煤制合成气1PPT课件
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缺点：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C1化工中的 应用受到一定限制，适合于做城市煤气 。
23
2021
3.流化床连续式气化制水煤气法
温克勒法（碎煤）
提高单炉的生产能力和适应采煤技术的发展， 直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等 高灰分煤。
又称为沸腾床气化，把气化剂送入气化炉内， 使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
24
2021
4.气流床连续式气化制水煤气法
较早的气流床法是K-T法 ：在常压、高温下以 水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法。
第二代气流床是德士古法。
25
2021
4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古气化炉示意图 1-煤浆罐；2-燃烧炉；3-炉体；4-耐 火砖衬；5-激冷室
26
2021
4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古法煤浆气化示意图
1-磨粉机；2-悬浮槽；3-浆液泵；4-气化炉；5-灰斗；6-冷
27
激器；7-冷却洗涤塔；8-沉降槽；9-水泵
此法由德国鲁奇公司开发
气化剂：水蒸汽和氧气的混合物
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
鲁奇炉结构示意图 1-煤斗；2-分布器；3-水夹套；4-水斗； 5-洗气器
22
2021
2.固定床连续式气化制水煤气法
优点： ①可控制和调节炉中温度； ②因无N2存在，不需放空，
故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质 量也稳定。
MTG，MTO，MTA； 与CO羰基化，生产醋酸； Mobil工艺：汽油组分的烷烃和芳烃，辛烷值90-95； 与合成气反应，同系化制乙醇； 甲醇氧化羰基合成草酸二甲酯，再加氢合成乙二醇；
7
2021
7.什么是Mobil工艺
合 成 气
甲 脱水 醇
二 甲 醚
ZSM-5
烯烃：C2= ~ C4=
烷 基 化
低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有 利于CH4生成。
15
2021
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 。
16
2021
煤气化的生产方法及主要设备
操作方式
反应器类型
17
固定床 流化床 气流床 熔融床
12
2021
5.2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。
13
2021
煤气化的基本反应
14
2021
温度和压力影响
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。
间歇式 连续式
2021
1.固定床间歇式气化制水煤气法
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。
18
2021
1.固定床间歇式气化制水煤气法
实际生产时按以下6个步骤的顺序完成工作循环： 吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空，1200 ℃
结束。 蒸汽吹净：置换炉内和出口管中的吹风气，以保证合成气质量。 一次上吹制气：燃料层下部温度下降，上部升高。 下吹制气：使燃料层温度均衡 二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排净，为吸入空气做准备。 空气吹净：此部分吹风气可以回收。
萜烯和甾族化合物都可进行羰基合成。
11
2021
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。
分加 离工
汽油
柴油
石蜡
3
2021
3.简述改进法费托合成工艺？
改良费托合成二段法
合 钴催化剂 成
气
直链烷烃
分 子
加
筛氢
分子筛
高十六烷值柴油
高辛烷值 汽油
4
2021
4.简述合成气的合成氨过程？
合成气与水蒸气、空气反应制成含H2和N2 的粗原料气，再经除杂，得到H2：N2=3： 1（体积比）合成氨原料气，在500~600℃、 17.5~20MPa及铁催化剂下合成氨。
第五章 合成气的生产过程
1
2021
1.大自然中有很多含碳资源可以制造合成 气，请举出四个以上的例子？
煤 石油 天然气 农林废料 城市垃圾
2
2021
2.什么叫费托合成（F-T），简述其工艺过 程？
合成气生产液体烃燃料 如：
合 200-240℃,2.5MPa
成
气
铁催化剂
链长不一的烃类混合物
9
2021
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
2021
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。
5
2021
5.合成气如何生产甲醇？
合成气 CO变换
调整H2/CO摩尔比为2.2
铜基催化剂
260~270℃，5~10MPa
CO + H2 =CH3OH
6
2021
6.甲醇有哪些用途？
制醋酸、酸酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚 （MTBE）；
脱水制二甲醚（CH3OCH3），十六烷值达60，可替 代柴油，21世纪新燃料；
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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
Hale Waihona Puke Baidu
续法
法）
20
2021
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。
21
2021
2.固定床连续式气化制水煤气法
脱 氢 环 化
C5 ~ C10链烷烃、环烷烃、芳烃的混合物
8
2021
8.简述合成气与烯烃的氢甲酰化过程？
合成气+烯烃 催化剂
醛（比原料烯烃多一个碳）
催化剂：
过渡金属的羰基配位化合物，如钴、铑。 HCo(CO)4 : 120~140℃, 20MPa HRh(CO)(Ph3O)3 : 100 ℃, 1~2MPa
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3.流化床连续式气化制水煤气法
温克勒法（碎煤）
提高单炉的生产能力和适应采煤技术的发展， 直接使用小颗粒碎煤为原料，并可利用褐煤等 高灰分煤。
又称为沸腾床气化，把气化剂送入气化炉内， 使煤颗粒呈沸腾状态进行气化反应。
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4.气流床连续式气化制水煤气法
较早的气流床法是K-T法 ：在常压、高温下以 水蒸气和氧气与粉煤反应的气化法。
第二代气流床是德士古法。
25
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4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古气化炉示意图 1-煤浆罐；2-燃烧炉；3-炉体；4-耐 火砖衬；5-激冷室
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4.气流床连续式气化制水煤气法
德士古法煤浆气化示意图
1-磨粉机；2-悬浮槽；3-浆液泵；4-气化炉；5-灰斗；6-冷
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激器；7-冷却洗涤塔；8-沉降槽；9-水泵
此法由德国鲁奇公司开发
气化剂：水蒸汽和氧气的混合物
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
鲁奇炉结构示意图 1-煤斗；2-分布器；3-水夹套；4-水斗； 5-洗气器
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2.固定床连续式气化制水煤气法
优点： ①可控制和调节炉中温度； ②因无N2存在，不需放空，
故可连续制气，生产强度较高，而且煤气质 量也稳定。
MTG，MTO，MTA； 与CO羰基化，生产醋酸； Mobil工艺：汽油组分的烷烃和芳烃，辛烷值90-95； 与合成气反应，同系化制乙醇； 甲醇氧化羰基合成草酸二甲酯，再加氢合成乙二醇；
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7.什么是Mobil工艺
合 成 气
甲 脱水 醇
二 甲 醚
ZSM-5
烯烃：C2= ~ C4=
烷 基 化
低压有利于CO和H2生成，反之，增大压力有 利于CH4生成。
15
2021
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 。
16
2021
煤气化的生产方法及主要设备
操作方式
反应器类型
17
固定床 流化床 气流床 熔融床
12
2021
5.2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。
13
2021
煤气化的基本反应
14
2021
温度和压力影响
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。
间歇式 连续式
2021
1.固定床间歇式气化制水煤气法
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。
18
2021
1.固定床间歇式气化制水煤气法
实际生产时按以下6个步骤的顺序完成工作循环： 吹风阶段：吹入空气，提高燃料层温度，吹风气放空，1200 ℃
结束。 蒸汽吹净：置换炉内和出口管中的吹风气，以保证合成气质量。 一次上吹制气：燃料层下部温度下降，上部升高。 下吹制气：使燃料层温度均衡 二次上吹制气：将炉底部下吹煤气排净，为吸入空气做准备。 空气吹净：此部分吹风气可以回收。
萜烯和甾族化合物都可进行羰基合成。
11
2021
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。
分加 离工
汽油
柴油
石蜡
3
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3.简述改进法费托合成工艺？
改良费托合成二段法
合 钴催化剂 成
气
直链烷烃
分 子
加
筛氢
分子筛
高十六烷值柴油
高辛烷值 汽油
4
2021
4.简述合成气的合成氨过程？
合成气与水蒸气、空气反应制成含H2和N2 的粗原料气，再经除杂，得到H2：N2=3： 1（体积比）合成氨原料气，在500~600℃、 17.5~20MPa及铁催化剂下合成氨。
第五章 合成气的生产过程
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1.大自然中有很多含碳资源可以制造合成 气，请举出四个以上的例子？
煤 石油 天然气 农林废料 城市垃圾
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2021
2.什么叫费托合成（F-T），简述其工艺过 程？
合成气生产液体烃燃料 如：
合 200-240℃,2.5MPa
成
气
铁催化剂
链长不一的烃类混合物
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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
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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。
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5.合成气如何生产甲醇？
合成气 CO变换
调整H2/CO摩尔比为2.2
铜基催化剂
260~270℃，5~10MPa
CO + H2 =CH3OH
6
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6.甲醇有哪些用途？
制醋酸、酸酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚 （MTBE）；
脱水制二甲醚（CH3OCH3），十六烷值达60，可替 代柴油，21世纪新燃料；
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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
Hale Waihona Puke Baidu
续法
法）
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2021
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。
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2021
2.固定床连续式气化制水煤气法
脱 氢 环 化
C5 ~ C10链烷烃、环烷烃、芳烃的混合物
8
2021
8.简述合成气与烯烃的氢甲酰化过程？
合成气+烯烃 催化剂
醛（比原料烯烃多一个碳）
催化剂：
过渡金属的羰基配位化合物，如钴、铑。 HCo(CO)4 : 120~140℃, 20MPa HRh(CO)(Ph3O)3 : 100 ℃, 1~2MPa