合成乙二醇
用途：是合成聚酯树脂、表面活性剂、增塑剂、聚乙二 醇、乙醇胺等的主要原料，可作为防冻剂，用量大。
目前工业生产方法：
环氧化
乙烯
水合
环氧乙烷
乙二醇
具有竞争力的合成路线：
氧化羰基化
加氢
甲醇
草酸二甲酯
乙二醇
4CH3OH+O2==2CO(OCH3)2+2H2O (COOCH3)2+4H2==(CH2OH)2+2CH3OH
煤气 有效成分包括一氧化碳、氢气和甲烷等 可用作城市煤气、工业燃气、合成气和工业还原气
5.2.1 煤气化过程的工艺原理
➢ 煤气化的基本反应
（5-12）
（5-13） （5-14） （5-15） （5-16） （5-17）
气化生成的混合气称为水煤气，以上反应均为可逆反应， 总过程为强吸热。
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
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
合成气 甲醇
反应条件：200℃，2MPa，均相羰基金属配合物催化剂
钴（Co），钌（Ru），铼（Re）
CH3CH2OH==C2H4+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 ℃ ）
合成醋酸
CH3OH+CO==CH3COOH
1960年，BASF公司将甲醇羰基化合成醋酸工业化，70MPa， 醋酸收率90% 1970年，Monsanto公司低压法工业化，碘化物促进的铑配位催 化剂， 180℃, 3~4MPa，醋酸收率99%
合成气
锌、铬系催化剂
铑络合物－碘化物催化剂
甲醇
高压、380℃
3MPa，175℃
醋酸
铜、锌系催化剂
汽油、烯烃、芳烃
中低压、230－270℃
乙二醇
同系化
甲醇
乙醇
乙烯
合成气 ＋ 丙烯醇
1,4－丁二醇（BDO）
5.2 煤制合成气
近年来，化石能源在我国一次能源消耗结构占60-70%，而 煤化工产品链产品达到112种之多。不仅可以补充国内油气资 源不足和满足对化工产品需求，还对保障能源安全、促进经济 可持续发展具有现实和长远意义。
2006年
2010年
煤焦化
煤炭能源化工 产业线
煤气化
直接液化
焦炭 煤焦油 焦炉气
合成气
烯烃 汽柴油
电石 粗苯精制
制氢 合成氨
甲醇
间接液化
乙炔 BDO等
氮肥 烯烃 二甲醚 醋酸 汽柴油等
传统煤化工 现代煤化工
➢ 什么是煤制合成气？ 以煤或焦炭为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、水
蒸汽等为气化剂，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。
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
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。
（400~450℃ 8~15MPa）
➢ 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 调整H2/CO摩尔比
H2/CO≈2.2
铜基催化剂
甲醇
260~270℃ 5~10MPa
➢ 合成低碳醇
钾盐改性的铜基催化剂
合成气
250℃ 6MPa
脱水
C1-C4醇
低碳烯烃
➢ 合成气与烯烃衍生物羰基化
羰基钴或铑的配位化合物催化剂
合成气+烯烃衍生物
羰基化产物
不饱和的醇、醛、酯、醚、缩醛、卤化物和含氮化合物等
特点：双键参与羰基化反应，官能团不参与反应
总结
合成气
NH3
合成气 改进的费托合成催化剂 乙烯、丙烯
CO的过程—煤气化 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
➢ 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 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。
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
二反 脱水
370℃ 1.5MPa ZSM-5
C5~C10链烷烃、环烷烃和芳烃 （汽油）
烷基化
C2~C4烯烃
脱氢环化
甲醇同系化制乙烯
CH3OH+CO+2H2==CH3CH2OH+H2O
(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。 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。
5.1.1 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H2和
化工产品 化工产品 化工产品
➢ 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
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
500~600℃ 17.5~20MPa 体积H2:N2=3:1的原料气
➢ 合成天然气、汽油和柴油合成气镍催剂 甲烷化甲烷 (SNG)
费托(Fischer-Tropsch)合成
液体烃燃料
200~240℃ 2.5MPa
合成气
铁催化剂
烃类（SASOL工艺）
nCO+（2n+1）H2==CnH2n+1+nH2O
➢ 合成气制乙烯 2CO+4H2==C2H4+2H2O
• 处于研究阶段；方向：提高催化剂活性和选择性
➢ 烯烃的氢甲酰化产品
烯烃与合成气在过渡金属配位化合物的作用下发生加成反应， 生成比原料烯烃多一个碳原子的醛。
2CH3CH=CH2+2CO+2H2==CH3CH2CH2CHO+(CH3)2CHCHO 特点 • 使用钴、铑等过渡金属的羰基配位化合物催化剂 • 120~140℃, 20MPa • 均相反应