合成气

合成气或合成气是氢气和一氧化碳以不同比例混合的混合物。 气体通常含有一些二氧化碳和甲烷。 它主要用于生产氨或甲醇。 合成气可燃，可作为燃料使用。 从历史上看，当汽油供应有限时，它被用作汽油的替代品； 例如，第二次世界大战期间，欧洲使用木质燃气为汽车提供动力（仅在德国，就有 50 万辆汽车被建造或改建为使用木质燃气）。

合成气是通过天然气或液态碳氢化合物的蒸汽重整或部分氧化，或煤气化产生的。 甲烷的蒸汽重整是吸热反应，需要 206 kJ/mol 的甲烷：

CH_{4 + H2O → CO + 3 H2</sub >}

原则上，但很少在实践中，生物质和相关碳氢化合物原料可用于在废物能源气化设施中产生沼气和生物炭。 产生的气体（主要是甲烷和二氧化碳）有时被称为合成气，但其成分与合成气不同。 已经探索了从废生物质中产生常规合成气（主要是 H2 和 CO）。

合成气的化学成分因原材料和工艺而异。 煤气化产生的合成气一般为一氧化碳30～60%、氢气25～30%、二氧化碳5～15%、甲烷0～5%的混合物。 它还含有较少量的其他气体。 合成气的能量密度不到天然气的一半。

白炽焦和蒸汽之间的xxx个反应是强烈吸热的，产生一氧化碳 (CO) 和氢气 H_{2 （旧术语中的水煤气）。 当焦炭床冷却到吸热反应无法再进行的温度时，蒸汽就会被一股空气取代。}

然后发生第二个和第三个反应，产生放热反应——最初形成二氧化碳并提高焦炭床的温度——随后是第二个吸热反应，其中后者转化为一氧化碳。 整个反应是放热的，形成发生炉煤气（旧术语）。 然后可以重新注入蒸汽，然后是空气等，以进行无休止的一系列循环，直到焦炭最终被消耗掉。 与水煤气相比，发生炉煤气的能量值要低得多，这主要是由于被大气中的氮气稀释。 可以用纯氧代替空气来避免稀释效应，产生热值高得多的气体。

为了从该混合物中产生更多的氢气，加入更多的蒸汽并进行水煤气变换反应：

CO + H_{2O → CO2 + H2}

可以通过变压吸附 (PSA)、胺洗涤和膜反应器将氢气与 CO_{2 分离。 已经研究了多种替代技术，但没有一种具有商业价值。 一些变化侧重于新的化学计量，例如二氧化碳加甲烷或二氧化碳的部分氢化。 其他研究侧重于驱动电解、太阳能、微波和电弧等过程的新型能源。}

可再生能源产生的电力还用于通过高温电解将二氧化碳和水加工成合成气。 这是在发电过程中保持碳中和的尝试。 奥迪与名为 Sunfire 的公司合作，于 2014 年 11 月开设了一家试点工厂，以使用该工艺生产电子柴油。

未甲烷化的合成气通常具有较低的热值 120 BTU/scf。 未经处理的合成气可以在混合涡轮机中运行，由于其较低的工作温度和较长的部件寿命，因此可以提高效率。

合成气被用作氢源和燃料。 也用于将铁矿石直接还原成海绵铁。 化学用途包括生产甲醇，甲醇是乙酸和许多乙酸盐的前体； 通过费-托工艺和以前的美孚甲醇制汽油工艺生产的液体燃料和润滑油； 氨，通过 Haber 工艺，将大气中的氮 (N2) 转化为用作肥料的氨； 和羰基合成醇通过中间体醛。