煤制合成气1
( 化工工艺学综述)由煤制合成气综述
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
煤的应用基
煤的应用基煤是一种重要的化石燃料，广泛应用于工业和生活领域。
本文将从能源、工业和生活三个方面介绍煤的应用基。
一、能源领域1. 电力发电：煤是世界上主要的电力发电燃料之一。
通过燃烧煤炭，产生的高温蒸汽可推动涡轮发电机转动，进而产生电能。
煤电厂在全球范围内提供了大量的电力供应。
2. 热能利用：煤也可以作为供热能源使用。
例如，煤炉、煤炭锅炉等设备可以将煤炭燃烧产生的热能用于取暖、烹饪等用途。
3. 工业燃料：煤可以作为工业生产过程中的燃料使用，如钢铁、水泥、化工等行业。
煤的高热值和廉价性质使其成为许多工业领域的首选能源。
二、工业领域1. 炼焦煤：炼焦煤是一种重要的冶金原料，用于高炉冶炼。
通过加热炼焦煤，可将其中的挥发分和杂质除去，留下高纯度的焦炭。
焦炭在冶金行业中用作还原剂和燃料，广泛应用于钢铁生产。
2. 煤制合成气：通过特殊工艺将煤转化为合成气，可用于合成液体燃料、化工原料等。
煤制合成气技术在化工工业中具有重要地位，可以实现煤的高效利用和资源转化。
3. 煤炭化工：煤炭化工是利用煤炭为原料生产化工产品的领域。
例如，通过煤制造煤焦油、煤焦油制得的苯、酚等可用于合成染料、医药、塑料等产品。
三、生活领域1. 燃料和燃气：在一些地区，煤仍然是生活燃料的重要来源。
例如，一些家庭仍然使用煤炉进行烹饪和取暖。
此外，煤炭还可以通过加工转化为煤气，供应民用燃气需求。
2. 煤焦油产品：煤焦油是煤炭的副产品，可用于制造沥青、润滑油、染料等产品。
这些产品在生活中广泛应用，如道路建设、机械润滑等。
3. 煤炭燃料添加剂：煤炭燃料添加剂是一种将煤炭进行精细加工后的产品，用于改善煤的燃烧性能和降低环境污染。
这些添加剂可以提高煤的燃烧效率和燃烧稳定性，减少煤炭燃烧产生的废气排放，对环境保护具有积极意义。
煤在能源、工业和生活领域都有着广泛的应用。
作为一种丰富的化石燃料资源，煤的应用基为社会经济发展提供了重要支撑。
然而，煤炭的燃烧也会产生大量的二氧化碳和污染物，对环境造成不良影响。
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。
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）。
煤制合成气
（2）间接供热：
（3）利用气化反应供热：
பைடு நூலகம்
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可控制和调节炉中温度，生产能力强 ②因无氮气存在，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 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
•
•
煤为原料制合成气
•
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 种原料气。
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。 制备合成气的原料：天然气、煤、石油、油田 气、焦炉煤气炼厂气、石脑油、重油
㈡煤气化
以煤或煤焦为原料，以氧气、水蒸气或 氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学 发应把煤或煤焦中的可燃部分转化为气体 的过程。
• ●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 油和烟尘，有效成分含量高 • ★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。
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。
煤制烯烃的主要工艺流程
煤制烯烃的主要工艺流程
煤制烯烃的主要工艺流程如下：
1.煤气化：将煤转化为气体，产生合成气（一氧化碳和氢气）。
2.加氢裂解：将合成气经过加氢后进入加氢裂解反应器，使其裂解成烃类产品。
3.分离与精馏：将裂解产品进行粗分离和精馏，得到不同纯度的烯烃产品。
4.加氢脱硫：将烯烃产品进行加氢脱硫，去除其中的硫化物。
5.装箱与运输：将经过加工的烯烃产品装箱并运输至客户处。
以上就是煤制烯烃的主要工艺流程，其中加氢裂解是该生产过程的核心环节，可以将煤制气体转化为高质量的烯烃产品。
煤制合成气技术比较
煤制合成气技术比较煤制合成气技术比较Texaco水煤浆气化、Shell粉煤加压气化和GSP气化技术都是典型的洁净煤气化技术，各有特点，各企业在改造或新建时应根据煤种、灰熔点、装置规模、产品链设定和投资情况进行合理选择。
下面就上述气化技术及其选择和使用情况进行分析和评价，供大家参考。
1、Shell气流床加压粉煤气化该工艺在国外还没有用于化肥生产的成功范例。
中石化巴陵分公司是第一家引进该技术用于化肥原料生产的厂家。
到目前为止，国内已先后有18家企业引进了此项技术(装置)。
但该工艺选择的是废锅流程，由于合成原料气含有的蒸汽较少，3.0MPa下仅为14％；因此用于生产合成氨后续变换工序要补充大量的水蒸气，用于甲醇生产也要补充一部分水蒸气于变换工序，工艺复杂，也使系统能量利用不合理。
湖北双环科技股份有限公司是第一家正式投运的厂家，于2006年5月开始试车。
据反映，试车期间曾发生烧嘴处水冷壁烧漏，输煤系统不畅引发氧煤比失调、炉温超温，渣口处水冷壁管严重腐蚀，水冷液管内异物堵塞和烧嘴保护罩烧坏等问题。
引进该技术的项目投资大。
2006年5月贵州天福与Shell签约，气化岛规模为每小时17.05万m3CO+H2，投资9.7亿元人民币，为同规模水煤浆气化岛投资的1.8倍。
气化装置设备结构复杂，制造周期长。
气化炉、导管、废锅内件定点西班牙、印度制造，加工周期14～18个月，海运3个月；压力壳可国内制造，但材料仍需进口，周期也较长；设备、仪表、材料的国产化率与水煤浆气化相比差距比较大。
建厂时间长(3～5a)，将使企业还贷周期长，财务负担加重。
2001年与Shell签约的中石化巴陵分公司、湖北双环、柳州化工股份有限公司只有双环于2006年5月试车；2003年与Shell签约的中石化湖北化肥分公司、中石化安庆分公司、云天化集团公司、云维集团沾化分公司只有安庆于2006年10月开始煮炉。
Shell气化装置没有化工生产成熟应用为依托，消化掌握需要经历较长时间。
(1) 煤转化成煤气的工艺流程.
• 按照最终温度的不同，干馏方法有低温干馏（ 500－600℃）、中温干馏（750－800℃）和高 温干馏（1000－1100℃）之分。低温干馏主要 用褐煤和部分烟煤，也可用泥炭，低温干馏所 得焦炭的数量和质量都较差，但焦油产率较高 ，其中所合轻油部分，经过加氢可以制成汽油 ，所以在汽油不足的地方，可采用低温干馏。 • 中温法的主要产品是城市煤气；高温干馏主要 用烟煤，因此干馏使煤粉和劣质煤得到了合理 利用，创造了可贵的经济效益。工业上应用最 广、产品最多的是高温干馏 。
水煤气的化工艺流程简介：
一、气化
1.煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤送至煤贮斗， 经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入 一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。 为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入 添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。 出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤 机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段低温甲醇洗工艺脱除变换气 中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。
• 煤的干馏
• 煤的干馏就是将煤置于隔绝空气的密闭炼焦 炉内加热，随着温度的升高，煤中有机物逐 渐分解，得到气态的焦炉气、液态的煤焦油 和固态的焦炭，挥发性的产物中有许多重要 化学品并获得重要应用。 • 焦炉煤气的主要成分是： H2、CO 、 CH4
2.气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得 粗合成气。煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后 连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉， 在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：
CmHnSh+m/2O2—→mCO+（n/2-h）H2+hH2S
CO+H2O—→H2+CO2
。
反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行
煤转化成煤气的工艺流程
煤如何制成气体的原理
煤如何制成气体的原理
煤的气化是将煤在高温和适量氧气或蒸汽的作用下转化为气体的过程。
煤气化的原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 干燥和热解：煤在高温下被分解，产生挥发分。
在干燥过程中，煤中的水分被蒸发掉；在热解过程中，煤中的有机物质被分解为挥发分和焦炭。
2. 气化反应：煤中的挥发分在高温和适量氧气或蒸汽的作用下发生气化反应，生成氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）等气体。
气化反应的主要反应类型有水气变换反应（CO+H2O ↔CO2+H2）、碳气化反应（C+H2O ↔CO+H2）等。
3. 温度控制：气化过程的温度是非常关键的，不同温度下反应会产生不同的气体组成。
一般来说，较低温度时更容易生成较多的甲烷（CH4），较高温度时更容易生成一氧化碳和氢气。
4. 催化剂：在一些气化过程中，催化剂的使用可以促进反应的进行。
催化剂可以提高气化反应的速率和选择性，同时降低反应的温度和能量消耗。
通过煤气化过程，煤可以转化为可再生能源气体，如合成气、天然气等。
这些气体可以用于发电、供热、制造化学品等多种应用。
同时，煤气化过程也可以捕集
和处理煤的二氧化碳排放，降低温室气体排放量，减少对环境的影响。
煤制天然气-甲烷化
煤制天然气-甲烷化1. 简介煤制天然气（Coal-to-Natural-Gas，简称CTG）是一种将煤炭转化为天然气的技术，主要过程是甲烷化，即将煤炭中的有机化合物转化为甲烷气体。
煤制天然气是一项重要的能源转化技术，可以将煤炭资源转化为更清洁的天然气，从而减少对传统石油和天然气资源的依赖。
2. 煤制天然气的步骤煤制天然气的主要步骤包括煤气化和甲烷化两个过程。
2.1 煤气化煤气化是指将煤炭在高温和高压条件下，在缺氧或有限氧气条件下进行化学反应，使煤炭转化为合成气。
合成气由一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）和氢气（H2）组成，其中一氧化碳和氢气是后续甲烷化反应的主要原料。
2.2 甲烷化甲烷化是将合成气转化为甲烷气体的过程。
在高温和催化剂的作用下，合成气中的一氧化碳和氢气发生反应生成甲烷气体。
甲烷气体是主要成分，其含量通常达到90%以上，可以直接作为燃料供应给城市燃气系统或工业领域使用。
3. 煤制天然气的优势和挑战3.1 优势•利用煤炭资源：煤炭是一种丰富的能源资源，通过煤制天然气技术可以有效利用这些资源，减缓传统石油和天然气的供需矛盾。
•降低碳排放：相比燃烧煤炭产生的二氧化碳排放，煤制天然气技术可以显著降低碳排放量，对环境更加友好。
•提高能源利用效率：煤制天然气技术可以实现高效能源利用，将煤炭中的有机物质转化为更高价值的甲烷气体。
3.2 挑战•能源转化效率：煤制天然气技术在转化过程中会产生一定的能量损失，需要进一步提高转化效率，减少能源浪费。
•环境影响：煤制天然气过程中会产生一定的副产物和废弃物，对环境造成一定的影响和压力，需要合理处理和减少环境污染。
•经济可行性：煤制天然气技术的投资和运营成本较高，需要找到经济上可行的路径和模式，以实现可持续发展。
4. 煤制天然气在全球的应用和发展煤制天然气技术在许多国家得到了广泛应用和快速发展。
其中，中国是全球最大的煤制天然气生产国之一。
中国在煤制天然气领域进行了大规模的投资和研发，建设了多个煤制天然气项目。
煤制合成天然气 生成流程
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煤为原料的合成氨工艺流程简图
以煤为原料的合成氨工艺煤合成氨工艺的核心问题是制备纯净的氢气,而制备纯净的氢气，就涉及到脱硫脱碳工序！含硫、含碳的气体，都是酸性气体!C+H2O(水蒸气）=CO+H2（水煤气法) CO+H2O=CO2+H2拥有氢气与氮气，即可制得氨.氨与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵（简称甲铵），进一步脱水生成尿素！2NH3+CO2==COONH2NH4(放热），COONH2NH4==CO(NH2)2+H2O（吸热）。
尿素加热分解可以制成三聚氰胺6CO(NH2)2==C3N3（NH2)3（三聚氰胺)+3CO2+6NH3.工艺流程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气.对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。
(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程.①一氧化碳变换过程在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12％到40％。
合成氨需要的两种组分是H2和N2,因此需要除去合成气中的CO。
变换反是： CO+H2O→H2+CO2=-41.2kJ/mol 0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。
第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3％左右.因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件.②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。
工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（Selexol)等。
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。
煤制气基础知识
煤的粒度不同，将直接影响到气化炉的运行负荷、煤气和焦油的 产率以及气化时的各项消耗指标。
1.粒度大小与比表面间的关系：煤的粒径越小，比表面积越大。
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
五、 粒度对气化的影响
2.粒度大小与传热的关系：粒度越大，传热越慢，煤粒内外 温差越大，粒内焦油蒸气的扩散和停留时间增加，焦油的热分解加剧 。
中反应速率快、效率高。
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《煤炭气化工艺》
一、基本概念
单位时间内，单位体积的催化剂所通过气体体积数。单位：
空间速度 m3／(m3催化剂·h)。空间速度越高，单位体积催化剂处理 能力越大，生产能力就越大。
空间时间
在等密度反应过程中，气体与催化剂的接触时间。 空间时间越小，反应器的生产能力越大。
程
第四步
中间配合物的分解或与气相中到达固体(碳)表 面的气体分子发生反应。
第五步
反应物从固体(碳)表面解吸并扩散到气相
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤
一、 气化用煤种的主要特征
无烟煤 气化时不黏结，不产生焦油，所生产的煤气中只含有少量
贫煤
焦炭
的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低。
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《煤炭气化工艺》
四、气化用煤-煤质对气化的影响
三、 挥发分含量对气化的影响
煤在加热时有机质部分裂解、聚合、缩聚，低分子部分呈气态 逸出，水分也随着蒸发，矿物质中的碳酸盐分解，逸出二氧化碳等。 除去水分的部分即为挥发分产率。随着变质程度的增高，煤的挥发分 逐渐降低。此外，年轻煤的挥发分产率高，年老煤的低。
煤制气工艺流程图
煤制气工艺流程图
煤制气是一种常见的煤炭转化技术，通过将煤炭加热至高温，使煤炭产生热解反应，生成可燃气体。
下面是一份简要的煤制气工艺流程图，它包括了主要的步骤和设备。
煤制气的工艺流程主要包括煤炭预处理、煤气化、气体清洗和气体利用几个主要环节。
第一步是煤炭预处理。
原煤在这一步骤中经过破碎和粉碎，以便提高煤炭的可燃性和气化效果。
预处理后的煤炭通常需要进行干燥，去除多余的水分。
接下来是煤气化。
这是整个工艺流程的核心步骤。
预处理后的煤炭经过加热，加入适量的气化剂（通常是蒸汽和空气），进入煤气化炉。
在高温和高压的条件下，煤炭发生热解反应，产生可燃气体（主要是一氧化碳和氢气）和其他化合物。
煤气化产生的气体需要经过一定的处理才能得到高品质的煤制气。
气体清洗是对气体进行处理的环节。
在气体清洗中，主要采用物理和化学方法，去除气体中的固体颗粒、硫化物、氨和重金属等杂质。
清洗后的气体质量更高，可以用于发电、燃料和化工等领域。
最后是气体的利用。
经过清洗后的气体可以用于多种用途。
一种常见的利用方式是将气体运送到燃气炉或锅炉中燃烧，产生热能，供给工业生产或居民生活用途。
气体还可以进一步处理，提取单一的成分，如甲醇、合成天然气等。
以上是一份简要的煤制气工艺流程图。
实际的煤制气工艺流程可能更加复杂，涉及更多的步骤和设备。
不同的工艺流程也存在一定的差异。
但总体来说，煤制气是一种重要的煤炭转化技术，能够有效利用煤炭资源，提供清洁能源。
煤炭资源的煤炭煤化油与煤制气
煤炭资源的煤炭煤化油与煤制气随着全球对能源需求的持续增加，煤炭作为一种重要的化石能源资源，发挥着不可替代的作用。
除了传统的煤炭燃烧利用方式，煤炭煤化油和煤制气技术成为了提高煤炭资源利用效率的重要途径。
本文将探讨煤炭煤化油与煤制气技术的特点及其在能源领域的应用前景。
一、煤炭资源的煤炭煤化油技术煤炭煤化油技术是将煤炭在高温和高压条件下进行催化分解或热裂解，得到液体燃料的过程。
这种技术主要通过煤化工和石化工艺对煤炭进行转化，使其成为可替代石油的液体燃料。
1. 煤炭煤化油技术的特点煤炭煤化油技术的特点主要包括以下几个方面：首先，煤炭煤化油技术可以将煤炭转化为液体燃料，丰富了能源资源的种类，提高了能源供给的多样性，减少了对传统石油资源的依赖。
其次，煤炭煤化油技术可以有效利用煤炭资源，提高了煤炭资源的利用效率。
相比于传统的煤炭燃烧技术，煤炭煤化油技术可以将煤炭的能量转化率提高到50%以上，降低了能源的浪费。
再次，煤炭煤化油技术可以减少煤炭燃烧排放产生的环境污染物。
通过煤炭煤化油技术转化的液体燃料可以更好地满足环保要求，并减少大气污染物的排放。
最后，煤炭煤化油技术具有一定的经济优势。
相比于石油资源，煤炭资源更加广泛分布，价格更为稳定，因此，利用煤炭煤化油技术可以提高燃料的稳定性和供应的可靠性。
2. 煤炭煤化油技术的应用前景随着石油资源的日益枯竭和环境问题的突出，煤炭煤化油技术在能源领域具有广阔的应用前景。
首先，煤炭煤化油技术可以为石油资源的紧缺提供替代方案。
由于煤炭资源的丰富，通过煤炭煤化油技术可以大量生产替代石油的液体燃料，缓解石油供需矛盾。
其次，煤炭煤化油技术可以推动能源结构的优化。
传统能源结构主要依赖石油和天然气等化石能源，而煤炭煤化油技术可以使煤炭资源成为更重要的能源之一，降低对化石能源的过度依赖。
此外，煤炭煤化油技术的发展还可以促进煤炭产业的转型升级。
传统的煤炭行业主要以煤炭采选和燃烧为主，煤炭煤化油技术的应用可以使得煤炭产业向煤化工和石化工艺转型，提高产业附加值。
煤制天然气生产工艺流程及合成工段工艺简介
有较好的催化活性和稳定性； 孔分布更好，比表面积更大；
四、合成工段催化剂
3、甲烷化催化剂结构性能
（3）催化剂助剂 助剂是催化剂的重要组成部分，其加入量虽小，却可以提高
近年来我国煤制甲醇、煤直接和间接制油、煤 制烯烃、煤制天然气、煤制乙二醇等技术和装备自 主化率达到 85%以上，新型煤化工产能已初具规 模。
一、煤化工产业
3、新型煤化工特点
以清洁能源为主要产品
煤炭-能源化工一体化 高新技术及优化集成
八项
人力资源得到发挥 环境友好
建设大型企业和产业基地
经济效益最大化
15500 20000 15500 20000
四、合成工段催化剂
2、甲烷合成工段
第二、三、四甲烷化反应器 催化剂预期寿命5年，保证寿命3年
功能 甲烷化 甲烷化 甲烷化
催化剂 型号
wt%
填充密度
颗粒（ mm）
MCR
Ni
1.1 11 x 5
PK-7R
Ni 20-30 NiO 1-5 Al2O3 60-70
净煤气
煤
气 水
氧气
空分
硫
冷
化
量
氢
混合制冷 硫回收
产品石脑油 产品硫磺
煤气水 酚水 分离
氨水
酚回收
氨回收
产品液氨
产品焦油 中油
产品粗酚
全厂废水
生化污 水处理
甲烷合成
天 然 气
压缩 干燥
天 然 气
天然气 首站
二、煤制天然气生产工艺流程
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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
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。
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。
第二代气流床是德士古法。
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
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 激器；7-冷却洗涤塔；8-沉降槽；9-水泵
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。
第五章 合成气的生产过程
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
2.什么叫费托合成（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
分加 离工
汽油
柴油
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；
7.什么是Mobil工艺
合 成 气
甲 脱水 醇
二 甲 醚
ZSM-5
烯烃：C2= ~ C4=
烷 基 化
脱 氢 环 化
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。
煤气化的基本反应
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。
石蜡
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.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。
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
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。
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 。
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.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；
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。
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。
C5 ~ C10链烷烃、环烷烃、芳烃的混合物
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
9.名词解释：MTG、MTO、MTA？
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
三 类 气 化 炉 的 炉 内 温 度 分 布 比 较
回答下列问题：
多元化 天然气
氢甲酰化
原料
煤煤
Байду номын сангаас
石油
经济 资源
社会
城市垃圾
天然气
渣油
合成氨
甲醇
一
醛
甲烷化
汽油
回答下列问题：
乙烯 一次
直接 下吹
三 化工
甲醇
煤气 温度
温度
CO
甲烷
压力 水蒸气
空气
吹风
回答下列问题：
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。
萜烯和甾族化合物都可进行羰基合成。