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利用合成气制各种气体

    合成气是以一氧化碳和氢气为主要组分,用作化工原料的一种原料气。合成气的原料范围很广,可由煤或焦炭等固体燃料气化产生,也可由天然气和石脑油等轻质烃类制取,还可由重油经部分氧化法生产。

    从形成的气体成分区分的,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(见甲醇)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、CH4 0.1~14、N2 0.6~23。

    不同原料制成的合成气,其组成比例也各不相同,通常不能直接满足合成产品的需要。例如:作为合成氨的原料气,要求H/N2=3,需将空气中的氮引入合成气中(见合成氨原料气);生产甲醇的合成气要求 H2/CO≈2或(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2;用羰基合成法生产醇类时,则要求H2/CO≈1;生产甲酸、草酸、醋酸和光气等则仅需要一氧化碳。为此,在合成气制得后,尚需调整其组成,调整的主要方法是利用水煤气反应(变换反应), 以降低一氧化碳,提高氢气的含量。

    新型煤化工主要应用先进、高效的煤气化技术生产合成气,相比传统的煤化工,合成气具有压力高、惰性气含量低、杂质易脱除等,用途更为广泛。

    煤气化工艺技术分为固定床气化技术、流化床气化技术、气流床气化技术三大类,各种气化技术均有其各自的优缺点,对原料煤的品质均有一定的要求,其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。

    合成气的生产和应用在化学工业中具有极为重要的地位,由合成气可以生产一系列的化学品,主要包括:

    氨及其产品

    最主要的合成气化学品,是用合成气中的氢和空气中的氮在催化剂作用下加压反应制得的氨。氨加工产品有尿素、各种铵盐(如氮肥和复合肥料)、硝酸、乌洛托品、三聚氰胺等,它们都是重要的化工原料。

    甲醇及其产品

    甲醇是合成气化学品中第二大产品,是一氧化碳和氢气在催化剂作用下反应制得的,其用途和加工产品十分广泛:
    - 甲醇羰基化制得醋酸,是生产醋酸的主要方法;
    - 甲醇经氧化脱氢可得甲醛,进一步可制得乌洛托品,后两者都是高分子化工的重要原料;
    - 由醋酸甲酯羰基化生产醋酐,被认为是当前生产醋酐最经济的方法;
    - 其它产品包括:通过二醋酸乙二醇酯制醋酸乙烯,由甲醇生产低碳烯烃,由甲醇同系化生产乙醇,由甲醇通过草酸酯合成乙二醇等工艺。

    氢甲酰化产品

    即羰基合成的产品,包括直链和支链的C2~C17烯烃与合成气进行氢甲酰化反应的产品。羰基合成生成醛,再进一步催化加氢制得醇。它们是制增塑剂的重要原料。