合成气生产技术
煤制合成气.
（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。
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。
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析
生物质合成气发酵生产乙醇的工艺分析生物质合成气（Biomass gasification）是一种将复杂的有机废弃物转化为可再生能源的技术。
这种技术能够将废弃物变成气体，通常是一种被称为合成气或者生物质合成气的混合气体。
该气体主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和甲烷等组成，这些气体可以用来产生能源。
生物质合成气发酵生产乙醇是一种以生物质合成气作为发酵原料，通过发酵过程将其转化为乙醇的生产工艺。
生产出来的乙醇可以作为化学品、燃料和溶剂。
生物质合成气发酵生产乙醇已经成为了一种被广泛应用的生产技术。
1.生物质合成气的制备生物质合成气的制备是将生物质通过热化学反应，将其分解成气体。
反应发生在一个密闭的容器内，该容器中储存的是无氧环境。
反应大致分为以下三个阶段：（1）压缩阶段：压缩过程会在容器内形成高压、高温和高密度的气体，这些气体在容器内占据了很小的空间。
（2）热解阶段：在高温和高压下，生物质内部的化学键被破坏。
其中的碳和氢可以和氧气化合，生成一氧化碳和氢气。
热解过程会产生太多的热量，这些热量可以用来支持后续的反应。
（3）效应阶段：在这个阶段，化学反应生成的气体会进行一系列的复杂化学反应，此过程被称为效应。
其结果是生成了一种复合气体，即生物质合成气。
生物质合成气主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和少量的甲烷等组成。
与其他生产气体相比，生物质合成气中的一氧化碳和氢气比例较高，约占70%。
这使得生物质合成气成为一种良好的发酵原料，可以生产出高浓度乙醇。
2.环境和设备对于生产乙醇的工艺而言，其生产过程会产生大量的热能和二氧化碳。
因此需要选择一个具有良好的环保设备的生产工艺。
发酵反应需要在特定的温度和压力下进行，在此之前，一定要对条件进行预先准备。
恒温箱是必要的设备之一。
由于发酵反应需要在恒定的温度下进行，恒温箱被用来维持反应温度。
操作人员需要根据反应过程中的变化来调整恒温箱中的温度设定。
多级恒压式氧气阀门的使用很重要，该阀门可以调节反应过程中的压力水平，以保证反应的顺利进行。
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。
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)。
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。
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。
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。
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)。
煤制气工艺流程
煤制气工艺流程
《煤制气工艺流程》
煤制气工艺是一种利用煤炭作为原料，通过气化反应生产合成气的技术。
合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的混合气体，可用于燃料、化工原料和发电等多种领域。
煤制气工艺流程通常包括气化、净化、合成和加氢等步骤。
首先是气化过程，将煤炭在高温和氧气(或者水蒸气)的存在下
发生气化反应，生成合成气。
气化过程可以采用多种方法，包括固体床气化、流化床气化、煤粉气化等。
气化之后，产生的合成气中会含有一定量的固体颗粒、灰分和硫化物等杂质，需要进行净化处理。
净化过程主要包括固体颗粒和灰分的除尘、去除硫化物和氨的脱硫和脱氮等步骤。
净化后的合成气进入合成步骤，通过催化剂的作用将一氧化碳和氢气进行化学反应，生成甲烷、乙烯、甲醇等化工原料，以及低温合成燃料。
最后，在加氢装置中，通过加氢反应将一氧化碳和氢气进行加氢处理，生成更加纯净的合成气。
煤制气工艺流程虽然复杂，但是由于煤炭资源广泛、储量丰富，且价格相对较低，因此在能源转型和气候变化的背景下，煤制气工艺受到了广泛关注。
通过不断的技术改进和创新，煤制气工艺已经取得了很大的进展，成为了替代传统石油、天然气的重要能源来源。
随着能源技术的不断发展，煤制气工艺流程也
将逐步实现更高效、更环保的生产方式，为能源生产和利用带来更多可能性。
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。
第五章 合成气的生成方法
第五章合成气的生成方法5.1概述一概述合成气，是以氢气、一氧化碳为主要组分供化学合成用的一种原料气。
由含碳矿物质如煤、石油、天然气以及焦炉煤气、炼厂气等转化而得。
按合成气的不同来源、组成和用途，它们也可称为煤气、合成氨原料气、甲醇合成气（见甲醇）等。
合成气的原料范围极广，生产方法甚多，用途不一,组成（体积％）有很大差别:H2 32～67、CO 10～57、CO22～28、CH4 0.1～14、N2 0.6～23。
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H2/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）：CO+H2O=CO2+H2。
以降低一氧化碳，提高氢气的含量。
二历史沿革合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。
早在1913年已开始从合成气生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。
从合成气生产的甲醇，也是一个重要的大吨位有机化工产品。
1939年，德国开发的乙炔氢羧化工艺曾是生产丙烯酸及其酯的重要方法。
第二次世界大战期间，德国和日本曾建立了十多座以煤为原料用费托合成从合成气生产液体燃料（见煤间接液化）的工厂,战后由于有廉价的原油,这些厂先后关闭。
1945年，德国鲁尔化学公司用羰基合成（即氢甲酰化）法生产高级脂肪醛和醇开发成功，此项工艺技术发展很快。
60年代，在传统费托合成的基础上,南非开发了SASOL工艺，生产液体燃料并联产乙烯等化工产品，以适应当地的特殊情况。
1960年，联邦德国巴登苯胺纯碱公司的甲醇羰基化生产醋酸工艺工业化；1970年，美国孟山都公司对此法作了重大改进，使之成为生产醋酸的主要方法，进而带动了有关领域的许多研究。
合成气的生产过程
优质、清洁、环境友好的能源。
5.3.1 天然气制合成气的工艺技术及其进展
天然气制合成气的方法：蒸汽转化法 部分氧化法
产 品 甲醇 乙烯 乙醛 乙二醇
合成气合成有机物所需的H2/CO(mol)
反 应 式 CO+2H2=CH3OH H2/CO 2/1 2/1 3/2 3/2
2CO+4H2=C2H4+2H2O 2CO+3H2=CH3CHO+H2O 2CO+3H2=HOCH2CH2OH
以重油或渣油为原料的生产方法
合成气的生产方法
（1）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；
C H 2 O CO H 2
特点：H2/CO比值较低，适于合成有机化合物 （煤化工）
（2）以天然气为原料的生产方法
水蒸气转化法 Steam reforming
CH 4 H 2O CO 3H 2 H (298K ) 206kJ / mol
As、Cu、Pb会引起催化剂永久失活（As≯ 1μ l/m3) 卤素引起催化剂因烧结而永久失活 中毒 （ Cl≯ 5μl/m3 常出现在水蒸汽中） 硫化物通过吸附引起催化剂暂时性中毒 （xNi＋H2S NixS＋H2 ≯ 0.5μl/m3 0.1ml/m3长期 )
失活判断标准： ① 出口气体中甲烷含量升高; ② 出现“红管”现象（Q吸<Q供）; ③ 出口处平衡温距增大。
副反应 （析碳）
2CO C CO2
CO H 2 C H 2O
炭黑覆盖在催化剂表面，堵塞微孔，降 低催化剂活性。 影响传热，使局部反应区产生过热而缩
析 炭 危 害
短反应管使用寿命。
天然气制合成气课件
蒸汽转化炉
利用蒸汽将天然气转化为合成气，是转化反应的核心设备。
燃烧器
为蒸汽转化炉提供热量，确保转化反应的顺利进行。
余热回收系统
回收转化反应产生的余热，提高能源利用效率。
合成气分离与提纯设备
1 2
冷凝器
将合成气中的水蒸气冷凝成液态水，便于后续分 离。
洗涤塔
用化学溶剂吸收合成气中的酸性气体，提高合成 气的纯度。
噪声控制
采取有效的隔音、降噪措施，降低生产过程中产生的噪声对周围环境 的影响。
安全措施与事故预防
设备安全
防火防爆措施
确保设备运行稳定、安全可靠，定期进行 维护和检修，防止设备故障引发的事故。
严格控制可燃物料的储存和使用，采取有 效的防火防爆措施，防止火灾和爆炸事故 的发生。
应急预案
ห้องสมุดไป่ตู้
安全培训与教育
制定完善的事故应急预案，明确应急处置 流程和责任人，确保在事故发生时能够迅 速、有效地进行处置。
多元化原料来源
拓展天然气制合成气的原料 来源，如煤、生物质等，实 现多元化原料供应，降低对 单一资源的依赖。
技术经济性
提高天然气制合成气的技术 经济性，降低生产成本，增 强市场竞争力，是推动该技 术发展的重要因素。
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原料成本
天然气作为原料，其价格波动对成本有直接影响。
加工成本
包括催化剂、能源消耗、设备维护等费用。
运输和销售成本
将合成气运输到目标市场的费用，以及销售过程中的费用。
天然气制合成气的市场竞争力分析
市场需求
01
合成气作为化工原料，市场需求稳定增长。
竞争状况
02
与其他合成气生产技术相比，天然气制合成气的竞争力分析。
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。
甲醇制合成气工艺流程设计与收率提高
甲醇制合成气工艺流程设计与收率提高工艺流程设计是甲醇制合成气生产过程中的关键环节之一，在合成气工艺流程中有效提高甲醇的收率对于提高生产效益和降低成本具有重要意义。
本文将介绍甲醇制合成气工艺流程设计的基本原理，以及如何通过优化工艺参数来提高甲醇的收率。
一、甲醇制合成气的基本工艺流程甲醇制合成气是通过合成气（一氧化碳和氢气）经过合成反应生成甲醇的过程。
该过程一般包括以下几个步骤：气体净化、合成气制备、甲醇合成和甲醇提纯。
1. 气体净化合成气的制备需要对原料气体进行净化处理，以去除其中的杂质和有害物质。
常见的净化设备包括除尘器、脱硫器、脱氨器等，确保净化后的原料气体符合合成气的要求。
2. 合成气制备合成气的制备是甲醇合成的前提。
合成气通常由一氧化碳和氢气组成，其摩尔比例影响到甲醇的合成效果。
通过适当的空气与气化剂的配比，控制合成气的合成比例，可以优化甲醇的产率。
3. 甲醇合成甲醇合成是合成气转化为甲醇的核心步骤。
常见的甲醇合成反应器是低温低压的合成塔。
在合成塔中，通过催化剂催化反应，将合成气转化为甲醇。
合成塔的设计和运行参数的合理选择对提高甲醇的收率至关重要。
4. 甲醇提纯合成反应生成的甲醇还存在着一些杂质，需要进行提纯处理，以获得高纯度的甲醇产品。
通常采用蒸馏、萃取等工艺进行甲醇的提纯。
二、甲醇制合成气工艺流程的优化1. 催化剂的选择甲醇合成反应的催化剂对反应效果有着重要的影响。
优选选择活性高、稳定性好的催化剂，可以提高甲醇的合成效率和选择性，降低副反应的发生。
2. 温度和压力的控制合适的温度和压力可以提高甲醇合成的效果。
通常情况下，较低的温度和适中的压力有利于提高甲醇的选择性和收率。
3. 供料比例的控制合成气的供料比例对甲醇的合成效果有着重要的影响。
适当调整一氧化碳和氢气的比例，可以改善甲醇的选择性和产率。
4. 废气回收利用在甲醇制合成气的过程中，废气的回收利用是一种有效的能量利用方式。
通过对废气进行回收和再利用，可以降低生产成本，提高能源利用效率。
合成气合成新技术研究
合成气合成新技术研究随着人类经济和社会的发展，能源供给成为了人类生存和发展的重要保障。
能源的缺乏已成为全球共同的难题，如何寻找新型能源来满足全球能源需求，成为了各国科学家和能源产业公司的重要研究方向之一。
而合成气（Syngas）合成技术正是近几年来备受瞩目的新型能源生产技术之一，其应用范围已经延伸到化工、石油、天然气、电力等众多领域。
一、合成气简介合成气是由水或天然气通过催化剂等手段，通过高温和高压发生化学反应而得到的一种燃气，主要由一氧化碳和氢气组成。
按摩尔比，一氧化碳和氢气的比例一般在1:2 ~ 2:1之间。
合成气被广泛地应用于热能、动力能源、石化、农业生产等诸多领域，是一个极具潜力的新能源来源。
合成气是一种高品质、高纯度的气体，能够被用于生产合成烃、合成液体燃料、化学品等，还可做为生产一些特殊材料的前体和作为热能源。
与传统燃料相比，合成气可获得更高的氢气含量，可用于制造化学品和液体燃料，同时也可用于电力和城市燃气供应。
二、合成气合成新技术传统的合成气生产技术主要是通过化石燃料进行加热来实现，这种方法虽然生产效率较高却存在一定的污染和能源消耗问题。
近年来，随着生产工艺和技术的不断发展，科学家们开始探讨新的合成气生产技术。
1、微生物工程技术微生物工程技术即利用生物学手段进行工程化改造来制造具有特定能力的微生物。
最近，通过这种技术和遗传学技术来实现合成气的生产已成为一种新的研究热点。
微生物在生物过程中可以利用废弃的生物质来产生一氧化碳和氢气，并能在较低的温度和压强条件下实现合成气的生产。
2、光催化技术光催化技术利用太阳光能来进行化学反应，而非传统的高温和高压方式，由于具有无毒、高效和可持续等特点，因此也逐渐成为合成气合成新技术中的一种。
光催化技术主要是通过选择适当的催化剂来实现合成气的制备，研究人员已经通过多项实验证明利用光催化技术制备合成气的效果已经相当显著。
3、质子交换膜技术质子交换膜技术是将合成气分子转化为质子，利用质子穿过膜来获取氢原子，以实现氢气的提纯。
合成气生产工艺
合成气生产工艺探索合成气生产工艺的深度解析合成气，也被称为煤气或合成燃料气体，是一种主要由一氧化碳和氢气组成的混合气体，是化工生产中的重要原料。
其生产工艺的科学性和高效性直接影响到工业生产的经济效益和环境影响。
本文将深入探讨合成气的生产工艺，从基本原理、主要方法到其在实际应用中的挑战与前景。
首先，合成气的生成主要基于两种基础反应：水煤气变换反应和部分氧化反应。
水煤气变换反应是通过高温下将水蒸气与煤或天然气反应，产生一氧化碳和氢气；部分氧化反应则是将烃类燃料与氧气在一定比例下反应，生成含有一定比例的一氧化碳和氢气的混合气体。
这两种反应在不同条件下，可以灵活调整合成气的组成，以满足不同的化工生产需求。
接下来，我们关注合成气生产工艺的主要方法。
其中，蒸汽重整法是最常见的一种，它广泛应用于石油炼制和化工行业中。
这种方法通过将天然气或石油产品与过量的水蒸气在高温高压下反应，得到的合成气主要用于生产氨、甲醇等化工产品。
另外，部分氧化法和自热重整法也是重要的合成气生产方式，它们在能源转化和环保领域有广泛应用。
然而，合成气生产工艺并非没有挑战。
首要问题便是能源效率和环保。
在生产过程中，需要大量的热能，如何提高热效率并减少碳排放是当前科研的重点。
此外，催化剂的选择和使用寿命也是关键，好的催化剂可以提高反应速率，降低能耗，但催化剂的稳定性、选择性和再生性都需要不断优化。
再者，安全问题也不容忽视，如高温高压环境下的设备安全、有害气体的处理等。
在实际应用中，合成气被广泛用于生产各种化学品，如氨、甲醇、醋酸、甲醛等，同时也是燃料电池的重要燃料。
随着科技的进步，合成气的应用领域正在不断扩大，例如在生物燃料、氢能源以及新型材料的制造中都有其身影。
未来，随着对清洁能源需求的增加，合成气作为氢能的重要来源，其生产技术将更加受到重视。
总的来说，合成气生产工艺是一个复杂而重要的过程，涉及到化学反应工程、热力学、催化剂科学等多个领域。
合成气的生产工艺与设备概论(PDF 134页)
反应活性：无烟煤<焦炭<褐煤
化学工艺学
(1)对于碳与氧气的反应，一般认为先生成CO2，然后 CO2再与碳反应生成CO.
rC = kyO2
O2的一级反应
T < 775℃，动力学控制 T > 900℃ ，扩散控制
增加扩散反应速率措施： a 气速↑ b 颗粒直径 ↓
化学工艺学
固定床连续气化法 常压法 加压法－鲁奇法(Lurgi)
使反应速度加快，生产能力大，压力一般为2 －3MPa，从热力学角度，压力高有利于甲烷和CO2的 生成。
Mark V型，直径5m，每台产气量可达106m3/h
化学工艺学
图5－3 鲁奇炉结构示意图 1.煤箱 2.分布器 3.水夹套 4.灰箱
化学工艺学
独立反应数的确定
一般说来，独立反应数等于反应系统中 所有的物质数减去形成这些物质的元素 数。
复杂系统达到平衡时，应根据独立反应 的概念来决定平衡组成。
系统含有C，O2，CO，CO2 4种物质，由C,O 2个元素构成，故系统独立反应式为两个。一 般选式（5－1）、（5－3）计算平衡组成。
775℃ < T < 900℃ ，过渡区
化学工艺学
（2）C与CO2的还原反应在2000℃ 以 下，属于动力学控制，反应速率大致为 CO2的一级反应。
（3）C与H2O反应生成CO和H2
400℃ < T < 1100℃，动力学控制 T > 1100℃，扩散控制
化学工艺学
5.2.2水煤气的生产方法
铜、锌系催化剂
芳烃
中低压、230－270℃
同系化
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煤气化是将固体煤转化为合成气的过程，通常采用间接煤气化技术。
这种方法首先将煤在高温高压的条件下转化为一氧化碳和氢气的混合气体，然后经过净化、变换和压缩等过程，最终得到合成气。
煤气化设备包括气化炉、废气处理装置、合成气净化装置等。
天然气重整是利用天然气中的甲烷和水蒸气在高温高压条件下进行化学反应，产生一氧化碳和氢气的过程。
这种方法通常采用蒸汽重整、自热重整或热电联产等技术，通过反应器、变换器和分离装置等设备来完成整个生产过程。
无论是煤气化还是天然气重整，合成气的生产工艺都需要严格控制温度、压力和反应物质的配比，以确保合成气的质量和稳定性。
此外，还需要进行对废气的处理和废水的处理，以减少对环境的负面影响。
综上所述，合成气的生产工艺与设备是一项复杂的过程，涉及多个领域的知识和技术。
随着工艺技术的不断进步和设备的不断更新，合成气的生产将会更加高效和环保。
合成气作为一种重要的气体原料，广泛应用于化工、石化、能源等领域。
在合成气的生产过程中，工艺及设备技术起着至关重要的作用。
本文将进一步探讨合成气的生产工艺及设备方面的相关内容。
在煤气化工艺中，气化炉是合成气生产的核心设备。
气化炉是通过高温和高压条件将固态煤转化为气态产物，其工作原理主要是将煤转化为合成气、液体烃或其他化合物。
气化炉的设计和运行对合成气产量和质量具有重要影响。
同时，废气处理装置也是关键设备之一，它主要用来收集、净化和处理气化废气以减少对环境的污染。
而在天然气重整的工艺中，反应器是至关重要的设备之一。
反应器是用于将天然气中的甲烷和水蒸气在高温高压条件下进行化学反应，产生一氧化碳和氢气的装置。
反应器的设计和运行参数对合成气产量和质量有着重要的影响。
在合成气生产过程中，还需要用到蒸汽重整、自热重整或热电联产等技术。
这些技术在确保合成气产量和质量的同时，还能进行能源的高效利用，促进能源环保和节能的目标。
在设备方面，合成气生产需要用到各种变换器、分离装置、气液分离器等设备。
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。
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• （２） 灰分。灰分是煤中的惰性物质， 其含量的高低对气化反应影 响不大， 但对输煤、气化炉及灰处理系统影响较大。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 粉煤袋式过滤器Ｓ１１０３Ａ 采用长袋高效低压脉冲方式进行粉煤 收集。当运行一定时间后， 滤袋内外压差增大， 反吹程序会自动运 行进行清灰， 反吹气源为低压氮气。
• 在Ｓ１１０３Ａ 底部被过滤的粉煤， 通过螺旋输送机Ｘ１２０５Ａ 、螺旋下料阀Ｘ１２０６Ａ 和旋转给料机Ｘ１１０４Ａ 的输送， 最 终全部进入粉煤储仓中待用， 所有的输送都是在氮气的保护下进行 的， 以避免出现煤的自燃和爆炸现象发生。
中储存， 通过称重送进磨煤机Ａ１１０１Ａ 中； 碎煤由碎煤仓Ｖ１ １０１Ａ 经过称重给煤机Ｘ１１０１Ａ 进入磨煤机Ａ１１０１Ａ 中 混合碾磨。 • 石灰石和碎煤在碾磨的同时， 被从惰性气体发生器（热风炉） Ｆ１ １０１Ａ 送来的热烟气干燥， 碾磨成细粉的碎煤经过热风干燥后， 随热风一起送入磨煤机。在磨煤机的上部经过分选机分离， 合格粉 煤随热风一起进入粉煤袋式过滤器Ｓ１１０３Ａ 进行煤／ 气分离， 不合格的大颗粒粉煤重新返回到磨煤机Ａ１１０１Ａ 中继续碾磨， 在磨煤机下部， 未被碾磨的石块、木块等从磨煤机的排矸孔排出。
• ２.１.２ 相关知识 • Shell （壳牌） 煤气化工艺（Ｓｈｅｌｌ Ｃｏａｌ Ｇａｓｉｆｉｃ
ａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ， 简称ＳＣＧＰ）， 是由荷兰Ｓｈｅｌ ｌ国际石油公司（Ｓｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｉｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｂ.Ｖ.） 开发的一种加压气流床粉煤气化技术。 • 它自２０ 世纪７０ 年代开发以来， 对大量煤种进行了气化试验， 用 于ＩＧＣＣ 发电， 在中国主要用于煤化工生产。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 灰分越高， 气化煤耗、氧耗越高， 气化炉及灰渣处理系统负担就越 重， 严重时会影响气化炉的正常运行。
• ３） 粉煤粒度、挥发分及反应活性。挥发分是煤加热后挥发出的有 机质（如焦油） 及其分解产物。它是反映煤的变质程度的重要标志 ， 能够大致地代表煤的变质程度。一般而言， 挥发分越高， 煤化程 度越浅， 煤质越年轻， 反应活性越好， 对气化反应越有利。
• （４） 总硫。煤中硫的存在， 在气化环境中形成Ｈ２Ｓ 和ＣＯＳ。 硫含量过高， 会给后系统煤气的净化及脱硫带来负担， 并直接影响 煤气净化系统的投资及运行成本。对煤中硫含量的选择， 应结合净 化装置的设计及投资综合考虑。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• （５） 灰熔点及灰组成。Ｓｈｅｌｌ 煤气化属熔渣、气流床气化， 为保证气化炉能顺利排渣，气化操作温度要高于灰熔点ＦＴ （流动 温度） １００ ℃ ～１５０ ℃。如灰熔点过高， 势必要求提高气化 操作温度， 从而影响气化炉运行的经济性， 因此ＦＴ 温度低对气化 排渣有利。对高灰熔点煤， 一般可以通过添加助熔剂来改变煤灰的 熔融特性， 以保证气化炉的正常运转。
• 一、磨煤及干燥系统 • 磨煤及干燥系统是将来自煤储运系统的原煤送入磨煤机， 磨制成符
合要求的粉煤并同时对粉煤进行干燥的一个工艺单元， 其系统简图 如图２－２ 所示。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• １.工艺流程 • 如图２－３来自图２－４ 所示， 石灰石通过外部输送进入石灰石储仓
• ２.对煤种要求 • Ｓｈｅｌｌ 煤气化对煤种有广泛的适应性， 它几乎可以气化从无烟
煤到褐煤的各种煤。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 由于采用了粉煤进料和高温、加压气化， 对煤的活性、黏结性、机 械强度、水分、灰分、挥发分等煤的一些关键理化特性的要求显得不 十分严格。但是Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉不是万能气化炉， 从技术经济 角度考虑对煤种还是有一定的要求的。
• 煤灰主要是由ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３ 、ＣａＯ、ＭｇＯ、 ＴｉＯ２ 及Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ 等组成。一般而言， 煤灰中酸性组分Ｓ ｉＯ２ 、Ａｌ２Ｏ３ 、ＴｉＯ２ 和碱性组分Ｆｅ２Ｏ３ 、ＣａＯ、Ｍｇ Ｏ、Ｎａ２Ｏ 的比值越大，灰熔点越高。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 一般情况下， 选用中低灰熔点的煤对Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉是有利的 。
• Ｓｈｅｌｌ 煤气化炉对入炉煤的质量要求见表２－１。
项目二 合成气生产技术
• 任务２.１ • 任务２.２ • 任务２.３ • 任务２.４
Ｓｈｅｌｌ 煤气化技术 德士古水煤浆气化技术 鲁奇加压气化技术 合成气净化技术
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任务２.１ Shell煤气化技术
• ２.１.１ 任务概述
• 对Ｓｈｅｌｌ （壳牌） 煤气化装置进行冷态开车、正常停车、紧急 事故处理等的单独操作和联合操作。
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任务２.１ Shell煤气化技术
• 该技术在气化炉内， 高温、高压的条件下， 煤和氧气反应， 生成有 效气体（ＣＯ＋Ｈ２） 含量高达９０％以上的合成气， 具有煤种适 应广、碳转化率高、设备生产能力大、清洁生产等特点。
• Ｓｈｅｌｌ 煤气化工艺流程简图如图２－１ 所示， 整个系统可分为 磨煤及干燥系统， 粉煤加压及输送系统， 气化、激冷及合成气冷却 系统， 渣脱除系统（除渣）， 干灰脱除系统（干洗），湿灰脱除系 统（湿洗）， 废水汽提及澄清系统等七个部分。
• 煤灰组成一般对气化反应无多大影响， 但其中某些组分含量过高会 影响煤灰的熔融特性， 造成气化炉渣口排渣不畅或渣口堵塞。
• 对助熔剂加入量的选择， 应结合煤灰组成， 通过添加某些组分（一 般选用碱性组分）调整煤灰的相对组成， 以改善煤灰的熔融特性。 添加助熔剂将或多或少地增加运行成本和建设投资， 这些费用的增 加可以通过降低气化操作温度， 节约氧耗和煤耗来补偿。