成技术的基本原理和具体应用进行了详细论述。
关键词：煤制合成天然气；工艺水平；甲烷化合成技术；基本原理；应用煤制天然气作为新型能源，一般情况下是不能直接利用的，在天然气能源转化过程中会消耗大量的资金成本，天然气在能源利用中占有较大的比重，因此煤制天然气工艺的运用需要技术人员投入足够的时间精力分析问题，总结制定出有效的方案，目前我国非催化部分氧化经过加工合成了新的工艺技术，甲烷化合成技术在资源开采过程中具有推动作用。
1 煤制合成天然气的基本论述煤制天然气主要以燃料作为能源，主要由可燃烧的低分子烃类和非烃类气体混合而成。
煤制天然气在化工产业及汽车产业中得到了广泛应用，满足了当前社会的发展需求，但是我国天然气能源的储存量相对减少，无法满足各行各业的安全运用，因此采用甲烷化合成技术已成为合成制气的必备手段。
技术人员要以煤炭作为基本原理从煤制天然气工艺的角度出发进行技术应用，为我国能源产业的发展奠定了基础条件。
2 甲烷化合成技术原理分析在煤制天然气工艺运行过程中要明确甲烷化合成技术的基本原理，然后按照基本操作流程就行转化，从而获取主要成分甲烷。
四、天然气与煤化工
6.4 煤化工的发展方向
煤的洁净化已经成为21世纪解决能源、环境问题， 发展煤化工的主导技术。它是以煤炭洗选为源头，以煤 炭气化为先导，以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心， 以煤炭转化和污染控制为重要内容的技术体系。其基本 框架是：煤炭加工（选煤、型煤、水煤浆）等；煤炭燃 烧（流态化燃烧、高效低污染粉煤燃烧、燃煤联合循环 发电等）；煤炭转化（气化、液化、燃料电池）等；污 染排放控制与废弃物管理（烟气净化、水的治理），实质是在煤加工的各个环节减少污染和 提高效率。
一. 煤气化原理
气化过程是煤炭的一个热化学加工过程。它是以煤 或煤焦为原料，以氧（空气、富氧或工业纯氧）、水蒸 气作为气化剂，在高温高压下通过化学反应将煤或煤焦 中的可燃部分转化为可燃性气体的工艺过程。气化时所
得的可燃气体为煤气，对于做化工原料用的煤气一般称 为合成气，进行气化的设备称为煤气发生炉或气化炉。
我国的煤炭利用
我们国家能源现在70%还是要靠煤（我国煤94％
集中在大别山～秦岭～昆仑山一线以北地区）。但是我 国在煤炭开采这个领域问题相当严重，煤开采过程中造 成环境的破坏、资源的浪费、人员的伤亡。煤炭利用效 率低、污染严重。要改变这个状态，一方面要在煤的先 进发电方面做工作，另一个方面就是把煤转化成其他的 东西，比如转化成油，转化成化工产品。
碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。
不同煤的元素组成和发热值
燃料 碳／％ 氢／％ 氧和氮／％ 低发热量
泥煤 60-70 5-6
26-38
838010500
褐煤 70-80 5-6
16-27
1050016700
烟煤 80-90
4-5
6.2-16.7
2090029300
无烟煤 90-98 1-3
天然气制甲醇与煤制甲醇的区别
浅谈天然气制甲醇与煤制甲醇的区别摘要：天然气制甲醇和煤制甲醇是我国目前主要产甲醇工艺，但是随着经济的发展，各种资源的短缺，煤和天然气的产量存在了差异，这就直接导致甲醇的产量和主要生产工艺的选择。
本文将从天然气和煤产甲醇各自的利弊进行分析，探究甲醇未来生产道路。
关键词：天然气煤甲醇利弊分析一、天然气制甲醇与煤制甲醇各自的利弊经济飞速发展的当下，甲醇以及其下游、上游产品的需求量在不断的增加，制甲醇的方法工艺也日渐增多，然而煤制甲醇和天然气制甲醇这两种工艺依旧是最主要的制造生产甲醇的重要工艺手段。
这两种生产工艺可以说是各有千秋。
本文就从生产工艺、建设成本、生产成本、产品质量以及发展前景对这两个主要制甲醇工艺予以比较。
在生产工艺方面，煤制甲醇总体是一个气化、变换、低温甲醇洗、甲醇合成及精馏、空分装置地过程。
煤制甲醇，是以煤和水蒸气为原料生产甲醇，在这个过程中得先把煤制成煤浆，通过加入碱液调整煤浆的酸碱度，使用棒磨机或者球磨机对原煤进行煤浆气化，相比之下球磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少，在这个过程中排出的废水中含有一定量的甲醇和甲醇精馏废水，这些废水可以充分利用在磨浆水；气化就是煤浆与氧气部分氧化制的粗合成气，在这个过程中会产生co、co2等有害气体；接下来是灰水处理；变换的过程就是把co转化成h2；在这个过程会产生大量的杂质；低温甲醇洗，这一过程是把制的甲醇的硫化物和杂质等脱除；甲醇合成及精馏的过程其实就是把制的甲醇进行再次净化和优化。
煤制甲醇工艺整个过程相对于复杂，在生产过程中产生的杂质比较多，操作难度比较大，杂质多就导致甲醇纯度相对比较低，合成的粗甲醇中杂质种类和量都比天然气甲醇多，因此精馏难度也较大。
天然气制甲醇的主要原料是天然气，甲烷是天然气的主要部分，此外还存在少量的烷烃、氮气与烯烃。
以非催化部分氧化、蒸汽氧化等方法进行生产甲醇，蒸汽转化法作为应用最广的生产方法，它的生产环境是管式炉中在常压或者加压下进行的，在催化剂的催化下，甲烷与水蒸气进行反应，生成甲醇以及二氧化碳等混合气体。
(完整word版)浅析煤化工和石油化工的区别
浅析煤化工和石油化工的区别一、原料石油化工是以石油和天然气为原料生产石油产品和石油化工产品的加工工业，目的是将石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气、油田气、天然气等充分利用。
石油化工的突出特点是化学品品种极多、范围极广。
煤化工是以煤为原料生产各类化学品的加工工业，目的是实现煤炭能源的综合利用。
煤化工的突出特点是用化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产物而后深加工。
传统煤化工是把煤干馏生产焦炭，副产物为焦炉煤气和煤焦油，主要是为了配合钢铁行业，一般合成氨工艺也归为传统煤化工行业。
现代煤化工是把煤通过液化、气化、加氢等先进手段转化为合成气、精细化工产品等，其发展方向主要有：一、煤制烯烃；二、煤制天然气；三、煤制油；四、煤制乙二醇；五、煤制精细化工。
二、产品石油产品主要包括各种燃料油（汽油、煤油、柴油等）和润滑油以及液化石油气、石油焦碳、石蜡、沥青等。
生产这些产品的加工过程常称为炼油。
炼油提供的原料油进一步化学加工，第一步是对原料油和气进行裂解，可生成乙烯、丙烯、苯、二甲苯等为代表的基本化工原料。
第二步是以基本化工原料生产多种有机化工原料（约200种）及合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）。
煤化工产品主要有炼焦化学品、氨、甲醇、尿素、各类材料、人造石油、有机化工产品（通过碳一化学合成）等。
三、转化路线下图为石油的转化路线：下图为煤的转化路线：(完整word版)浅析煤化工和石油化工的区别四、综述煤化工和石油化工看似是两个完全不同的资源条件之下的不同产业，但两者的工艺途径和关键技术是有相通之处的。
煤气化所产生的煤气经过净化分离以及成分调整以后就可以作为后续的化工原料合成气，之后的工艺流程就和石油化工的工艺流程类似。
煤化工所生产的产品同样可以用于与石油化工原料产品类似的工业用途，可以理解成是殊途同归。
煤化工在石油化工产品结构调整、发展精细化工方面，开发具有特殊性能、技术密集型新产品和新材料方面具有更大的优越性。
21世纪以煤和天然气为原料的C1化学
21世纪以煤和天然气为原料的C1化学0.前言最近世界原油价格急速上涨，己达20美元／桶。
影响原油价格的因素很复杂。
对今后原油价1／2。
因此，易燃烧，至8倍，C1的合成气则含有较高的碳。
下面，笔者拟就21世纪世界以煤和天然气为原料的C1化学的发展趋势作一些阐述，并对我国C1化学的发展提一些建议。
1.国内外发展趋势1.1合成氨生产煤炭气化已有150多年的历史，气化方法达70～80种。
开发新一代煤炭气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是今后发展煤化工的基础。
综合分析各国煤炭气化技术的特点，其发展趋势是：（1）增大气化炉的断面，以提高其产量；（2（3（4。
另外，CO+H2超过95将大大节省制造费用，其炉膛利用效率也比传统的德士古气化炉高，是很有发展前途的，它的开发成功，将会进一步促进我国煤气化工业的发展。
目前已实现工业化的以天然气为原料生产合成气技术有部分氧化法和蒸汽转化法。
部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，目前已较少采用。
蒸汽转化法又有一段蒸汽转化法，加热型两段蒸汽转化法和换热式两段转化法之分。
一段转化法由于流程短，投资省，应用最广泛。
加热型两段转化法第·一段用蒸汽转化，第二段用纯氧或富氧作气化剂，但用于制氨时可用空气替代纯氧作气化剂，同时又可减少一段炉的负荷，节省高镍合金钢，故广泛应用于制氨。
换热式两段转化工艺最有发展前途。
其二段转化炉出口高温气体热量供一段炉所需的热量，故可大幅度减少燃料天然气的热用量，存在的问题是副产蒸汽量减少。
但从节能的角度来看，这种方法最有竞争能力，是今后大型装置的主要1.2仍有改进因此单程转化率低，大量未转化的合成气需要循环，使操作费用相当昂贵；（b甲醇合成过程反应热的移出及利用尚有赖于反应卫程学的问题妥善解决；（4）传统的催化剂对硫过分敏感，增大了合成气脱硫的费用。
为了降低造气费用，国外正在研究甲烷（或天然气）直接氧化制甲醇及甲醛。
加拿大、前苏联、日本都有研究，但均停留在小试阶段，目前尚无法与间接法竞争，估计实现工业化还需经过一段相当长时间的工作。
天然气化工与煤化工
煤资源与组成
煤（coal）是蕴藏在地下的固态有机可燃矿物经过复杂的 生物化学、物理化学和地球化学作用，经过漫长地质年代 的天然煤化作用而生成的。 煤类型划分: 腐殖煤、腐殖腐泥煤和腐泥煤。 腐殖煤可分为褐煤、烟煤和无烟煤，是近代煤综和利用和 化学加工的主要煤种。
煤资源
世界煤的资源十分丰富，占世界可燃矿物资源的第一位约 为15万亿吨。 中国在西汉时期（公元前 206 年至公元 25 年）人们已开始 地下采煤，并用于冶铁。 中国煤炭资源主要集中在晋、陕、内蒙及新疆地区。 1995年末世界煤炭资源可采储量为10316亿吨，其中中国 为1145亿吨，占世界总储量的11.1%，居世界第三位。
甲烷直接合成含氧化合物
CH4+O2 →HCHO+H2O 近年来采用固体催化剂得到单程收率 5-8% 的甲醛。如果能将收率提高到20% 或单程收率达 10% ，那么这个过程将具 有重要意义。
甲烷直接氧化制甲醇
2CH4+O2 →2 CH3OH
多种催化剂已被实验，结果都不理 想，目前最好的结果仍是无催化剂 的均相反应，俄罗斯的一位学者进 行了中试，得到60%的选择性和4%的 转化率。
在制得合成气后，则可进一步合成氨与尿素、甲醇、 高级醇、汽油、柴油等液体燃料以及其它一碳化工产 品。 例如，合成氨与尿素的反应式如下：
N 3H 2 2 （氨基甲酸氨）
2NH3
CO2
2NH3
NH2COONH4
NH2COONH4
(NH2 )2CO(尿素） H2O
由合成气生成甲醇的反应式：
甲烷经合成气的化学转化与系列产品
水蒸气重整制合成气 (传统) CH4 + H2O → CO + 3 H2 （ Δ H=227 KJ/mol）强吸热反应， 反应温度 900oC ，反应炉处要燃烧一定量的天然气， 同时，反应过程必须使用过量的水以阻止催化剂失活。 天然气直接部分氧化制合成气: CH4 + 1/2O2 → CO + 2H2 （Δ H=－35 KJ/mol）放热反应
【技术】煤制天然气四种气化技术选型探讨
【技术】煤制天然气四种气化技术选型探讨以煤为原料生产化工产品的煤气化技术很多，按照气固相之间相接触的方式不同，可将煤气化工艺分为三类，分别有固定床气化、气流床气化和流化床气化工艺。
自20世纪50年代加压煤气化技术实现工业化以来，随着科技的发展，煤气化技术也日趋先进和成熟。
目前已成功开发了煤种适应性广、气化压力高、生产能力大、气化效率高、污染少的多种新一代煤气化工艺。
煤气化技术的选择，必须根据项目所在地的原料特性、技术风险、投资、能耗进行综合比较，通过企业自己的实力与产品定位，通盘考虑、审慎决策。
总之，没有最好的气化方案，只有最适合的气化方案。
选择成熟、合理的气化方案必将产生更大的经济、环保与节能减排效益。
本文选取具有代表性的、工艺成熟、应用广泛的气流床和固定床气化技术：Shell方案、提质+E-gas方案、碎煤加压气化方案以及碎煤熔渣加压气化（BGL）方案，重点从原料适应性、气化规模、技术可靠性、投资及能耗方面进行分析论证，选择合适的煤气化技术方案，以提高项目的技术可靠性、经济性，降低投资风险。
1原料煤适应性比较不同的煤气化工艺要求有不同煤种特性。
项目拟使用的煤种性质见下表。
不同煤种有不同的适应工艺。
从上表可以看出，原料煤全水和内水含量较高，煤种特性为灰分适中（空气干燥基灰含量为15.36%，质量分数）、灰熔点较低（流动温度1220℃）。
①Shell气化方案对煤质的适应性较广，本项目的灰含量为15.36%，对采用膜式水冷壁的气化炉来说较为有利。
②E-gas水煤浆气化要求原煤成浆性指标D≤10，根据煤炭成浆性计算得到其收到基原煤成浆性指标，属于较难成浆的煤种。
如采用水煤浆气化，可先对原料煤进行提质干燥，得到的半焦产品制得水煤浆的浓度为63%。
③碎煤加压气化供煤条件较苛刻，要求块煤以5～50mm的粒度进料，一般要求热稳定性≥70%，黏结指数≤4。
综上所述，从各气化工艺的要求的煤质来看，除了E-GAS水煤浆气化须采用褐煤提质满足成浆性要求，其他气化工艺均适应该煤种。
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浅析以煤和天然气为原料的化学
作者：金贞玉
来源：《理科爱好者·教育教学版》2011年第01期
摘要：未来一段时间，天然气将成为世界能源的重要支柱之一。
天然气是清洁能源，热值高，易燃烧，污染少，是优质的民用和工业燃料，也是生产合成气的理想原料。
当天然气价格适宜时，以天然气为原料生产化工产品，建设投资省，具有很强的市场竞争能力。
我国与世界情况略有不同，天然气价格高。
因此在利用和开采上都受到一定限制。
我国煤炭资源较丰富，煤炭价格便宜，因此，在一次性能源利用中，煤炭一直占70％以上。
众所周知，C1化学的起始原料为富含一氧化碳和氢气的合成气。
以天然气和煤为原料都能生产富含一氧化碳和氢气的合成气。
所不同的是，以天然气为原料生产的合成气含有较高的氢气；而以煤为原料生产的合成气则含有较高的碳。
关键词：C1化学；甲醇；合成气；天然气；合成氨
[中图分类号]G633.8[文献标识码]C[文章编号]1671-8437(2011)01-0033－02 一国内外发展趋势
1甲醇及含氧化合物的生产
1.1甲醇
甲醇是一种重要的基本有机原料，也是C1化学的起始化合物。
在基本有机原料中，甲醇仅次于乙烯、丙烯和苯而居第四位。
为了降低造气费用，国外正在研究用甲烷直接氧化制甲醇及甲醛。
加拿大、前苏联、日本对此都有研究，但均停留在小试阶段，目前尚无法与间接法竞争，估计实现工业化还需经过一段相当长时间的工作。
在甲醇合成反应器和催化剂方面的研究工作也取得了一些突破，较有成效的有：
(1)Dat／t／Makee合成新工艺
这种工艺的特点是使用了耐硫催化剂，采用管式低温合成塔，比传统合成塔大大提高了空速。
(2)浆态合成甲醇反应器
早在70年代中期，美国化学系统公司就开始了浆态相合成甲醇的研究，通过5～8t／d的中试装置，成功地实现了连续运转，已进入了实用化阶段。
该反应器有效地改善了合成过程的传热，使反应基本上在等温下操作，合成原料气通过新设计的环形气体分布器进入反应器，在保持高浓度催化剂浆液悬浮的同时，又保持了紧密的气／液接触，改进了传质。
(3)气固一固滴流流动反应器
气固一固滴流流动反应器是一种新型反应系统。
它集催化剂的催化作用和吸附剂的吸附作用于同一反应器，在进行合成反应的同时，进行产品的吸附分离，产品甲醇一经生成，即被吸附剂吸附，使合成反应平衡不断向产品方向转移，从而克服了化学平衡的限制，CO的单程转化率已接近100％，这样循环操作就可以取消。
(4)耐硫催化剂
最近日本公害资源研究所开发了一种新的Pd系合成甲醇催化剂。
据称无需深度脱硫即可直接用于合成气的甲醇合成。
这种新型催化剂以带状云母作为载体。
它是一种具有层状结构物的矿物。
层与层之间有Ni离子。
这种矿物具有溶胀性和离子交换性。
这种耐硫催化剂就是通过离子交换法使Pd载入载体中取代Ni离子而制得的。
1.2合成其他含氧化合物
(1)甲醇碳基化制醋酸及醋酐
甲醇碳基化制醋酸及醋酐是近年来C1化学的重大进展，美国和英国均已实现了工业化。
碳基化主要采用锗络合催化剂，助催化剂为碘化物。
(2)甲醇碳基化制甲酸甲酯，再水解制甲酸
德国Huls公司以甲醇和CO在叔二胺与乙烷作用下进行加压碳基化反应制得甲酸甲酯，转化率为80.7％，选择性达99.4％。
同时，该公司还开发了避免甲酸甲酯再酯化而制得无水甲酸甲酯的新工艺。
(3)合成气制甲基叔丁基醚
采用多组份催化剂，可从合成气制含60％异丁醇和40％甲醇的混合物，异丁醇脱水成异丁烯，从而可完成由合成气直接制取甲基叔丁基醚。
(4)气相法合成乙醇
日本乙化学组合有关企业和研究所，目前已完成每日2.2kg的小试，在筛选催化剂的基础上，对以Rh／SiO2，为母体的催化剂中添加各种金属对催化剂中Rh进行修饰，发现添加能促进CO解离的金属可提高催化剂活性，添加能促进加氢能力的金属可提高生成乙醇的活性和选择性。
小试证明，采用复合式催化剂时，乙醇选择性可达70％，乙醇时空收率为250g／h。
(5)甲醇制醋酸乙烯
美国哈康(Halcon)公司曾进行过从甲醇与醋酸出发制取醋酸乙烯的研究开发。
该工艺是首先将醋酸转化成醋酸甲酯。
再进一步转化成二醋酸亚乙酯，经热分解后得到醋酸乙烯和醋酸，但距工业化实用阶段还有一定距离。
2合成氨生产
2.1以煤为原料的合成气生产
煤炭气化已有150多年的历史，气化方法达70-80种。
开发新一代煤炭气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是今后发展煤化工的基础。
另外，国内正在自行开发多喷咀水煤浆气化炉，技术及设备均立足于国内，将大大节省制造费用，其炉膛利用效率也比传统的德士古气化炉高，是很有发展前途的，它的开发成功，将会进一步促进我国煤气化工业的发展。
2.2以天然气为原料的合成气生产
目前已实现工业化的以天然气为原料生产合成气技术有部分氧化法和蒸汽转化法。
部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，但目前已采用较少。
用天然气两段转化制合成气，含氢量高但碳量不足。
因此一段转化炉采用副产的二氧化碳作为气化剂来增碳。
不仅可改善合成氨的氢碳比，同时减少了工厂二氧化碳的排放，这也是值得推广的一种工艺技术。
3合成烃类
3.1甲醇裂解制烯烃
为了应付未来的石油危机，各国对甲醇裂解制烯烃的研究工作已进行了多年。
主要研究方向是抑制生成甲烷和高级烷烃的选择性，提高烯烃选择性。
美国飞马(Mobil)公司开发成功了ZSM-34沸石催化剂，甲醇转化为烯烃的选择性达到80％。
德国BASF公司在日产It的中试中发现钙沸石具有良好的性能，在500～550℃下甲醇转化率为100％，乙烯加丙烯的选择性大于
60％。
日本用磷酸钙改性HZSM-5沸石，在600C下甲醇转化率为95％～100％，乙烯十丙烯的选择性达。
1.3.2合成气制烯烃
目前，合成气制烯烃已成为费托合成化学中新的研究方向之一。
并且一些研究结果已显示出明显的工业化前景。
据报道，有的研究已取得了低碳烯烃收率接近70g／m3合成气的结果。
前景尽管是诱人的，但离实际工业化尚有一定距离，为了解决这些问题，一些科研单位在改进催化剂方面作了大量研究工作，发现采用碱改性ZSM担载Fe-MnO催化剂，其烯烃的选择性达到了50％以上。
二对发展我国C1化学的几点建议
面对21世纪高科技发展和我国加入WTO的挑战，我国以煤和天然气为原料的C1化学也应当而且必将有所发展，有所进步。
为此，笔者特提出如下建议。
1建立以天然气为原料、以甲醇为主体的C1化学基地
前已述及，按现行甲醇和汽油市场价格，甲醇作为汽车的燃料，既有明显的经济优势，又有很好的环境保护效果。
在天然气资源丰富的地区，以国产设备为基础，适当引进国外先进技术建立年产45万、甲醇的大型装置，以甲醇为基础原料。
一方面向醋酸、醋片、醋酸乙烯等下游产品发展；另一方面，可在附近幅射建设甲醇贮、运和甲醇燃料添加站，把烧甲醇汽车逐步推向市场。
2建立煤、电、化联合企业集团
21世纪是环保世纪。
为了改变现有燃煤电站锅炉排放烟气的严重污染情况，借鉴德国吕恩、美国冷水和普拉昆曼等1GCC联合循环发电示范厂运行经验，在煤炭产地附近利用廉价煤为原料。
集中煤、电、化各方面力量，建立煤制气、联合循环发电和生产化工产品的联合示范企业集团，应当是21世纪初期我国的一项重点工作。
煤、电、化联合示范装置的建立，不仅能解决烟气排放污染问题，又能提高能源利用效率，还可回收硫磺和CO2等资源，使资源得到较好的综合利用。
3积极开发合成气制
乙二醇和合成气及甲醇制烯烃技术，并建立示范装置福建物构所开发了合成气制乙二醇技术，并和天津大学合作，在天津有机化工厂进行了扩大试验，有较好的经济效益。
甲醇及合成
气制烯烃技术，也已由大连化物所、清华大学等进行了多年试验，取得了接近世界水平的成果。
按目前的油价和烯烃价格，甲醇制烯烃的预期经济效益，已与以石脑油和轻柴油为原料制烯烃大体相近。
因此，建议选择合适的地点建设相应示范装置，为工业化打好基础。
4积极进行煤制油技术开发工作。