( 化工工艺学综述)由煤制合成气综述
化工工艺学第五章煤的气化资料
六阶段循环时间分配表
阶段名称
吹风阶段 蒸气吹净阶段 上吹制气阶段 下吹制气阶段 二次上吹阶段 空气吹净阶段
3 min循环/s
40～50 2
45～60 50～55 18～20
2
4 min循环/s
60～80 260ຫໍສະໝຸດ 70 70～90 18～202
在上吹制气阶段，让空气与水蒸气一起进入气化炉，这样不仅能制 得含氮的水煤气(半水煤气)，而且可适当提高炉温，提高生产能力。
发生炉结构组成： 炉体、加煤装置、 排灰装置
发 生 炉 中 各 层 特 点
煤气化的物理化学基础
气化反应化学平衡 煤气化就过程而言包括煤的干馏和干馏半焦与气化剂的气化反应。
煤的干馏反应相对较快，而干馏半焦的气化反应较慢。参与反应的 气体可能是最初的气化剂，也可能是气化过程的产物。煤中少量元 素 氮 和 硫 在 气 化 过 程 中 产 生 了 含 氮 和 含 硫 的 产 物 ， 主 要 是 NH3 、 HCN、NO、 H2S、COS、CS2等。煤干馏半焦中主要成分是碳，故 讨论平衡反应时通常只考虑元素碳的气化反应。
4） 压力对气化炉生产能力的影响 提高生产能力（气化强度提高，反应速率加快，碳的转化率较高）
5） 压力对煤气产率的影响 降低（气体体积减小，煤气中二氧化碳含量高）
6） 压力对煤气输送动力消耗的影响 节省煤气输送的动力消耗，减少煤的运输费用
固态排渣移动床加压气化炉
鲁奇炉(Lurgi) 采用氧气-水蒸气或空气-水蒸
水煤气
水煤气是由炽热的碳和水蒸气反应所生成的煤气，主要由 CO和H2组成。燃烧时呈蓝色，所以又称为蓝水煤气。
碳与水蒸气反应作为强吸热反应，需提供水蒸气分解所需的 热量，一般采用两种方法：
化学工艺学综述
煤制合成气的生产过程1概述1.1合成气的简介合成气系指一氧化碳和氢气的混合气，英文缩写Syngas。
合成气中的H2和CO的比值随原料和生产方法的不同而异，其中H2/CO（摩尔比）由（1/2~3/1）。
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。
制造合成气的原料是多种多样的，许多含碳资源如煤、天然气、石油馏分、农林废料、诚实垃圾等均可用来制造合成气。
尤其是“废料”的利用具有巨大经济效益和社会效益，大大地拓宽了化工原料来源，所以发展合成气有利于资源优化利用，有利于化学工业原料路线和产品结构多元化发展。
利用合成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。
凡包含一个碳原子的化合物，如CH4、CO、CO2、HCN、CH3OH 等参与反应的化学，称为C1化学，设计C1化学反应的工艺过程和技术称为C1化工。
自从20世纪70年代后期以来，C1化工得到世界各国极大重视，以天然气和煤炭为基础的合成气转化制备化工产品的研究广泛开展，已经和将有更多C1工业过程实现工业化，今后，合成气的应用前景越来越宽广。
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H/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）：以降低一氧化碳，提高氢气的含量。
1.2、合成气的工业应用合成气的用途广泛,廉价清洁, 是实现绿色化工、合成液体燃料和优质冶金产品的基础。
9化工工艺学-第九章-煤的化学加工
万亿 trillion
我国是煤炭资源丰富的国家之一，目前已探明可采储量为 1145×108t，约占世界可采储量的11.5%(天然气2.8×1012m3，约 占世界的1.5%)。主要分布在华北、西北以及西南、华东地区， 其中无烟煤、烟煤(炼焦煤、长焰煤、不粘煤)占64%以上。 随着勘探工作的发展，煤炭储量还在增加。
气作气化剂，生产低热值的发生炉煤气用作工业煤气。
用块状煤，固态排渣。气化炉常为圆形，下有转动炉箅， 燃料从上部加入，气化剂由下向上逆流导出。 炉内从上到下分为煤干燥、干馏、气化、燃烧层。煤首先 干燥，温度升高到350℃后开始热解，有干馏产物析出，最
终在1000℃以上进行气化反应。
《化工工艺学》第9章 煤的化学加工
9.1.2 煤的转化利用
煤的转化利用可分为气化、液化和焦化。 ① 气化是将 煤变成水煤气或 发生炉煤气，然 后作燃料或化工 原料；② 液化是 将煤变成芳烃、 烷烃、脂肪烃等 油品；③ 焦化是 炼焦，同时得到 焦油、煤气，或 称部分液化和部 分气化。
焦炭 煤焦化 煤焦油 焦炉气
电石 粗苯精制 制氢
乙炔 BDO 二甲醚 烯烃
《化工工艺学》第9章 煤的化学加工
煤气化反应动力学
另外，CO2还原反应(3)的速度方程可表示为：
C CO2 2CO 160.9kJ / mol
k1 CCO2 dnc mc dt 1 k2 CCO2 k3 CCO
可以看出，当CO2浓度很高时反应近似为零级反应；当 CO2 浓度很低时，生成的CO浓度也很低，反应近似为一级反应。 气化过程的水煤气反应(4)、(5)的反应速率方程为：
化学工艺学第5章 合成气的生产过程
工艺条件—反应压力
反应压力： 3.5～ 4.0MPa
采取加压原因 ① 节省动力消耗 ② 提高传热效率 ③ 提高过热蒸汽的余热利用价值
工艺条件—反应温度
反应温度
①一段转化炉出口温度
中型合成氨 1.8MPa，760℃
大型
3.2MPa，800℃
出口温度尽可能不要高。
②二段转化炉出口温度 平均温距增大 △ T＝T-TP，
蒸汽转化法 Steam reforming
CH4 H2O CO 3H2 H(298K) 206 kJ / mol
部分氧化法 Partial oxidation
CH4 1 / 2O2 CO 2H2 H (298K) 35.7 kJ / mol CH4 CO2 2CO 2H2 H (298K) 247 kJ / mol
T
2.0814103 T
1.8737 107 T2 11.894
陈五平 《无机化工工艺学》
lg
KP2
2.183 T
0.09361 lg
T
0.632103 T
1.08107 T2 2.298
平衡组成的计算
已知条件： m 原料气中的水碳比 (m H2O )
CH 4 p 系统压力；T 转化温度 假定：无炭黑析出
p=3.5MPa、T=800℃
反应压力影响
16
14
甲 12 烷 10 平 衡8 含6 量4 ％
2
0
1.4
2.8
3.5
反应压力 MPa
水碳比＝2、T＝800℃
压力增加，甲烷平衡 含量也随之增大。
在烃类蒸汽转化方法 的发展过程中，压力 都在逐步提高，主要 原因是加压比常压转 化经济效果好。
合成气的制备及应用研究
合成气的制备及应用研究一、概述合成气是由一定比例的一氧化碳和氢气组成的混合气体，可被广泛应用于化学工业、能源领域和合成化学等领域，因此，合成气的制备和应用一直备受关注。
二、合成气的制备技术1. 煤制气煤制气是最早用于制备合成气的技术之一。
该技术的原理是将煤通过高温气化反应，产生一氧化碳和氢气混合气体。
2. 天然气重整天然气重整是一种在高温和高压下，将天然气转化为一氧化碳和氢气混合气体的技术。
该技术需要大量的热量来提供反应所需的能量。
3. 生物质气化生物质气化是一种以生物质为原料制备合成气的技术。
该技术的原理是将生物质通过高温和压力下的气化作用，生成一氧化碳和氢气混合气体。
4. 液化石油气重整液化石油气重整是一种以液化石油气为原料制备合成气的技术。
该技术的原理与天然气重整相似，在高温和高压下将液化石油气转化为一氧化碳和氢气混合气体。
三、合成气的应用1. 化工行业合成气可以用于合成各种化学品，例如甲醇、合成氨、丙烯、乙二醇等。
2. 能源行业由于合成气可以被用作燃料，因此它被广泛地用于供热和发电等领域。
3. 合成化学合成气可以被用于合成化学品，例如合成蜡、合成尼龙、合成橡胶等。
4. 煤化工行业煤是制备合成气的主要原料之一，因此，合成气被广泛应用于煤化工行业。
例如，合成气可以被用于生产合成天然气、合成油等。
四、合成气的发展趋势目前，合成气在化学工业、能源领域和合成化学等领域中应用广泛。
随着技术的不断进步，合成气的制备技术将得到更好的发展和应用。
同时，随着石油资源的日益减少，对煤、天然气等非化石能源的需求将不断增加，因此合成气将会得到更广泛的应用。
总之，合成气的制备和应用是一个复杂而广泛的领域。
随着技术的不断进步和应用需求的不断扩大，合成气的发展前景将会更加广阔。
煤化工煤制气可研报告
煤化工煤制气可研报告煤是我国重要的一种能源资源，但也是造成环境污染的主要来源之一。
为了更有效地利用煤资源，并减少煤炭对环境的危害，煤化工煤制气技术成为了一个备受关注的研究方向。
本文对此进行了详细的探讨和分析。
一、煤制气概述煤制气技术是指通过煤的气化过程，将其转化为一种易于储存和运输的可燃气体。
它主要包括生产合成气和水气两种方法。
其中，生产合成气常用的工艺是煤气化，其主要成分是一氧化碳和氢气；水气法则是通过高温和压力下，将水和煤反应，生成气体。
这两种方法都可以制备出高品质的气体燃料，目前在能源利用领域得到了广泛的应用。
二、煤制气技术的优点1.大量减少对环境的污染煤制气工艺可以将煤中的杂质和固体物质去除，从而大大减少了煤的燃烧所产生的污染物，尤其是二氧化硫和氮氧化物的排放。
通过对煤性质的调控，还能够减小气化过程中产生的温室气体，从而达到环保节能的效果。
2.多样性的能源更换煤制气可转化为相对更为清洁的能源，如甲醇、乙醇、丁醇等，满足了市场上多种不同气体能源需求的同时，能够更快的话开发和采用可再生的能源技术。
三、煤制气技术的应用1.化工工业煤化工产业包括了高分子材料、烃类化合物等，还包括了生产农药、染料和合成纤维等。
煤化工业将煤制气技术和催化技术结合起来，可以生产出多种有机和无机化合物，满足了化工各个领域的需求。
2.能源领域天然气和原油是目前世界能源消耗的主要来源，然而煤化工煤制气技术可以用于制备高品质的气体燃料，成为新能源领域的利器。
四、煤制气技术存在的问题1.设备成本高煤制气工艺过程所需的设备包括气化炉、催化转化装置和分离杂质的设备等，需要投入大量资金。
2. 工艺难以控制煤的气化过程需要进行高温、高压的反应，整个反应过程难以控制，而且反应时间也难以预测。
3.煤炭资源短缺煤制气技术过程对煤炭资源需求量巨大，煤炭资源的供应短缺将会对其产生影响。
五、结论综上所述，煤制气技术虽然存在着一定的问题，但拥有着多样的应用价值，在能源消耗、环境保护、化学品生产等许多领域都有着广泛的适用。
煤制合成气1
萜烯：萜烯简称萜，是一系列萜类化合物的总称，是 分子式为异戊二烯的整数倍的烯烃类化合物。萜烯是 一类广泛存在于植物体内的天然来源碳氢化合物，可 从许多植物，特别是针叶树得到。
甾族化合物(steroid) 名称源于希腊文stereos，意为固 体。中文名“甾”字是象形字，上面“ <<< ”表示三 个支链，“田”字表示有四个稠合环。
9.名词解释：MTG、MTO、MTA？
MTG:甲醇制汽油 MTO：甲醇制烯烃 MTA：甲醇制芳烃
10.列举一种合成气应用新工艺，简述之？
合成C1~C4的低碳混合醇，可作为汽油的掺烧 燃料，也可脱水制烯烃；
与烯烃衍生物羰基化：不饱和化合物中的双键 可进行羰基合成反应，催化剂为羰基钴或铑的 配位化合物。
低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有 利于CH4生成。
煤气化的反应条件
温度
一般操作温度在1100℃以上
压力
一般为2.5～3.2MPa。
水蒸气和氧气的比
H2O/O2比值要视采用的煤气化生产方法来定 。
煤气化的生产方法及主要设备
操作方式
反应器类型
固定床 流化床 气流床 熔融床
间歇式 连续式
1.固定床间歇式气化制水煤气法
操 作 方
固 定 床
式间
：歇
间 歇 法 和
法 （ 蓄
连热
续法
法）
1.固定床间歇式气化制水煤气法
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
此法由德国鲁奇公司开发
现代煤气化制合成气的工艺
保 效果好 … 。谢 尔工 艺排放 的硫 氧化物 、 粉 尘的含 量很少 ， 并且此项 工艺使 用 的干法 除 尘 ， 灰水 处理 的运 行体 系非 常
２ 两种 工艺 特点 比对
２ ． １ 气化炉 出 口气体 的成 分对 比
在使用同等质量 的煤质过程 中， 谢尔 粉煤气化与德士古 水煤浆气化产 出的煤 气 ， 谢 尔煤 气化 工艺 的有效 气体 成分
（ Ｈ ＋Ｃ Ｏ） ， 占比为 ８ ９ ％ 以上 ， 而 德士古煤 气化 工艺有 效组 成成分 （ Ｈ ： ＋Ｃ Ｏ ） 的 占比为 ７ ９ ％上 下 ， 有效成分谢 尔工艺显
关键词 ： 气化炉 ； 合成气 ； 煤化工 中图分类号 ： Ｔ Ｑ ５ ４ ６ 文献标 识码 ： Ｂ 文章 编号： １ ０ ０ ８— ０ ２ １ Ｘ（ ２ ０ １ ４ ） ０ ５—０ １ ０ ５一 Ｏ ２
我国富煤贫油少 气 的能源结 构价格 贵 ， 而 且供 量 不 足 ； 以天 然 气作 合成 氨 原 料， 装置投资省 、 能耗 低 、 成 本最 低 ， 但 从储 采 量来 看也是 不 现 实的 ； 以煤作原料 ， 在几 十年的发展过程 中 ， 煤气化技 术 已 经历经 了几代 的革新 ， 煤气化制合成技术 也得到 了长远 的发 展 。 目前 ， 我 国大型煤化项 目引人 的煤气 化技术属于加 压气
能够将一组或者多组 的烧嘴 关闭 ， 可对 合成 气产 量做调 节。 第三 ， 粗煤气 中气 比不高 ， 使用 在合 成氨生产过程时 ， 需要在 工序变换的过程 中加入一定数 量的水蒸 气 ， 用来保 持变换反 应信号 的运行。第 四， 对称 式多烧嘴 ， 具 有较好的混合效 果 ， 同时碳转化率在 ９ ０ ％ 以上 。第 五 ， 具 有较 高 的气 化效率 ， 此 产品中包含的有效气 体分量较 高 ， 而二 氧化 碳的浓 度较 低 ， 基 本上没有 甲烷气体 、 酚类 物质 以及焦 油 的产生 。第六 ， 环
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由一氧化碳和氢气组成的混合气体，通常用作化工原料或燃料。
合成气的生产工艺通常包括煤气化、重油催化裂解或天然气蒸汽重整等方法。
以下是一种典型的合成气生产工艺：1. 煤气化：这是最常见的合成气生产方法，通过高温和压力下将煤转化为合成气。
首先，煤被粉碎成细粉，并加入蒸汽或氧气以促进气化反应。
然后，通过高温气化炉将煤粉暴露在高温气氛中，使其转化为一氧化碳和氢气的混合气体。
2. 重油催化裂解：这种方法是利用重油或柴油来生产合成气。
首先将重油加热至高温，然后引入催化剂以促进分解反应，产生一氧化碳和氢气。
3. 天然气蒸汽重整：这是利用天然气生产合成气的方法。
天然气首先通过蒸汽重整反应器，经过高温和压力处理产生一氧化碳和氢气。
生产合成气的设备通常包括气化炉、催化裂解装置或蒸汽重整反应器等。
这些设备需要具备高温、高压和催化剂等特性，以促进气化或重整反应的进行。
总之，合成气是一种重要的工业原料和燃料，其生产工艺和设备需要具备高温、高压和催化剂等特性，以确保高效率的合成气生产。
合成气在化工、石化和能源领域有着广泛的应用，它可以被用作燃料、合成化学品、润滑油和其他化工产品的原料。
由于其多种用途和重要性，合成气的生产工艺和设备一直是广大化工企业和研究机构关注的焦点。
在合成气的生产过程中, 控制气化过程的温度、压力、气氛等参数对于合成气的产率和质量至关重要。
气化反应需要高温（通常在1000℃以上）和高压（通常在20-30个大气压），这就需要设备具备很强的耐高温、耐腐蚀和耐压能力。
气化炉一般采用高温合金钢制造，内衬耐火材料（如铬铝砖）以抵御高温、腐蚀和机械磨损。
此外，气化反应还需要通过控制氧气或蒸汽的进气速率和气氛成分来实现反应的均匀性和高产率。
为了做到这一点，相关的配气系统和电控系统也是必不可少的。
而在重油催化裂解法中，需要催化剂和催化裂解装置。
催化剂一般采用钼、镍、镁等金属氧化物和硅铝酸盐等复合物，以促进重油分解并提高合成气产率。
煤制气方法的技术现状及工艺研究
煤制气方法的技术现状及工艺研究煤制气是一种利用煤作为原料进行气化反应，生成合成气的工艺方法。
合成气通常包括一定比例的一氧化碳和氢气，可以用作化工原料、液体燃料和燃料气。
煤制气技术在我国有着悠久的历史，是我国能源工业的重要组成部分。
随着现代科技的发展，煤制气技术也在不断更新和完善，本文将对煤制气方法的技术现状及工艺研究进行探讨。
一、煤制气方法的技术现状煤制气技术的发展可以追溯到19世纪初，早期的煤气是通过热解煤炭产生的，主要应用于照明和取暖。
随着工业化的进程，煤气的用途逐渐扩大，煤气化技术也得到了进一步的发展。
目前，煤制气方法主要包括水煤气法、干馏法和焦化气法。
1. 水煤气法水煤气法是一种利用水蒸气和煤炭进行气化反应的方法，生成一氧化碳和氢气的混合气体。
水煤气法有着悠久的历史，是早期煤制气技术的主要方法之一。
在水煤气法中，煤炭被加热到高温下，与水蒸气反应生成合成气。
水煤气法的优点是可以生产高热值的合成气，适用于工业领域和城市燃气供应。
2. 干馏法干馏法是指在没有外部氧气和水蒸气的条件下，利用高温将煤炭分解产生气体的方法。
这种方法通常应用于实验室和小规模生产中，主要用于研究煤炭的成分和性质。
干馏法产生的气体中含有大量的一氧化碳和氢气，但也含有一定量的硫化氢和苯等有毒成分。
3. 焦化气法焦化气法是利用炼焦炉生产焦炭的副产品焦炉煤气进行气化反应，生成合成气的工艺方法。
焦化气法产生的焦炉煤气中含有一氧化碳、氢气和少量的甲烷、氮气等成分，可以用作城市燃气供应和工业用气。
以上几种煤制气方法各有优缺点，目前在工业生产中一般采用水煤气法和焦化气法。
这些方法在能源利用、环境保护和经济效益等方面都有一定的挑战和改进空间。
二、煤制气工艺研究的发展方向1. 煤气化的高效能利用煤气化是一种能将煤炭转化为可燃气体的技术，但传统的煤气化工艺存在煤气化效率低、渣化效率低等问题。
未来煤气化工艺应致力于提高能源利用率，减少能源浪费，提高煤气化效率和渣化效率。
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
化学工艺学课件——08合成气概述
化 学 工 程 与 工 艺 教 研 室
化 学 工 艺 学 电 子 教 案
5.1.1 合成气的生产方法
• (1)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，该法制得的合成 气中H2／CO比值理论上为3，有利于用来制造合 成氨或氢气；用来制造其他有机化合物(例如甲醇、 醋酸、乙烯、乙二醇等)时此比值需要再加调整。 近年来，部分氧化法的工艺因其热效率较高、H2 ／CO比值易于调节，故逐渐受到重视和应用，但 需要有廉价的氧源，才能有满意的经济性。近年来 开展了二氧化碳转化法的研究，有些公司和研究者 已进行了中间规模和工厂的扩大试验。
5.1.3 合成气应用新途径
• (2)合成气经甲醇再转化成烃类 • 近来开发了一类新型催化荆，对甲醇选择性转化成芳基汽油具有高活 性，这是一种名为ZSM-5的择型分子筛，在370℃和大约1.5MPa下能 使甲酵选择性转化，生成沸点大部分在汽油范围(Ｃ5～C10)的烷烃和 芳烃混合物，此法称为Mobil工艺。其中芳烃占汽油的38.6％，辛烷值 为90～95，在质量和产量方面均高于SASOL法生产的汽油。Mobil工 艺已在新西兰工业化，将甲醇转化为汽油的过程首先在两个反应器内 进行，第一反应器中装有脱水催化剂，使甲醇脱水生成二甲醚，第二 反应器中装有ZSM-5催化剂，将二甲醚转化为烯烃,这些烯烃进行烷基 化和脱氢环化生成C5～C10链烷烃、环烷烃和芳烃的混合物，即为汽 油。据文献报道，在改进的H-ZSM-5催化剂作用下，C2～C4烯烃的总 选择性已达到78％左右；在H-ZSM-34催化剂(一种属丝光沸石一菱钾 沸石族的分子筛)上，于370℃、0.1MPa转化含水甲醇时，甲醇转化率 为72％，生成乙烯的选择性达60％左右，C2～C4烯烃的总产率为89 ％，但是这种催化剂容易积碳失活，使用寿命很短，制造成本也高， 尚未工业化。
合成气的生产过程综述
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。
甲醇的化工生产技术概述
甲醇的化工生产技术概述引言甲醇，又称为“木醇”，是一种无色、易挥发液体。
它是一种重要的有机基础化工产品，广泛应用于能源、化工、制药和食品等领域。
本文将对甲醇的化工生产技术进行概述。
甲醇的制备方法甲醇的制备方法有多种，主要包括煤制甲醇、天然气制甲醇和生物质制甲醇等。
1. 煤制甲醇煤制甲醇是利用煤作为原料进行甲醇生产的技术。
该方法的主要步骤包括煤气化、气体净化、合成气的制备、甲醇合成等。
煤制甲醇具有资源广泛、化学品多样、产业链较长等优势。
2. 天然气制甲醇天然气制甲醇是利用天然气作为原料进行甲醇生产的技术。
该方法的主要步骤包括天然气蒸汽重整、合成气的制备、甲醇合成等。
天然气制甲醇具有资源丰富、生产成本低等优势。
3. 生物质制甲醇生物质制甲醇是利用生物质作为原料进行甲醇生产的技术。
该方法的主要步骤包括生物质预处理、糖化、发酵、甲醇合成等。
生物质制甲醇具有可再生性、减少温室气体排放等优势。
甲醇的生产工艺甲醇的生产工艺主要包括合成气的制备和甲醇的合成两个环节。
1. 合成气的制备合成气是甲醇合成的关键中间体，通常由一定比例的氢气和一氧化碳组成。
合成气的制备方法包括煤气化、重整、发酵等。
2. 甲醇的合成甲醇的合成主要通过合成气中的一氧化碳和氢气进行催化反应得到。
常用的甲醇合成催化剂有铜-锌基催化剂、改性催化剂等。
甲醇合成的工艺包括高温和低温两种，其中高温工艺常用于煤制甲醇，低温工艺常用于天然气制甲醇和生物质制甲醇。
甲醇的应用领域甲醇作为一种重要的有机化工产品，被广泛应用于能源、化工、制药和食品等领域。
1. 能源领域甲醇作为清洁燃料或替代燃料，被广泛应用于汽车燃料、燃料电池等能源领域。
2. 化工领域甲醇作为一种重要的化工原料，被用于合成甲醛、甲酸、甲丙腈、乙二醇等多种有机化工产品。
3. 制药领域甲醇作为溶剂或反应介质，被广泛应用于制药领域，用于制备抗生素、维生素、激素等药物。
4. 食品领域甲醇作为一种安全无毒的溶剂，被广泛应用于食品加工、食品保存等领域。
煤制合成气
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
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★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
以煤为原料合成氨的工艺
以煤为原料合成氨1概述氨（Ammonia，旧称阿莫尼亚）是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。
农业上使用的氮肥，除氨水外，诸如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥都是以氨为原料生产的。
合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
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。
别名氨气，分子式为NH3，英文名：synthetic ammonia。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料。
氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。
硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料生产。
液氨常用作制冷剂。
铵根离子：NH4+；其中氮的化学价为+ 3 ；NH3是氨气。
1.1发现和历史1.1.1怎样固氮——问题浮出水面氨（Amonia），分子式NH3，1754 年由英国化学家普里斯特利（J.Joseph Priestley）加热氯化铵和石灰石时发现。
1784 年，法国化学家贝托雷（C.L.Berthollet）确定了氨是由氮和氢组成的。
从那以后很长一段时间，氨的主要来源是氮化物，而氮化物的主要来源是自然界中的硝石矿产。
19 世纪以来，人类步入了现代化的历程。
随着农业的发展，氮肥的需求量在不断提高；同时随着工业的突飞猛进，炸药的需求量也在迅速增长。
1809 年，在智利发现了一个很大的硝酸钠矿产地；但是面对人类不断膨胀的需求，自然界的生物和矿产资源毕竟有限。
然而全世界无论何处，大气的五分之四都是氮，如果有人能学会大规模地、廉价地把单质的氮转化为化合物的形式，那么，氮是取之不尽、用之不竭的。
因此将空气中丰富的氮固定下来并转化为可被利用的形式，成为一项受到众多科学家注目和关切的重大课题，而合成氨，作为固氮的一种重要形式，也变成了19 至20 世纪化学家们所面临的突出问题之一。
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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
成
气
综
述
学院：化学化工学院
班级：200级化贸班
姓名：
学号：09130
前言
传统的煤炭开发和利用对我国经济和环境产生了严重的影响，制约着国民经济的可持续发展。为了保证国民经济的可持续发展，必须提高煤炭的利用率，减少燃煤对大气的污染。发展洁净煤技术。
洁净煤技术（CCT——Clean Coal Technology）一词源于80年代的美国，是关于减少污染和提高效率的煤炭洗选加工及燃烧转化，烟气净化等一系列新技术的总称。1985年美国和加拿大曾就解决跨国界的酸雨问题进行谈判，关于1986年开始实施洁净煤技术计划（CCTP），其基本做法是把具有潜力的先进技术通过示范进入市场，所优选出的示范项目要有足够的普遍性和商业应用前景。现在已完成五轮计划项目，主要优选项目有：先进的选煤技术、先进的燃烧器、流化床燃烧、煤气联合循环发电、煤炭气化、煤油共炼、烟道气净化工艺及炼焦厂、水泥厂污染控制技术。该计划的实施将有助于扩大美国的煤炭生产和利用，减少石油进口、增强美国在高技术领域的国际竞争力。从长远看，也将对世界能源供应格局，煤炭工业的前景及改善环境产生重大影响。
由煤制合成气综述
摘要:论述了煤转化技术、煤气化工艺的技术特点、发展现状和工业应用;对比和分析了固定床、流化床和气流床气化炉的气化特点和工程应用概况;提出了目前国内可采用优先发展工业化成熟的Texaco气化技术和自主开发的对置式多喷嘴气化技术,适时发展具有广阔发展潜力的干煤粉气化技术的参考性意见。
关键词：化工行业；煤制气；洁净煤技术
（1）部分氧化方法这是一种直接的供热方式，通过煤或残碳和氧（或空气），在气化炉内燃烧供热，见图1-3示意图。
图1-3煤的自热式气化原理
（2）间接供热从气化炉外部供热，因为制氧投资运行费用的比较高，又因为部分煤燃烧生产 ，气化效率降低。让煤仅与水蒸气反应，热量通过间壁传给煤或气化介质，也可用电热或核反应热间接加热。这种过程成为配热式水蒸气气化。见图1-4示意图。
图1-6三类煤气化炉及床内温度分布
a）移动床气化炉b）流化床气化炉c）气流床气化炉
3.2固定床间歇式气化制水煤气
固定床间歇式气化制水煤气法的操作方式为燃烧与制气分阶段进行，所以设备称煤气发生炉。炉中填满块状煤或焦炭，首先吹入空气使煤完全燃烧生成 并放出大量热，使煤层升温，烟道气放空。待煤层温度达1200℃左右，停止吹风，转换吹入水蒸气，与高温煤层反应，生成 、 等气体，制成水煤气，送入气柜。气化吸热使温度下降，当降至950℃时，停止送蒸汽，重新进行燃烧阶段。如此交替操作，故制水煤气是间歇的。在实际生产中，为了防止空气在高温下接触水煤气而发生爆炸，同时保证煤气质量，一个工作循环由以下六个阶段组成。
吹风—→蒸汽吹净—→一次上吹制气—→下吹制气—→二次上吹制气—→空气吹净
（空气自（蒸汽自（蒸汽自（蒸汽自（空气自
下而上）下而上）上而下）下而上）下而上)
为了保证温度波动不致过大，各阶段经历的时间应尽量缩短，一般3~4min完成一个工作循环，各阶段的时间分配列于表1-2.该方法非制气时间较多，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。其优点是只用空气而不用纯氧，成本和投资费用低。
3.1.1按制取煤气的热值分类若按制取煤气在标准状态下的热值分类：
（1）制取低热值煤气方法，煤气热值低于8347 ；
（2）制取中热值煤气方法，煤气热值16747~33493
（3）制取高热值煤气方法，煤气热值33493
3.1.2按供热方式分类煤气化过程的整个热平衡表明，总的反应式吸热的，因此必须供热量。各个过程需要的热量各不相同，这主要由过程的设计和煤的性质决定的，一般需要消耗气化用煤发热量的15%~35%，顺流式气化取上限，逆流式气化取下限，其供热方式有几种途径：
Abstract:Author has discussed the features, presently developing situation and industrial application ofthe coal conversion technology andcoal gasification technology; has compared and analyzed gasification features and engineering application situation forgasifiesof fixed bed, fluidized bed and gas flowbed technologies; has presented that it can be adopted in China at present to develop preferentially the ripped Texaco gasification and self-developedgasification technology with multi-burners oppositely arranged, has proposed to develop at the right moment the pulverized dry coal gasification technologywhich has wide development potential.
Keyword:chemical industry; coal gasification; clean coal technology
煤制合成气，是指以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水蒸汽等为气化剂，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。生产的气体作为生产工业燃料气、民用煤气和化工原料气。它是洁净、高效利用煤炭的最主要途径之一，是许多能源高新技术的关键技术和重要环节。如燃料电池、煤气联合循环发电技术等，煤制气应用领域非常广发。如图1-1示意图。
2.2煤气化的反应条件
（1）温度从以上热力学和动力学分析可知，温度对煤气化影响最大，至少要在900℃以上才有满意的气化速率，一般操作温度在1100℃以上。近年来新工艺采用1500~1600℃进行气化。使生产强度大大提高。
（2）压力降低压力有利于提高 和 的平衡浓度，但加压有利于提高反应速率并减小反应体积，目前气化一般为2.5~3.2MPa，因而 含量比常压法高些。
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， 和 的平衡浓度接近于零。低压有利于 生成，反之，增大压力有利于 生成。
上述的气固相反应速率相差很大，煤热裂解反应速率相当快，在受热条件下接近瞬时完成。而煤热解固体产物焦炭的气化反应速率要慢的耳朵。图1-2是各种焦炭气化反应在常压和加压条件下气化反应速率比较。图中四根斜线是常压下碳分别与 、 反应速率的反应温度关系线。可见 比其他三个反应快得多，大约快 倍， 反应比 反应快一些，约相差几倍，而 是最慢的，约比 慢上百倍。途中也标出了测定反应速率是的压力值。可见由于反应速率与压力关系的不同，在较高压力下 反应速率增大，和 反应速率相差不多。这是因为 和 反应在高压下反应对压力来说趋于零级，而 反应与压力呈1~2级关系。
二．煤气化过程工艺原理
2.1煤气化过程的反应主要有
碳不完全燃烧反应 （1-1）
碳完全燃烧反应 （1-2）
水煤气反应（1） （1-3）
（2） （1-4）
一氧化碳还原反应 （1-5）
碳与氢的反应 （1-6）
这些反应中，碳与水蒸气反应的意义最大，它参与各种煤气化过程，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。碳燃烧反应放出的热量与上述的吸热反应相匹配，对自热式气化过程有重要的作用。加氢化反应对于制取合成天然气很重要。
（3）水蒸气和氧气的比例氧的作用是与煤燃烧放热，此热供给水蒸气与煤的气化反应， 比例对温度和煤气组成有影响。具体 比值要视采用的煤气化生产方法来定。
三．煤气化的工艺分类
3.1气化方法分类
煤在气化炉中，在高温条件下与气化剂反应，使固体燃料转化成气体燃料，只剩下含灰的残渣。通常气化剂用水蒸气、氧（空气）和 。粗煤气中的产物是 、 和 ,伴生气体是 、 和 等。此外，还有硫化物、烃类产物和其他微量成分。各种煤气组成取决于煤的种类、气化工艺、气化剂的组成，影响气化反应的热力学和动力学条件。气化方法的分类有多种方法，分述如下：