合成气的生产过程综述

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1、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)

2、、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】Thispaperdescribessomeofthecommonandveryimportantsyngasproductionmethods，anddescribesthesynthesisgasproductionprocessprincipleofthemethodandprocessconditions.【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

3、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。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

4、气化生产方法来定。煤气化工艺的发展趋势为了提高煤气化工艺的气化效率和气化强度，减少污染物的排放，当前国内外煤气化工艺发展趋势有以下特点：无污染的“绿色”生产工艺越来越受到重视，在工艺过程中消除或减少有害物质(焦油或酚等)的产生，是今后煤气化工艺发展的必然要求；提高煤气化工艺的操作压力，气化压力由常压、中压向中、高压发展；气化温度向高温发展；气化原料向多样化发展，目前多数煤气化工艺对煤的种类、粘结性、强度等指标均有一定的要求，而未来的煤气化技术应对此具有较大的适应能力，应能够处理各种煤，并且能够处理其他原料如生活垃圾、生物质、废旧塑料等，实现多种原料的共气化；使用氧气作气化剂，提高气化炉的

5、操作温度，以实现固态排渣向液态排渣转变，提高气化强度和碳转化率；煤气化向大型化发展，提高单体设备的生产能力，减少投资。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（steamreforming），该法制得的合成气H2/CO比值理论值为3，有利于用来制造合成氨或氢气。天然气是CH4含量>90%的优质、相对稳定、价廉、清洁、环境友好的能源。21世纪中期将是以天然气为主要能源的时代。目前，世界上约有80％的合成氨及尿素、80％的甲醇及甲醇化学品、40％的乙烯（丙烯）及衍生品、60%的乙炔及炔属化学品等都是以天然气为原料生产的。天然气水蒸气转化反应：在压力

6、不太高时，Kp仅是温度的函数。下表列出了不同温度时上述两个反应的平衡常数。天然气蒸汽转换影响因素影响甲烷水蒸气转化反应平衡的主要因素有温度、压力和水碳比。(1)温度的影响甲烷与水蒸气反应生成CO和H2是吸热的可逆反应，高温对平衡有利，即H2及CO的平衡产率高，CH4平衡含量低。高温对一氧化碳变换反应的平衡不利，可以少生成二氧化碳，而且高温也会抑制一氧化碳岐化和还原析碳的副反应。但是，温度过高，会有利于甲烷裂解，当高于700℃时，甲烷均相裂解速率很快，会大量析出碳，并沉积在催化剂和器壁上。（2）压力的影响甲烷蒸气转化反应是体积增大的反应，低压有利平衡，低压也可抑制一氧化碳的两个析碳反应，但

7、是低压对甲烷裂解析碳反应平衡有利，适当加压可抑制甲烷裂解。压力对一氧化碳变换反应平衡无影响。(3)水碳比的影响（H2O：C）水碳比对于甲烷转化影响重大，高的水碳比有利于甲烷的蒸汽重整反应，同时，高水碳比也有利于抑制析碳副反应。甲烷水蒸气转化催化剂：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310，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