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合成气的生产研究及发展动向

专业：[化学工程与工艺] 班级：[ 09化工一班]

学生姓名：[ 朱阳升] 指导教师：[ 梁红教授] 完成时间：2020年4月15日

合成气的生产研究及发展动向

朱阳升

(广州大学化学化工学院,广州,510006)

摘要：合成气化学是C1 化学的重要组成部分。合成气的原料范围很广,可以由可由天然气和石脑油等轻质烃类产生,也煤或焦炭等固体燃料汽化制取,还可由重油经部分氧化法生产。本文论述了合成气的来源、生产、技术前景。以及由合成气制取氨、低碳烯烃、甲醇、乙二醇、醋酸、二甲醚、甲酸甲酯、氢甲酰化产品以及合成气的生物应用等技术进展。

关键词：合成气；生产利用；合成气化学；技术进展

Production research and trends development of Synthesis Gas

ZHU Yang-sheng

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Guangzhou university, Guangzhou,

510006)

Abstract: Synthesis Gas chemistry is an important part of C1 chemistry. The raw materials of the Synthesis Gas range is very wide .It can be made by natural gas and naphtha, etc by lightweight hydrocarbons have, also coal or coke and other solid fuel vaporization of production, but also by the partial oxidation by heavy oil production.This paper discusses the

origin of this method, the production, the technology prospect. And the application of synthetic gas in olefins, ammonia, methyl alcohol, glycol, acetic acid, formic acid methyl ester, dimethyl ether, hydrogen formylation products, as well as the application of the Synthesis Gas biological technology progress was discussed.

Key words: Synthesis Gas; Production use; Synthesis Gas chemistry; Technology progress.

0 前言

化学工艺即化工技术或化学生产技术，指将原料物主要经过化学反应转变为产品的方法和过程, 包括实现这一转变的全部措施。其中，合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位。

自1913年开始由合成气生产氨，现在氨已成为最大吨位的化工产品。合成气生产甲醇，费托法生产液体燃料，羰基合成法生产脂肪醛和醇，甲醇羰基化生产生产醋酸等工艺过程相继开发成功。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，许多含碳资源像煤、天然气、石油馏分、农林废料、城市垃圾等均可用来制造合成气。煤的储量比石油多十几倍，“废料”的利用具有巨大的经济效益和社会效益，大大地拓宽了有机化工原料的来源，所以发展合成气有助于资源优化利用，有利于化学工业像原料路线和产品结构的多元化发展。利用合成气转化成气体和液体燃料、大吨位化工产品和高附加值的精细有机合成产品，实现这种转化的工艺过程和技术称为C1化工。20世纪70年以来C1化工研究广泛开展。对合成气应用的研究，引起了各国极大的重视。

1 合成气的生产方法

合成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、CO2 2～28、N2 0.6～23、CH4 0.1～14。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。

1.1以天然气为原料的生产方法

天然气不仅是优质、清洁的能源, 而且是一种重要的化工生产原料。我国天然气可采资源总量为14 万亿m3。由天然气基的合成气生产的以甲醇或二甲醚为代表的含氧有机化合物是典型的碳一化合物。

天然气先转化为含H2、CO的合成气再生产化工产品。天然气化工利用示意图(见图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，有利于来制造合成氨和氢气；也可改变此比值来制造其他有机化合物，如：乙烯、醋酸、甲醇、乙二醇、二甲醚等。

加入不足量的氧气，使部分甲烷燃烧为二氧化碳和水：

O2HCO2OCH2224?????

此反应为强放热反应。在高温及水蒸气存在下，二氧化碳及水蒸气可与