《化工原理》课程教学资源（PPT讲稿）合成气的生产过程

第五章合成气的生产过程

第五章 合成气的生产过程

讲授内容 >概述 >煤制合成气 >天然气制合成气 >渣油制合成气 >一氧化碳变换过程 >气体中硫化物和二氧化碳的脱除

讲授内容 ➢ 概 述 ➢ 煤制合成气 ➢ 天然气制合成气 ➢ 渣油制合成气 ➢ 一氧化碳变换过程 ➢ 气体中硫化物和二氧化碳的脱除

5.1概述 ·什么是合成气？ 指H,和CO的混合气(Synthesis gas or Syngas)。 其中，H2/C0的摩尔比为1/2~3/1。 ·合成气的用途是什么？ 是有机合成原料之一；是H,和CO的来源。 转化成液体和气体燃料，转化成高附加值的精细化学品。 C1化学和C1化工 ·合成气的来源是什么？ 含碳资源，如煤、天然气、石油馏分(（主要为石脑油和渣 油)、农林废料、城市垃圾等

5.1 概述 • 什么是合成气？ 指H2 和CO的混合气（Synthesis gas or Syngas）。 其中，H2 /CO的摩尔比为1/2~3/1。 • 合成气的用途是什么？ 是有机合成原料之一；是H2和CO的来源。 • 合成气的来源是什么？ 转化成液体和气体燃料，转化成高附加值的精细化学品。 C1化学和C1化工 含碳资源，如煤、天然气、石油馏分（主要为石脑油和渣 油）、农林废料、城市垃圾等

5.1.1合成气的生产方法 >煤为原料 在高温下，以水蒸气和氧气为气化剂，与煤反应生成H,和 CO的过程一煤气化 特点 H,/CO摩尔比低，适用于合成有机化合物 过程 间歇式一生产效率低 连续式一生产效率高，技术先进

5.1.1 合成气的生产方法 ➢ 煤为原料 特点 H2 /CO摩尔比低，适用于合成有机化合物 过程 间歇式—生产效率低 连续式—生产效率高, 技术先进 在高温下，以水蒸气和氧气为气化剂，与煤反应生成H2和 CO的过程—煤气化

>天然气为原料 转化法一水蒸气转化法，H,/C0=3，适宜生产合成氨和氢气 部分氧化法一反应器中通入适量氧气和水蒸气，氧与部分烃 燃烧放热，另部分烃与水蒸气发生吸热反应生成C0和H2· 热效率高、H/CO易于调节 >重油或渣油为原料 部分氧化法一调节原料中油、水蒸气和氧气比例，可达到自 热平衡 >不同原料制合成气成本 天然气〈重质油≈煤 重质油和渣油制合成气使石油资源得到充分利用

➢ 天然气为原料 转化法—水蒸气转化法，H2 /CO=3 ，适宜生产合成氨和氢气 热效率高、H2 /CO易于调节 ➢ 重油或渣油为原料 部分氧化法—调节原料中油、水蒸气和氧气比例，可达到自 热平衡 ➢ 不同原料制合成气成本 天然气 < 重质油 ≈ 煤 重质油和渣油制合成气使石油资源得到充分利用 部分氧化法—反应器中通入适量氧气和水蒸气，氧与部分烃 燃烧放热，另部分烃与水蒸气发生吸热反应生成CO和H2

5.1.2合成气的应用 生产工业化的一些主要产品 合成气应用新途径(p154) 乙烯或其他烃类一 化工产品 合成气 化工产品 甲醇 化工产品

合成气应用新途径（p154） 合成气 乙烯或其他烃类 化工产品 甲醇 化工产品 化工产品 5.1.2 合成气的应用 生产工业化的一些主要产品

合成氨 氨用于制备氮肥，也是重要的化工原料，是目前世界产量 最大的化工产品之一。 F.Haber N2+3H2三2NH3(可逆反应) C.Bosch 含碳原料+水蒸气+空气 H2和N2的粗原料气 脱除杂质 氨 铁催化剂 体积H2:N23:1的原料气 500-600℃17.5-~20MPa (400-450℃8-15MPa)

➢ 合成氨 N2+3H2 2NH3 (可逆反应) 氨用于制备氮肥，也是重要的化工原料，是目前世界产量 最大的化工产品之一。 含碳原料+水蒸气+空气 H2和N2的粗原料气 体积H2:N2=3:1的原料气 脱除杂质 500~600℃17.5~20MPa （400~450℃8~15MPa） 铁催化剂 氨 F. Haber C. Bosch

合成甲醇* 甲醇可用于制醋酸、醋酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚 (MTBE)、二甲瞇、汽油(MTG)、低碳烯烃(MTO)、 芳烃（MTA)等。 CO+2H,=CHOH 调整H,/CO摩尔比 合成气 铜基催化剂 H2/C0≈2.2 甲醇 260-270℃5~10MPa 甲醇是一种非常重要的中间产品 (介绍MTG、MTO)

➢ 合成甲醇* 甲醇可用于制醋酸、醋酐、甲醛、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚 （MTBE）、二甲醚、汽油（MTG）、低碳烯烃（MTO）、 芳烃（MTA）等。 CO+2H2=CH3OH 合成气 H2 /CO≈2.2 260~270℃5~10MPa 铜基催化剂 甲醇 调整H2 /CO摩尔比 甲醇是一种非常重要的中间产品 （介绍MTG、MTO）

经甲醇合成烃类（Mobil_工艺) 合成气 甲醇 脱水 二甲醚 一反 370℃1.5MPa 二反脱水 ZSM-5 C5~C10链烷烃、环烷烃和芳烃 烷基化 C2C4烯烃 (汽油) 脱氢环化

经甲醇合成烃类（Mobil工艺） 合成气 甲醇 二甲醚 C2~C4烯烃 C5~C10链烷烃、环烷烃和芳烃 （汽油） 脱水 370℃ 1.5MPa ZSM-5 一反 二反 脱水 烷基化 脱氢环化

甲醇同系化制乙烯 CH,OH+CO+2H2==CH,CH,OH+H2O (1) 反应条件：200℃，2MPa,均相羰基金属配合物催化剂 钴（Co),钉(Ru),铼(Re) CH:CH,OH==C2H+H2O (2) 乙醇催化脱水制乙烯技术成熟 活性氧化铝（320~450℃)，或沸石分子筛（250~320℃)

甲醇同系化制乙烯 CH3OH+CO+2H2==CH3CH2OH+H2O 反应条件：200℃，2MPa，均相羰基金属配合物催化剂 CH3CH2OH==C2H4+H2O (1) 钴（Co），钌（Ru），铼（Re） (2) 乙醇催化脱水制乙烯技术成熟 活性氧化铝（320~450℃），或沸石分子筛（250~320 ℃ ）