合成气工艺
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。
天然气制合成气的工艺流程
天然气制合成气的工艺流程
嘿，朋友们！今天咱来聊聊超酷的天然气制合成气的工艺流程。
想象一下，天然气就像一群调皮的小精灵，它们要开始一场奇妙的变身之旅啦！首先呢，这些小精灵们被送进了一个大大的“魔法屋”，这就是转化炉啦！在那里呀，它们要经历高温的洗礼，就如同在火热的舞台上尽情舞蹈，这可真刺激啊！温度高达好多好多度呢，厉害吧！
接着呢，在这高温环境下，天然气和水蒸气手拉着手，开启了化学反应的大冒险。
就好像两个好朋友一起去探索未知的世界一样，它们相互作用，产生了一氧化碳和氢气这对好伙伴。
这化学反应简直太神奇了，不是吗？
然后呢，这些合成气就像是刚刚收获了新力量的勇士，准备去大显身手啦！它们可以被送去制造各种各样我们生活中需要的东西，哇，那作用可老大了！你说这多牛啊！
咱再想想，如果没有这个工艺流程，那会怎么样呢？我们的生活是不是会少很多便利和精彩呢？肯定会啊！所以说这个天然气制合成气的工艺流程真的是太重要了，太了不起了！
我们应该感谢那些科学家和工程师们，是他们让这些神奇的变化能够发生。
他们就像是幕后的魔法师，默默地为我们创造着更美好的生活呢！这工艺流程真的是人类智慧的结晶，让我们的生活变得更加丰富多彩。
我觉着啊，这个工艺流程就是科技进步的一个超棒的例子！咋样，是不是很有意思呢，朋友们？。
合成气的制备方法
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)。
煤气化合成气净化工序工艺流程
煤气化合成气净化工序工艺流程引言煤气化合成气净化工序是指通过煤气化工艺将煤转化为合成气，并对合成气进行净化处理，以提高合成气的纯度和稳定性，保证合成气的质量，以便用于后续的利用。
本文将介绍煤气化合成气净化工序的工艺流程，旨在提供一个清晰的工艺参考。
工艺流程概述煤气化合成气净化工序的工艺流程主要包括除尘、脱硫、脱氮和脱碳等净化步骤。
其中，除尘主要是去除煤气中的颗粒物，脱硫是去除煤气中的二氧化硫，脱氮是去除煤气中的氮氧化物，而脱碳则是去除煤气中的二氧化碳。
除尘步骤除尘是煤气化合成气净化工序中的第一步，其主要目的是去除煤气中的颗粒物，以防止颗粒物对后续设备和催化剂的损害，并提高合成气的纯度。
除尘步骤通常包括以下几个过程：1.预处理：将煤气中的大颗粒物先行去除，以减轻后续处理设备的负荷。
2.除尘器：采用除尘器将煤气中的细颗粒物去除，常见的除尘器有电除尘器、布袋除尘器和湿式除尘器等。
3.净化：除尘后的煤气进行净化处理，以进一步提高气体的纯度。
脱硫步骤脱硫是煤气化合成气净化工序中的重要步骤，其主要目的是去除煤气中的二氧化硫，以减少二氧化硫对环境和设备的危害。
脱硫步骤通常包括以下几个过程：1.吸收剂准备：选择合适的吸收剂，并将其与煤气进行接触，使二氧化硫被吸收。
2.吸收器：在吸收器中，煤气与吸收剂进行接触，并被吸收剂吸收二氧化硫。
3.脱附：吸收剂中的二氧化硫通过脱附过程被分离出来，以得到可再生的吸收剂。
脱氮步骤脱氮是煤气化合成气净化工序中的重要步骤之一，其主要目的是去除煤气中的氮氧化物，以减少氮氧化物对环境的污染。
脱氮步骤通常包括以下几个过程：1.催化剂还原：使用合适的催化剂还原氮氧化物，将其还原为氮气。
2.分离：将还原后的氮气与其他气体进行分离，以获取纯净的氮气。
脱碳步骤脱碳是煤气化合成气净化工序中的最后一步，其主要目的是去除煤气中的二氧化碳，以提高合成气的氢气含量和催化剂的稳定性。
脱碳步骤通常包括以下几个过程：1.吸收剂准备：选择适当的吸收剂，并将其与煤气进行接触，以吸收二氧化碳。
合成气的生成
3.甲烷水蒸气转化催化剂 甲烷水蒸气转化催化剂
（1）为什么要使用催化剂:
无催化剂时要在1300℃才有满意的速率，该温度大量 甲烷要裂解。
（2）常用催化剂： 工业上一直采用镍催化剂(最便宜，活性高)，并添加一些助催化剂，如铝、 镁、钾、钙、钛、镧、鈰等金属氧化物。 • 催化剂应该具有较大的镍表面。提高镍表面的最有效的方法是采用大比 表面的载体，为了抑制烃类在催化剂表面酸性中心上裂解析碳，往往在 载体中添加碱性物质中和表面酸性。
2.4脱硫方法及工艺 脱硫方法及工艺
脱硫有干法和湿法两大类 1.干法脱硫 干法脱硫 此类脱硫方法又分为吸附法和催化转化法。 吸附法是采用对硫化物有强吸附能力的固体来脱硫，吸附剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁、 分子筛等。 催化转化法是使用加氢脱硫催化剂，将烃类原料中所含的有机硫化合物氢解，转化成易于脱 除的硫化氢，再用其他方法除之。加氢脱硫催化剂是以Al2O3为载体负载的CoO和MoO3，亦称 钴钼加氢脱硫剂。使用时需预先用H2S或CS2硫化变成Co9S8和MoS2才有活性。 钴钼加氢转化 后用氧化锌脱除生成的H2S。因此，用氧化锌- 钴钼加氢转化-氧化锌组合，可达到精脱硫的目 的。 2.湿法脱硫 湿法脱硫 湿法脱硫剂为液体，一般用于含硫高、处理量大的气体的脱硫。按其脱硫机理的不同又分为 化学吸收法、物理吸收法、物理-化学吸收法和湿式氧化法。 化学吸收法是常用的湿式脱硫工艺。有一乙醇胺法（MEA）、二乙醇胺法（DEA）、二甘 醇胺法（DGA）、二异丙醇胺法（DIPA）、以及近年来发展很快的改良甲基二乙醇胺法 （MDEA）。物理吸收法是利用有机溶剂在一定压力下进行物理吸收脱硫，然后减压而释放出 硫化物气体，溶剂得以再生。主要有冷甲醇法（Rectisol），此外还有碳酸丙烯酯法（Fluar） 和N-甲基吡啶烷酮法（Purisol）等等。冷甲醇法可以同时或分段脱除H2S、CO2和各种有机硫， 还可以脱除HCN、C2H2、C3及C3以上气态烃、水蒸气等，能达到很高的净化度。 物理-化学 吸收法是将具有物理吸收性能和化学吸收性能的两类溶液混合在一起，脱硫效率较高。 常用的 吸收剂为环丁砜-烷基醇胺（例如甲基二乙醇胺）混合液，前者对硫化物是物理吸收，后者是 化学吸收。湿式氧化法脱硫的基本原理是利用含催化剂的碱性溶液吸收H2S，以催化剂作为载 氧体，使H2S氧化成单质硫，催化剂本身被还原。再生时通入空气将还原态的催化剂氧化复原， 如此循环使用。湿式氧化法一般只能脱除硫化氢，不能或只能少量脱除有机硫。最常用的湿式 氧化法有蒽醌法（ADA法）。
合成气生产工艺
合成气生产工艺
合成气是一种由氢气（H2）和一氧化碳（CO）组成的混合气体，通常用于化学合成、燃料生产和其他工业过程。
合成气的生产工艺主要有煤气化、重油蒸气改制和生物质气化等多种方法。
以下是其中两种主要的合成气生产工艺的简要介绍：
1.煤气化工艺：
煤气化是通过高温、高压条件下将固体煤转化为合成气的工艺。
主要步骤包括：
a.煤的预处理：煤在煤气化之前通常需要进行破碎、粉碎和脱硫等预处理，以提高气化效率。
b.煤气化反应：将预处理后的煤与气化剂（通常是水蒸气和空气或氧气的混合物）在高温高压反应器中反应，产生合成气。
c.气体清洁：合成气中可能含有杂质，需要通过气体清洁设备去除硫化物、氮氧化物等有害成分。
2.重油蒸气改制工艺：
这是一种将重质石油馏分转化为合成气的工艺。
主要步骤包括：
a.热裂解：通过加热重质石油馏分，使其分解为较轻的烃类物质。
b.蒸气改制反应：将热裂解产生的烃类物质与水蒸气在催化剂的作用下发生改制反应，生成合成气。
c.气体净化：清除合成气中的杂质，如硫化物、氮氧化物等。
这两种工艺是实现合成气生产的常见方法，选择使用哪种工艺通常取决于原料的类型和可获得的资源。
此外，生物质气化、焦炭气化等方法也在一些特定情境下被应用。
合成气是一种重要的工业中间体，在合成燃料、化学品和其他产品方面有广泛的应用。
化学工艺学 第 2 章 合成气
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.5 转化反应工艺流程及转化炉
燃料用天然气 11
8 9 过 热 蒸 汽
5
2
1 3
一段转化
4
二段转化
对流段
7 10 蒸汽 空气 原料天然气 锅炉给水 转化气去变换 6
氢氮气来自合成
天然气蒸汽转化工艺流程
1、钴钼加氢反应器；2、氧化锌脱硫槽；3、对流段；4、辐射段（一段炉）；5、二段转化炉；6、第一废热锅炉；7、批二废热 锅炉；8、汽包；9、辅助锅炉；10、排风机；11、烟囱
图解法或迭代法求解x,y
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
水碳比 反应温度 反应压力
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
2.1 合成气的制取
2.1.1 烃类蒸汽转化
2.1.1.1 甲烷蒸汽转化反应
甲烷蒸汽转化反应的热力学分析： c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
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，对甲烷转化有利； 甲烷蒸汽转化在高温、高水碳比和低压下进行有利
立式圆筒，内径约3米，高约13米；壳体材质 为碳钢，内衬不含硅的耐火材料，炉壳外保温。
上部有燃烧空间的固定床绝热式催化反应器。
合成气的生产工艺与设备概论
合成气的生产工艺与设备概论背景介绍合成气是一种由氢气和一氧化碳组成的混合气体，广泛用于化工、石油和能源等行业。
在工业生产中，合成气通常通过合成气生产工艺和设备进行制造。
本文将介绍合成气的生产工艺以及常用的合成气生产设备。
合成气的生产工艺煤炭气化工艺煤炭气化是一种常用的合成气生产工艺，它通过在高温、高压和缺氧的条件下处理煤炭，产生合成气。
煤炭气化工艺主要包括以下步骤：1.煤炭预处理：将煤炭进行粉碎和干燥，以提高气化效率。
2.煤气化反应：在气化炉中，煤炭在高温下与氧气反应，产生合成气。
气化反应可以分为两种类型：固体气化和流化床气化。
3.合成气净化：合成气中含有杂质和有害物质，需要通过净化设备去除。
常见的净化方法包括压力摩擦水洗、低温洗涤和吸附等。
4.合成气的使用：合成气可以用于炼油、化工和发电等行业。
根据不同的需求，合成气可以进一步加工制成甲醇、合成油和合成烯烃等产品。
重油加氢工艺重油加氢是另一种常见的合成气生产工艺，它通过将重油与氢气在催化剂的作用下进行反应，生成合成气。
重油加氢工艺主要包括以下步骤：1.重油预处理：将重油进行加热和脱盐处理，以提高反应效率。
2.加氢反应：将经过预处理的重油与氢气在加氢催化剂的存在下进行反应，产生合成气。
3.合成气净化：类似于煤炭气化工艺中的净化步骤，合成气需要经过净化设备去除杂质和有害物质。
4.合成气的使用：合成气可以用于炼油厂、石化厂和电力厂等行业，用于生产燃料、化工原料和发电等。
生物质气化工艺生物质气化是一种新兴的合成气生产工艺，它通过将生物质材料（如木材、秸秆和农作物废弃物）在高温条件下气化，产生合成气。
生物质气化工艺主要包括以下步骤：1.生物质预处理：将生物质材料进行切碎和干燥处理，以提高气化效率。
2.气化反应：将经过预处理的生物质材料在气化炉中进行高温反应，生成合成气。
生物质气化主要采用固定床气化和热解气化两种方式。
3.合成气净化：合成气需要通过净化设备去除杂质和有害物质，以满足后续加工和利用的需要。
2合成气(化学工艺学)解析
天然气蒸汽转化工艺流程
1、钴钼加氢反应器；2、氧化锌脱硫槽；3、对流段；4、辐射段（一段炉）；5、二段转化炉；6、第一废热锅炉；7、批二废热
K P1
PCO
P3 H2
P P CH 4 H2O
[ (x y)(3x y)3 ]( p )2 (1 x)(m x y) 1 m 2x
KP2
P P CO2 H2 PCO PH2O
y(3x y) (x y)(m x
y)
图解法或迭代法求解x,y
c.影响甲烷蒸汽转化反应平衡组成的因素
水碳比 反应温度 反应压力
二段转化的化学反应：
2H2+O2=2H2O(g) △H0298= -482.99kJ/mol 2CO+O2=CO2 △H0298= -565.95kJ/mol CH4+O2=CO+3H2
2.1.1.4 转化反应的工艺条件
a. 压力 通常为3~4MPa
采用加压条件的主要原因：
降低能耗
能量合理利用
提高余热利用价值
➢ 氢气的主要来源有：气态烃类转化、固体燃料 气化和重质烃类转化
➢ 气态和液态烃类主要采用蒸汽转化和部分氧化 法，固体燃料主要采用间歇气化法。
2.1.1 烃类蒸汽转化
合成氨的生产需
要高纯氢气和氮气， 以天然气为原料的气 态烃类转化过程，经 济效益最高。
天然气主要成份为甲烷(CH4)， 还含有乙烷、丙烷及其它少量烯 烃等，其中也有极少量的S等对 催化剂有害的元素。一般以甲烷
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
n
3n
n
CnH2n 2 H2O 4 CH4 4 CO2
煤气化合成气净化工序工艺流程
煤气化合成气净化工序工艺流程煤气化产生的合成气中含有大量的杂质气体和固体颗粒物，需要进行净化处理，以满足后续气体处理和利用要求。
主要的净化工序包括除尘、脱硫、脱苯和脱氨等步骤。
首先进行的是除尘工序，通过旋风除尘器和电除尘器等设备将合成气中的固体颗粒物进行去除，提高气体的纯净度。
接下来进行的是脱硫工序，利用脱硫剂和催化剂等设备将合成气中的二氧化硫等硫化物去除，减少对环境和设备的腐蚀。
紧接着是脱苯工序，利用吸附法或催化氧化法将合成气中的苯和其他有机物去除，提高气体的清洁度和燃烧性能。
最后进行的是脱氨工序，通过吸附剂和催化剂等设备将合成气中的氨和其他氮化合物去除，减少对后续工艺和设备的影响。
通过以上的工艺流程，可以将煤气化产生的合成气进行有效的净化处理，得到清洁的合成气，满足不同用途的要求。
煤气化合成气净化工序工艺流程与技术装备一直是煤化工领域的重点和难点，它直接影响到气化合成气的质量和净化效果。
现代工艺流程中，煤气化合成气净化工序已经成为不可或缺的一环。
下面继续介绍一些相关的内容。
除尘工序是合成气净化的第一步。
由于煤气化过程中，煤气中会带有一定数量的灰尘颗粒和其他固体杂质。
为了防止这些固体杂质对设备和后续工艺的影响，需要将其进行有效地去除。
除尘工序通常采用旋风除尘器、电除尘器等设备，通过物理或静电作用，将悬浮在气体中的颗粒固体捕集下来，从而使气体达到净化的要求。
紧接着是脱硫工序。
煤气化合成气中的硫化氢、二氧化硫等硫化物是一种有害杂质，对环境、设备和后续催化剂都会造成严重的影响。
因此需要进行脱硫处理。
目前，常见的脱硫方法有化学吸收法、催化氧化法、生物脱硫法等。
通过使用氢氧化钠、氧化铁和纳米催化剂等材料来对合成气进行脱硫处理，从而减少硫化氢和硫化物的含量。
脱苯工序是为了去除含有苯和其他有机物的杂质。
苯是一种具有强烈臭味和毒性的有机化合物，是煤气化合成气中的常见有害成分。
苯的存在不仅会对环境造成污染，还会对后续工艺和催化剂起到破坏作用。
天然气制备合成气
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CO H 、2等混合气，其主反应为:2243H CO O H CH +=+,mol /206298KJ H =∆Θ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： 2243H CO O H CH +⇔+，mol /206298KJ H =∆Θ222442H CO O H CH +⇔+，mol /165298KJ H =∆Θ222H CO O H CO +⇔+，mol /9.74298KJ H =∆Θ可能发生的副反应主要是析碳反应,它们是:242H C CH +⇔，mol /9.74298KJ H =∆Θ22CO C CO +⇔，mol /5.172-298KJ H =∆ΘO H C H CO 22+⇔+，mol /4.131-298KJ H =∆Θ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.倘若操作条件不适当，析碳反应严重,生成的碳会覆盖在催化剂内外表面，致使催化剂活性降低，反应速率下降。
二氧化碳转化为合成气的方法
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。
合成气制取
CO H2 C H2O 131.46kJ / mol (3) 还原
影响因素：温度、压力、气体组成(水碳比)
烃类析碳难易程度的判断：温度越高，析碳越易； 同一烷烃中，碳数越多，析碳反应愈易发生。
析碳危害
炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降低催化 剂活性，使甲烷转化率下降而使出口气中残余 甲烷增多。
还原后才能使用，卸出前必须钝化
还原：还原剂CO 或H2 反应：NiO+H2=Ni＋H2O 钝化: 空气 2Ni+O2=2NiO 强放热反应 中毒：H2S 、COS、 CS2、 硫醇、噻吩；砷、氯 运行指标：总硫、氯根含量分别小于0.5ppm
三、二段转化反应
目的
1 将一段转化气中的CH4继续转化； 2 加入空气提供合成氨反应需要的N2； 3 燃烧部分转化气中的氢气为转化炉供热。
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1.08107T 2
2.298
备注： 此公式属经验公式，来源于试验，
平衡常数与温度有关。
平衡组成的计算
不同生产规模的装置，一段转化炉的管子数量 不同，年产30万吨合成氨，有88根转化管。
材质：耐热合金钢管 φ71~122mm，长10~12m，壁厚11～18 mm
二段转化炉
2H2+O2=2H2O CO+O2=CO2
①二段转化炉的作用 甲烷进一步转化; 调节H/C比 ②二段转化炉的结构 碳钢制立式圆筒，内衬不含 硅的耐火材料，炉壳外保 温，内径约3米，高约13米
合成气的生产工艺与设备
合成气的生产工艺与设备合成气是一种重要的工业原料和能源源，广泛应用于化工、石化、冶金、能源等领域。
本文将介绍合成气的生产工艺与设备。
1. 合成气的定义和组成合成气，又称合成气体，是由一氧化碳、二氧化碳和氢气组成的气体混合物。
其化学式可以表示为CO + H2。
合成气可通过多种途径制备，常见的方式包括煤气化、重油加氢和生物质气化等。
2. 煤气化工艺煤气化是一种将固体煤转化为气体燃料的工艺，也是合成气的主要生产途径之一。
煤气化的过程包括煤的预处理、煤分解和气体的净化三个主要阶段。
煤的预处理主要是煤的粉碎和干燥。
将煤粉碎成适当的颗粒大小，可以增加反应表面积，提高煤的转化效率。
煤的干燥可以降低煤的含水量，减少水蒸气对反应的干扰。
煤分解阶段是将煤在高温下进行热解，产生合成气。
常见的煤气化反应有气化和部分氧化两种方式。
气化反应是在缺氧或过氧化学环境中进行，产生一氧化碳和氢气。
部分氧化是在有限氧气供应下进行，产生二氧化碳和氢气。
气体净化是将合成气中的杂质物质去除，得到高纯度的合成气。
常见的净化方法包括变压吸附、分子筛吸附、冷凝和洗涤等。
3. 重油加氢工艺重油加氢是利用氢气将重油分子进行加氢裂解生成合成气的工艺。
该工艺主要分为催化剂选择、加氢反应器和氢气供应系统三个部分。
催化剂选择是重油加氢的关键环节。
合适的催化剂可以提高反应效率和产气率。
常见的催化剂包括镍基催化剂和钼基催化剂等。
加氢反应器是重油加氢的核心设备。
重油在加氢反应器中与氢气进行反应，产生一氧化碳和氢气。
加氢反应器通常采用固定床反应器或流化床反应器。
氢气供应系统是重油加氢工艺中的关键组成部分。
氢气的供应影响着反应的进行和产气效果。
常见的氢气供应方式包括外部供氢和内部循环供氢两种。
4. 生物质气化工艺生物质气化是利用生物质作为原料，通过高温和缺氧气氛下进行催化反应，产生合成气的工艺。
该工艺主要包括预处理、气化和气体净化三个过程。
生物质的预处理是将原料生物质进行粉碎和干燥等处理，以提高反应速率和产气效果。
合成气生产甲醇工艺设计流程
合成气生产甲醇工艺设计流程1.原料准备：选择合适的原料，如天然气或煤炭。
确保原料的质量稳定，控制其含硫、含氮、含灰等杂质含量。
2.气化反应：将原料进行气化反应，以产生合成气。
常见的气化方法包括煤气化、重油气化、生物质气化等。
气化反应需要提供足够的热量和催化剂，控制反应条件和产物组成。
3.气体净化：将气化产生的合成气进行净化处理，去除其中的硫化物、碳酸盐、碱金属和重金属等杂质。
常用的净化方法包括吸附、脱硫、脱水等。
4.合成气制甲醇反应：将净化后的合成气进行催化反应，制造甲醇。
常见的催化剂有金属氧化物、助剂等。
反应条件包括温度、压力、催化剂量等。
5.产物分离：将反应产物进行分离和纯化，得到纯净的甲醇产品。
常见的分离方法包括蒸馏、吸附、结晶等。
6.废气处理：处理反应过程中产生的废气，去除其中的二氧化碳、一氧化碳、可燃物等有害物质。
常用的处理方法包括逆流吸收、催化燃烧等。
7.能源回收：利用余热、余压等能源进行回收和再利用，提高能源利用效率。
常见的能源回收设备有余热锅炉、废热发电机组等。
8.产品储存和输送：将甲醇产品储存起来，并通过输送管道或车辆进行运输。
9.工艺优化和改进：根据实际生产情况，对工艺过程进行优化和改进，提高产量、质量和能源利用效率。
这可以包括改进反应器设计、优化催化剂选择、改进废气处理方法等。
10.安全控制和环境保护：在工艺设计中，要重视安全控制和环境保护。
采取相应的安全措施，防止爆炸、中毒等事故的发生，同时做好废气治理工作，减少对环境的影响。
以上是一个合成气生产甲醇的工艺设计流程，每个步骤都需要详细的操作和技术要点。
在实际生产中，还需要根据具体情况进行具体的工艺优化和改进。
这样才能保证甲醇的生产工艺稳定、高效，并确保产品的质量和环境保护的要求。
合成气
表5-2
固定床层煤气发生炉中燃料层的各区特性
为了保证温度波动不致过大，各步经历的时间应尽量缩短，一般 3min完成一个工作循环。 缺点：非制气时间较多，生产强度低，而且，阀门开关频繁，阀 件易损坏，因而工艺较落后。 优点：只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。
2. 固定床连续式气化制水煤气法：德国鲁奇公司开发。
2.合成气应用新途径
（1）将合成气转化为乙烯或其他烃类，然后再进一步加工成化 工产品； （2）先合成为甲醇，然后再将其转化为其他产品； （3）直接将合成气转化为化工产品。
表5-1
工业煤气的组成，%/（燃烧为焦碳）
(1)空气煤气：以空气为气化剂制得。 含大量的氮，一定量的一氧化碳和少量二氧化碳。 (2)发生炉煤气（混合煤气） ：以空气为主要气化剂,与适量的蒸汽混合进 行气化制得。 含有一定量的CO 、Ｎ２和少量的CO２以及一些由蒸汽分解所制得的氢。 (3)水煤气：以蒸汽为气化剂制得。 主要含有一氧化碳和氢、只含少量的氮。 (4)半水煤气： 半水煤气的气化剂为适量空气(或富氧空气)与水蒸气。 是分阶段制得空气煤气和水煤气，然后将两者按一定比例配合，当混 合气中„H2十CO)与N2之比接近3.1：1～3．2：1，即含N2为21％～22%时、 称为半水煤气。
5.1
概 述
合成气：一氧化碳和氢气的混合物，英文缩写是Syngas。H2与
CO的比值随原料和生产方法不同而异，其H2／CO(摩尔比)由1 ／2 到3／1。 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。
原料：多种多样。 C1化工技术：利用合成气转化成液体和气体燃料、大吨位化工
产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。 CH3OH等参与反应的化学。
天然气制备合成气 催化部分氧化法 工艺流程
天然气制备合成气催化部分氧化法工艺流程下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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四合成气系化学品
由合成气可以生产一系列的化学品。
1.氨及其产品：合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
最主要的合成气化学品，是用合成气中的氢和空气中的氮在催化剂作用下加压反应制得的氨。
氨加工产品有尿素、各种铵盐(如氮肥和复合肥料)、硝酸、乌洛托品、三聚氰胺等。
它们都是重要的化工原料。
合成氨的生产分为三部分：
造气——原(燃)料通人空气(氧气)和蒸汽，汽化成为水煤气(半水煤气)，该粗原料气由氢气、氮气、二氧化碳、一氧化碳和少量硫化氢、氧气及粉尘组成，原料气经废热锅炉回收热量后存于气柜；
变换净化——气柜来的原料气通过电除尘器除去粉尘进入气压机加压，经脱硫(脱除硫化氢)、变换(将一氧化碳转化为氢和二氧化碳)、脱碳(吸收脱除二氧化碳)后，再次加压进入铜洗塔(用醋酸铜氨液)和碱洗塔(用苛性钠溶液)进一步除去原料气中的一氧化碳和二氧化碳(含量降至十万分之三以下)，获得纯氢气和氢气混合气体；
合成——净化后的氢氮混合气(H2：N2＝3：1)经压缩机加压至30～32MPa进入合成塔，在铁触媒存在下高温合成为氨。
生产是在密封、高压、高温下连续进行的。
2.甲醇及其产品：甲醇是合成气化学品中第二大产品，是一氧化碳和氢气在催化剂作用下反应制得的，其用途和加工产品十分广泛。
甲醇羰基化制得醋酸，是生产醋酸的主要方法，甲醇羰基化法是以甲醇、CO为原料合成乙酸。
所用催化剂最初是Co配合物。
1970年，美国Monsanto公司开发了CH3I促进的RhI3的催化剂体系，并使之工业化。
Rh工艺的优点在于反应压力相对较低(10～25 bar pco)，温度适中(175℃)，选择性>99%，没有副产品生成，产品纯度达食品级、药典级；甲醇经氧化脱氢可得甲醛，进一步可制得乌洛托品，后两者都是高分子化工的重要原料。
由醋酸甲酯羰基化生产醋酐，被认为是当前生产醋酐最经济的方法,1983年,美国田纳西伊斯曼公司建立了一个年产226.8kt（5亿磅）的工厂。
此外，正在开发的尚有通过二醋酸乙二醇酯制醋酸乙烯，由甲醇生产低碳烯烃，由甲醇同系化生产乙醇，由甲醇通过草酸酯合成乙二醇等工艺。
以天然气为原料生产甲醇，大多采用蒸汽一段转化，低压合成，三塔精馏的技术，
工艺过程：以天然气为原料，采用中压蒸汽转化制甲醇合成气中、低压合成甲醇，三塔精馏制取精甲醇的工艺。
工艺装置共分以下四个工序：
（1）造气工序
a天然气脱硫
在一定的温度、压力下，天然气通过氧化锰脱硫剂及氧化锌脱硫剂，将天然气中的有机硫、H2S脱至1PPM以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求，其主要反应为：COS+MnO →MnS+CO2；H2S+MnO→MnS+H2O；H2S+ZnO→ZnS+H2O
b 烃类的蒸汽转化
烃类的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，得到合成甲醇的原料气。
这一过程为吸热过程故需外供热量，转化所需的热量由转化炉辐射段燃烧燃料气提供。
在镍催化剂存在下其主要反应如下：CH4+H2O→CO+3H2+Q;CO+H2O→CO2+H2+Q (2)压缩工序
压缩工序包括原料气压缩、合成气压缩和循环气压缩。
由造气工序来的转化气，经合成气压缩到一定的压力，与合成工序来的循环气混合，进入循环气压缩机升压后返回合成系统。
(3)合成工序
甲醇合成是在一定的压力下，在催化剂的作用下，合成气中的一氧化碳，二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为：
CO+2H2=CH3OH+Q;CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q.
在甲醇合成过程中，尚有如下副反应；
2CO+4H2=（CH3）O+H2O；2CO+4H2=C2H5OH+H2O；4CO+8H2=C4H5OH+3H2O。
（4）精馏工序
粗甲醇中杂质种类较多，为了制备合格精甲醇产品，必须将杂质除去。
在工业生产中，主要是利用各组份的沸点不同，用精馏的方法将甲醇与其它组份分开，也就是同时并且多次地运用部分汽化和部分冷凝的方法，以达到完全全分离混合液中各组分的连续操作过程。
为完成此过程，我们采用三塔精馏流程，在预蒸馏塔中除去溶解性气体用低沸点杂质。
在加压塔及常压塔中除去水及就沸点杂质，从而制得合格的精甲醇产品。
3.费托合成产品：
合成气在铁催化剂作用下加压反应生成烃，也可发展为生产汽油和丙酮、醇等低沸点产品。
费—托法合成可将合成气转化成各种不同链长的烷烃和烯烃。
当然，如果需要，也可将合成气生产其他液体产品，如甲醇、氨或二甲醚。
费—托法合成典型的是将合成气经过铁基或钴基催化剂作用转化为液态烃。
工艺过程在中温（200℃～300℃）和中压（1～4 MPa）下进行。
这种方法是1923年由德国科学家Frans Fischer和Hans Tropsch发明的，简称费托（FT）合成。
费托合成技术1932年首先在德国实现工业化，到1939年，德国的9套FT装置已达到每天生产1.2万桶产品。
费托合成技术工业化生产经过几十年的沉浮，在20世纪90年代开始步入新的发展轨道。
石油资源逐渐减少与劣质化的趋势和天然气探明可采储量的持续增加，使GTL再次成为大石油公司关注的焦点。
1993年，壳牌在马来西亚Bintulu的GTL工厂装置投入运营；2002年，BP在美国阿拉斯加州Nikiski的试验装置投入运营；2003年，康菲公司在美国俄克拉何马州Ponca城的试验装置开工；同年10月，壳牌在卡塔尔的该公司第二套GTL项目签约。
2004年7月，埃克森美孚与卡塔尔政府签约，在卡塔尔北部的Ras Laffan投资70亿美元，建设世界上最大的GTL项目，并计划于2011年开始运营。
4.氢甲酰化产品
即羰基合成的产品，包括直链和支链的C2～C17烯烃与合成气进行氢甲酰化反应的产品。
羰基合成生成醛，再进一步催化加氢制得醇。
它们是制增塑剂的重要原料。
羰基合成法是在烯烃的双键引入一个醛基，从而增加一个碳链的反应。
又称氢甲酰化反应，醛氢化即得醇。
羰基合成法经历了高压法，中压法，低压法。
高压法催化剂为Co(CO)8，中压法CoH(CO)3PR3，低压法RhH(CO)(PR3)3。
60年代，Wilkinson等研究开发了一种膦改性的Rh配合物催化剂，70年代，铑膦催化体系成功地工业化给羰基合成工艺带来巨大改变，这一成就被誉为合成史上划时代的进步。
与传统的Co催化剂比较，Rh催化剂选择性高(n∶i=10∶1)，反应条件温和(2020kPa，80～120℃)。
1976年，采用英国Devy公司、Johnson Matthey公司和美国UCC公司联合技术的Pone年产13.6×104 t丁醛装置顺利投产。
低压羰基合成工艺具有反应条件温和、设备简单、高效、高产率、催化剂容易回收等特点，因而发展迅速。
1980年，用Rh催化剂生产的氢甲酰化产品不到10%，而到1995年，几乎80%的氢甲酰化产品的生产是用Rh催化剂〔7〕。
目前，对Rh催化剂的改进、研究仍在
进行，例如以P()3为配位体的水溶性催化剂1984年已在工厂使用，类似的还有
Ph2P为配位体的催化剂体系〔8〕。
为改进催化剂的回收、增加选择性，固定的Rh催化剂系统也在发展。
此外，正在开发中的尚有用合成气直接合成乙二醇、乙醇、醋酸、1,4－丁二醇等重要化工产品。