5.2由天然气制造合成气
一概述
天然气（Natural Gas）天然气是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气，是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。

天然气其主要成分为甲烷，热值为8500大卡/米3是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。

它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。

当非化石的有机物质经过厌氧腐烂时，会产生富含甲烷的气体，这种气体就被称作生物气（沼气）。

生物气的来源地包括森林和草地间的沼泽、垃圾填埋场、下水道中的淤泥、粪肥，由细菌的厌氧分解而产生。

生物气还包括胃肠涨气，胃肠气最通常来自于牛羊等家畜。

当甲烷散逸到大气层中时，它将是一种直接促使全球变暖愈演愈烈的温室气体。

这种飘散的甲烷，就会被视作一种污染物，而不是一种有用的能源。

然而，在大气中的甲烷一旦与臭氧发生氧化反应，就会变成二氧化碳和水，因此排放甲烷所导致的温室效应相对短暂。

而且就燃烧而言，天然气要比煤这类石炭纪燃料产生的二氧化碳要少得多。

甲烷的重要生物形式来源是白蚁、反刍动物（如牛羊）和人类对土地的耕种。

据估计，这三者的散发量分别是每年15、75和100百万吨（年散发总量约为1亿吨）。

二天然气制合成气的工艺技术及其进展
目前已实现工业化的以天然气为原料生产合成气技术有部分氧化法和蒸汽转化法。

部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，目前已较少采用。

蒸汽转化法又有一段蒸汽转化法，加热型两段蒸汽转化法和换热式两段转化法之分。

一段转化法由于流程短，投资省，应用最广泛。

加热型两段转化法第一段用蒸汽转化，第二段用纯氧或富氧作气化剂，但用于制氨时可用空气替代纯氧作气化剂，同时又可减少一段炉的负荷，节省高镍合金钢，故广泛应用于制氨。

换热式两段转化工艺最有发展前途。

其二段转化炉出口高温气体热量供一段炉所需的热量，故可大幅度减少燃料天然气的热用量，存在的问题是副产蒸汽量减少。

但从节能的角度来看，这种方法最有竞争能力，是今后大型装置的主要发展方向。

用天然气两段转化制合成气，含氢量高但碳量不足，因此一段转化炉采用副产的二氧化碳作为气化剂来增碳，不仅可改善合成氨的氢碳比，同时减少了工厂二氧化碳的排放，因此也是值得推广的一种工艺技术。

三天然气蒸气转化过程工艺研究
甲烷在天然气中的含量最大，另外甲烷在烷烃中是热力学最稳定的，其他烃类较易反应，因此只讨论甲烷与水蒸气的反应。

1.甲烷水蒸气转化反应和化学平衡
甲烷水蒸气转化的主、副反应都是可逆反应。

另外甲烷水蒸气转化反应是在催化剂存在下才能发生反应，才有了反应速率。

副反应主要是析碳反应，如果操作条件不适当，如温度、压力、催化剂不适合，析碳反应就会发生，生成的碳产生不利影响。

因此应严格操作条件，防止析碳。