CN1186427C - 以天然气和煤为原料的合成气制备方法及其制备炉 - Google Patents
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Abstract
本发明的以煤和天然气为原料的合成气制备方法及制备炉为一内砌高温耐火材料、外设水冷夹套的压力容器，自上而下分为上部干馏段和下部气化段；干馏段的变径过渡段设有带喷嘴的氧气、水蒸气入口管，气化段的变径过渡段设带喷嘴的天然气、氧气入口管，其喷射方向可调；炉体中部设合成气出口管；气化段底部设冷却水入口管和液态排渣口；其方法是利用廉价的煤，替代传统天然气蒸气转化工艺中占天然气总耗量1/3且价格较高的燃料天然气，降低合成气的生产成本，可根据下游产品对合成气的要求，灵活调整合成气H2/CO比值；CO2排放量少，合成气中不含焦油等杂质，制备炉结构简单，可利用廉价的煤作为主要原料生产价低质优的合成气，并且无污染适于工业化生产。
Description
发明领域
本发明涉及一种以天然气和煤为原料的合成气制备方法及其制备炉。
背景技术
发展由天然气和煤等非石油资源制取液体燃料和合成化工产品的技术路线愈来愈引起国内外的重视。由天然气和煤等非石油资源生产化工产品的工艺，一般分为三大部分：合成气制备、产品合成和产品精制，其中完全以煤为原料的合成气制备占合成产品总投资和生产成本的60％左右。因此，开发先进的合成气制备工艺具有重要意义。
目前，国内外普遍采用单一原料的制备合成气生产工艺，比如单独使用煤或单独使用天然气。单独使用一种原料制备合成气的工艺，目前工艺已比较成熟，但鉴于原料自身的特点，均存在一些有待解决的问题。这些问题对于生产成本、设备投资以及CO2排放量均有很大的影响。
单独以天然气为原料的合成气生产工艺的主要优点是流程短、设备投资较煤气化低、CO2排放量少。主要问题是目前我国天然气价格偏高，生产成本高，企业难以承受；传统天然气蒸气转化工艺生产的合成气H2/CO＞3，其值偏高，进行下游产品合成前需要采取措施降低H2/CO；燃料天然气约占天然气总耗量的1/3。众多以天然气为原料的化工厂，一大部分都开工不足，甚至亏损。因此，若能用其它廉价的燃料部分或全部替代传统天然气蒸气转化工艺中耗量较大的燃料天然气，将显著降低合成气的生产成本。
单独以煤为原料的合成气制取工艺的主要优点是我国煤价格低廉，原料费用低。主要问题是流程复杂、设备投资高、CO2的排放量大；合成气的H2/CO≤1，其值偏低，下游产品合成时往往需要增大H2/CO。这些弊端将会削弱我国原料煤价格低廉的优势。
发明内容
本发明的目的在于：根据我国煤炭价格低廉、天然气价格偏高的实际情况，提供一种以天然气和煤为原料的合成气制备方法及其制备炉。
本发明的技术方案如下：
本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备炉，为一包括内砌高温耐火材料制成的炉体13和位于炉体13之外的水冷夹套3的压力容器，其特征在于：中间段粗，上下段细，横截面为圆形；该合成气制备炉自上而下分为上部干馏段和下部气化段；所述上部干馏段的上段细下段粗，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴41的氧气、水蒸气入口管4，细段的顶部设有加料仓14及块煤加料口1，所述下部气化段上段粗下段细，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴61的天然气、氧气入口管6，喷嘴41和61的喷射方向可沿纵轴线方向上下调节；炉体13中部的炉壁上对称设有合成气出口管5；所述下部气化段底部的炉壁上设有冷却水入口管7和液态排渣管9，冷却水入口管7与水冷夹套3相连通；
本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备炉还可进一步包括炉渣罐23，炉渣罐23通过位于其罐壁上的对接管16与制备炉下部气化段底部炉壁上的液态排渣管9相连通，渣罐23上与对接管16对称的另一侧罐壁上设有内装泥炮22的泥炮装置21，渣罐23底部连通绞笼17，设有固态渣出口管19，渣罐23顶部设有水蒸气出口24。
本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备方法，其特征在于：
首先选用不易崩裂的块煤，根据块煤中灰分的含量及组成，在块煤中配入适量的块状石灰或石灰石，由本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备炉炉顶的加料仓14及块煤加料口1加到炉体内，通过设置在制备炉上部干馏段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴41将水蒸气和氧气喷入炉内；通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴61将天然气、水蒸气和氧气喷入炉体内；
块煤在上部干馏段由上到下经过预热、干燥、分解，进入上部火焰区A，该上部火焰区A的温度控制在1000-1200℃；煤中的挥发分和焦油转化为CO、H2和H2O等组分，得到炙热的焦碳，在上部干馏段发生的主要反应为：
在下部气化段的火焰区B继续燃烧，发生下述主要反应：
生成的液态渣从位于制备炉下部气化段底部炉壁上设置的液态排渣管9排除；
生成1400-1800℃的高温气体逆流向上通过炙热的焦碳床层，主要发生强吸热的碳气化反应： (6)
最后生成的1050-1350℃的高温合成气粗产品经设置制备炉炉体中部炉壁上的合成气出口管5排出并收集；
还可在向炉体内通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴61喷入天然气、水蒸气和氧气的同时，通过喷嘴61向炉体内喷入石灰或石灰石粉，将煤中的大部分硫转化为CaS、CaSO4；
还可将设在制备炉中部炉壁上的合成气出口管5排出的1050-1350℃的合成气粗产品输送至废热锅炉81，降温至800℃左右，同时副产高压过热蒸气；800℃左右的合成气经旋风分离器101脱尘后进入急冷塔131，被急冷水121急冷至400℃左右，以防止甲烷化反应和CO歧化反应的发生；400℃的合成气进入ZnO脱硫反应器141，脱硫后合成气经分流器151分为两路，一路进入CO变换反应器161发生变换反应，另一路与CO变换反应器161的出口气体混合；通过调节参与CO变换反应的气体流量，可灵活、准确地调节合成气的H2/CO；变换后的合成气依次通过换热器171、酸性气脱除塔181、冷凝器211和干燥塔231，脱除CO2、H2S和水分，得到可直接用于下游产品合成的精制合成气产品。
本发明提供的以煤和天然气和煤为原料的合成气制备炉，与现有用单纯一种原料的合成气制备装置相比，具有以下特点：(1)利用廉价的煤，替代传统天然气蒸气转化工艺中占天然气总耗量1/3且价格较高的燃料天然气，降低合成气的生产成本，提高现有企业的开工率；(2)原料主要为块煤，可省去烦琐的粉煤或水煤浆制备单元，过程中自然形成的少量粉煤也可直接用工艺用天然气喷入炉内；(3)可在常压或加压下操作，生产能力大；(5)CO2排放量较少，合成气中不含焦油等杂质，是一种清洁生产装置；(6)为减少设备投资，可在现有钢厂闲置的中、小高炉基础上改造，大幅度降低设备投资。
本发明提供的以煤和天然气为原料的合成气制备炉，其结构简单，可利用廉价的煤作为主要原料生产价低质优的合成气，并且无污染适于工业化生产。
目前，钢铁企业中有许多闲置的中、小高炉，将来还会有1500m3一类的较大型高炉退役。合成气制备炉可在退役高炉的基础上进行改造，从而大幅度降低合成气制备部分的设备投资，盘活部分呆滞资产。
附图说明
附图1：本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备炉结构示意图；
附图2.渣罐23结构示意图；
附图3.本发明的工艺流程示意图；
块煤加料口1 低压蒸气出口2 水冷夹套3
氧气、水蒸气入口管4 喷嘴41 合成气出口管5
天然气(焦炉煤气)、氧气入口管6 喷嘴61
冷却水入口管7 液态渣8 液态排渣管9
上部火焰区A 下部火焰区B 块煤11
保温材料及耐火衬里12 炉体13 加料仓14
耐火材料15 渣罐对接口16 绞笼17
回收渣中余热用水18 固态渣出口管19 炉渣20
泥炮装置21 泥炮22 渣罐23
水蒸气24 天然气25 氧气31
水蒸气41 合成气制备炉51 熔渣61
吹扫蒸气和氧气71 废热锅炉81 锅炉给水91
粉尘111 急冷水121 急冷塔131
ZnO脱硫反应器141 分流器151 CO变换反应器161
换热器171 旋风分离器101 酸性气脱除塔181
解析塔191 酸性气201 冷凝器211
冷凝水221 干燥塔231 产品合成单元241
实施方式
下面结合附图及实施例进一步描述本发明
由图1可知，本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备炉为一包括内砌高温耐火材料制成的炉体13和位于炉体13之外的水冷夹套3的压力容器，其特征在于：中间段粗，上下段细，横截面为圆形；该合成气制备炉自上而下分为上部干馏段和下部气化段；所述上部干馏段的上段细下段粗，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴41的氧气、水蒸气入口管4，细段的顶部设有加料仓14及块煤加料口1，所述下部气化段上段粗下段细，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴61的天然气、氧气入口管6，喷嘴41和61的喷射方向可分别调节，其位置分别沿炉体13的纵轴线方向上下调节；炉体13中部的炉壁上对称设有合成气出口管5；所述下部气化段底部的炉壁上设有冷却水入口管7和液态排渣管9，冷却水入口管7与水冷夹套3相连通；
由图2可知，本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备炉，还可包括渣罐，图1所示的制备炉与炉渣罐23通过位于其罐壁上的对接管16与液态排渣管9相连通，渣罐23上与对接管16对称的另一侧罐壁上设有内装泥炮22的泥炮装置21，渣罐23底部连通绞笼17，设有固态渣出口管19，渣罐23顶部设有水蒸气出口24。
本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备方法，其特征在于：
首先选用不易崩裂的块煤，根据块煤中灰分的含量及组成，在块煤中配入适量的块状石灰或石灰石，由本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备炉炉顶的加料仓14及块煤加料口1加到炉体内，通过设置在制备炉上部干馏段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴41将水蒸气和氧气喷入炉内；通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴61将天然气、水蒸气和氧气喷入炉体内；
块煤在上部干馏段由上到下经过预热、干燥、分解，进入上部火焰区A，该上部火焰区A的温度控制在1000-1200℃；煤中的挥发分和焦油转化为CO、H2和H2O等组分，得到炙热的焦碳，在上部干馏段发生的主要反应为：
在下部气化段的火焰区B继续燃烧，发生下述主要反应：
生成的液态渣从位于制备炉下部气化段底部炉壁上设置的液态排渣管9排除；
生成1400-1800℃的高温气体逆流向上通过炙热的焦碳床层，主要发生强吸热的碳气化反应： (6)
最后生成的1050-1350℃的高温合成气粗产品经设置制备炉炉体中部炉壁上的合成气出口管5排出并收集；
还可在向炉体内通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴61喷入天然气、水蒸气和氧气的同时，通过喷嘴61向炉体内喷入石灰或石灰石粉，将煤中的大部分硫转化为CaS、CaSO4；
还可将设在制备炉中部炉壁上的合成气出口管5排出的1050-1350℃的合成气粗产品输送至废热锅炉81，降温至800℃左右，同时副产高压过热蒸气；800℃左右的合成气经旋风分离器101脱尘后进入急冷塔131，被急冷水121急冷至400℃左右，以防止甲烷化反应和CO歧化反应的发生；400℃的合成气进入ZnO脱硫反应器141，脱硫后合成气经分流器151分为两路，一路进入CO变换反应器161发生变换反应，另一路与CO变换反应器161的出口气体混合；通过调节参与CO变换反应的气体流量，可灵活、准确地调节合成气的H2/CO；变换后的合成气依次通过换热器171、酸性气脱除塔181、冷凝器211和干燥塔231，脱除CO2、H2S和水分，得到可直接用于下游产品合成的精制合成气产品。
图3为本发明的工艺流程图，由图3可知，将图1所示的制备炉51中部炉壁上的合成气出口管5排出的1050-1350℃的合成气粗产品输送至废热锅炉81，降温至800℃左右，同时副产高压过热蒸气；800℃左右的合成气经旋风分离器101脱尘后进入急冷塔131，被急冷水121急冷至400℃左右，以防止甲烷化反应和CO歧化反应的发生；400℃的合成气进入ZnO脱硫反应器141，脱硫后合成气经分流器151分为两路，一路进入CO变换反应器161发生变换反应，另一路与CO变换反应器161的出口气体混合；通过调节参与CO变换反应的气体流量，可灵活、准确地调节合成气的H2/CO；变换后的合成气依次通过换热器16、酸性气脱除塔181、冷凝器211和干燥塔231，脱除CO2、H2S和水分，得到可直接用于下游产品合成的精制合成气；所需工艺蒸气由系统的废热产生；
为防止合成气制备炉的合成气出口管路结焦，采用两台废热锅炉交替使用，并在合成气制备炉和废热锅炉之间的连接管路上，设有吹扫蒸汽和氧气71，定期吹扫管路中可能存在的积碳；
本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备方法，与现有的单纯用一种原料的合成气制备装置相比，具有以下特点：(1)利用廉价的煤，替代传统天然气蒸气转化工艺中占天然气总耗量1/3且价格较高的燃料天然气，降低合成气的生产成本，提高现有企业的开工率；(2)原料主要为块煤，可省去烦琐的粉煤或水煤浆制备单元，过程中自然形成的少量粉煤也可直接用工艺用天然气喷入炉内；(3)可根据下游产品对合成气的要求，灵活调整合成气的H2/CO比值；(4)可在常压或加压下操作，生产能力大；(5)CO2排放量较少，合成气中不含焦油等杂质，是一种清洁生产工艺；(6)为减少设备投资，可在现有钢厂闲置的中、小高炉基础上改造，大幅度降低设备投资。这样原料适应性广，可避免因原料变化而引起整个流程的更换，流程具有较大的灵活性。
本发明提供的以天然气和煤为原料的合成气制备炉，其结构简单，可利用廉价的煤作为主要原料生产价低质优的合成气，并且无污染适于工业化生产。
目前，钢铁企业中有许多闲置的中、小高炉，将来还会有1500m3一类的较大型高炉退役。合成气制备炉可在退役高炉的基础上进行改造，从而大幅度降低合成气制备部分的设备投资，盘活部分呆滞资产。
综上所述，在煤炭和天然气资源的产地，凭借原料的价格优势，利用闲置的高炉，采用本发明所述的工艺，将会使合成气的生产成本和设备投资大幅度降低，显著提高合成气下游产品的市场竞争力。
合成气的H2/CO比例对于下游产品合成时的能耗具有重要影响。H2/CO偏高或偏低，都会增加循环压缩机的负荷。每种产品均对应于一个最佳的H2/CO，例如：汽油、甲醇和二甲醚对应的H2/CO＝2。汽油、甲醇和二甲醚是重要且消费量巨大的产品。因此在以下的实施例中，均以生产H2/CO＝2的合成气为目标。根据中科院山西煤炭化学研究所的中试结果，1m3H2/CO＝2的合成气可制取优质汽油129.2克。以下各实施例的计算中，假定天然气为100％ CH4，煤的代表组分为C10H8，并假定煤中C10H8的质量百分比为70％。
实施例1-4
合成气制备炉出口温度控制在1050-1350℃，操作压力为0.20MPa。实施例1-4的进料情况和合成气的热力学平衡组成分别如表1、2所示。在实施例1-4的操作条件下，生产1吨优质汽油和甲醇需要的天然气、氧气和煤的耗量及CO2的排放量分别见表3、4。
由表3、4可以得到如下结论：实施例1完全采用煤作为原料生产合成气，虽然每吨产品的原料费用最低，但CO2排放量最高；实施例4完全采用天然气作为原料生产合成气，虽然CO2排放量最低，但天然气耗量最大，原料费用最高。实施例2、3采用本发明所述的天然气和煤联合制备合成气工艺，可有效地降低每吨产品的天然气的耗量，并且CO2排放量也适中。
实施例5
合成气制备炉采用煤和天然气联合进料，操作压力为2.5MPa。进料情况和合成气的热力学平衡组成分别如表5、6所示。在2.5MPa的压力下生产合成气，能够实现汽油的等压合成，省去合成气压缩机，降低操作费用。生产1吨优质汽油需要天然气1442m3，氧气1813m3，煤3.20吨；生产1吨甲醇需要天然气392m3，氧气493m3，煤0.87吨。
实施例6
传统的钢铁生产企业消耗大量的煤炭，在冶炼的同时也产生大量的焦炉煤气。焦炉煤气的典型组成如表7所示。焦炉煤气中富含H2和CH4。焦炉煤气除了自用一部分外，一般是过剩的。在我国这部分气体主要作为低价值的燃料气使用，浪费了宝贵的氢气资源。
焦炉煤气若经适当转化，是生产合成汽油、甲醇等产品的优质原料。实施例6以焦炉煤气、煤和氧气为原料，生产H2/CO＝2的精制合成气，其进料条件和热力学平衡计算结果分别如表8、9所示。在实施例6的操作条件下，生产1吨优质汽油需要焦炉煤气2085m3，氧气1668m3，煤2.66吨；生产1吨甲醇需要焦炉煤气565m3，氧气452m3，煤0.71吨。
表1实施例1-4的进料情况
原料 压力，MPa 温度，℃ 流量，kmol/h
实
氧气 0.20 25 68
施
水蒸气 0.80 300 35
例
煤 0.20 25 4571kg/h
1
急冷水 0.20 25 70
天然气 0.50 25 35
实
氧气 0.20 25 87
施
水蒸气 0.80 300 25
例
煤 0.20 25 3657kg/h
2
急冷水 0.20 25 86
天然气 0.50 25 50
实
氧气 0.20 25 87
施
水蒸气 0.80 300 20
例
煤 0.20 25 2743kg/h
3
急冷水 0.20 25 82
实 天然气 0.20 40 100
施 氧气 0.20 40 70
例 水蒸气 0.20 500 50
4 急冷水 0.20 40 82
表2 实施例1-4条件下的热力学平衡计算结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
合成气制 精制 合成气制 精制 合成气制 精制 合成气制 精制
组成mol％
备炉出口 合成气 备炉出口 合成气 备炉出口 合成气 备炉出口 合成气
合成气 合成气 合成气 合成气
H2 39.3 66.8 46.6 66.6 48.0 67.0 49.6 66.8
CO 60.6 33.1 53.1 33.3 51.8 32.9 24.7 33.2
CO2 0.01 3.9
H2O 0.01 0.02 0.01 21.8
CH1 0.01 0.01 0.01 0.01
H2/CO 0.65 2.02 0.88 2.00 0.93 2.04 2.01 2.01
温度，℃ 1349 40 1246 40 1251 40 1274 40
压力，MPa 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
流量kmol/h 281.70 281.48 373.19 372.66 373.21 372.70 350.00 260.00
表3实施例1-4进料条件下生产1吨优质汽油的原料耗量和CO2排放量
原料耗量 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
天然气，Nm3 0 727 1039 2981
煤，吨 5.61 3.39 2.55 0
氧气，Nm3 1870 1807 1808 2087
CO2排放，Nm3 2133 1545 1471 408
表4实施例1-4进料条件下生产1吨甲醇的原料耗量和CO2排放量
原料耗量 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
天然气，Nm3 0 197 281 808
煤，吨 1.52 0.92 0.69 0
氧气，Nm3 508 490 490 565
CO2排放，Nm3 579 419 400 111
表5 实施例5的进料情况
组分 压力，MPa 温度，℃ 流量，kmol/h
天然气 2.5 25 70
氧气 2.5 25 88
水蒸气 2.5 300 30
煤 2.5 25 3474kg/h
急冷水 2.5 25 86
表6实施例5条件下的热力学平衡计算结果
组成，mol％ 合成气制备炉出口气体 精制合成气
H2 45.7 66.0
CO 51.7 33.1
CO2 0.5
H2O 1.2
CH4 0.9 0.9
H2/CO 0.88 1.99
温度，℃ 1245 40
压力，MPa 2.5 2.5
流量，kmol/h 382.06 375.61
表7 钢铁厂焦炉煤气的典型组成
组分 组成(体，％)
CO 7.3
CO2 2.7
O2 1.6
H2 57.2
CmHm(CH1) 24.0
表8实施例6的进料情况
组分 压力，MPa 温度，℃ 流量，kmol/h
焦炉煤气 0.20 40 75
氧气 0.20 40 60
水蒸气 0.20 500 220
煤 0.20 40 1500kg/h
急冷水 0.20 40 140
表9实施例6条件下热力学平衡计算结果
组成，mol％ 合成气制备炉出口气体 精制合成气
H2 37.5 66.4
CO 19.0 33.6
CO2 9.9
H2O 33.6
CH4 TRACE TRACE
H2/CO 1.97 1.98
温度，℃ 1018 40
压力，MPa 0.20 0.20
流量，kmol/h 493.63 278.83
Claims (5)
1.一种以天然气和煤为原料的合成气制备炉，为一包括内砌高温耐火材料制成的炉体(13)和位于炉体(13)之外的水冷夹套(3)的压力容器，其特征在于：中间段粗，上下段细，横截面为圆形；该合成气制备炉自上而下分为上部干馏段和下部气化段；所述上部干馏段的上段细下段粗，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴(41)的氧气、水蒸气入口管(4)，细段的顶部设有加料仓(14)及块煤加料口(1)，所述下部气化段上段粗下段细，其上下段之间的变径过渡段的炉壁上设有3-12个带喷嘴(61)的天然气、氧气入口管(6)，喷嘴(41)和(61)的喷射方向沿纵轴线方向上下调节；炉体(13)中部的炉壁上对称设有合成气出口管(5)；所述下部气化段底部的炉壁上设有冷却水入口管(7)和液态排渣管(9)，冷却水入口管(7)与水冷夹套(3)相连通。
2.按照权利要求1所述的以天然气和煤为原料的合成气制备炉，其特征在于，渣罐(23)通过位于其罐壁上的对接管(16)与液态排渣管(9)相连通，渣罐(23)上与对接管(16)对称的另一侧罐壁上设有内装泥炮(22)的泥炮装置(21)，渣罐(23)底部连通绞笼(17)，设有固态渣出口管(19)，渣罐(23)顶部设有水蒸气出口(24)。
3.一种利用权利要求1的合成气制备炉以天然气和煤为原料制备合成气的方法，其特征在于：
首先选用不易崩裂的块煤，根据块煤中灰分的含量及组成，在块煤中配入适量的块状石灰或石灰石，由本发明的以天然气和煤为原料的合成气制备炉炉顶的加料仓(14)及块煤加料口(1)加到炉体内，通过设置在制备炉上部干馏段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴(41)将水蒸气和氧气喷入炉内；通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴(61)将天然气、水蒸气和氧气喷入炉体内；
块煤在上部干馏段由上到下经过预热、干燥、分解，进入上部火焰区(A)该部火焰区(A)的温度控制在1000-1200℃；煤中的挥发分和焦油转化为CO、H2和H2O，得到炙热的焦碳；焦碳在下部气化段的火焰区(B)继续燃烧；生成的液态渣从位于制备炉下部气化段底部炉壁上设置的液态排渣管(9)排出；生成1400-1800℃的高温气体逆流向上通过炙热的焦碳床层；最后生成的1050-1350℃的高温合成气粗产品经设置制备炉炉体中部炉壁上的合成气出口管(5)排出并收集。
4、权利要求3所述的利用权利要求1的合成气制备炉以天然气和煤为原料制备合成气的方法，其特征在于：
在向炉体内通过设置在制备炉下部气化段的上下段之间的过渡变径段的炉壁上的喷嘴(61)喷入天然气、水蒸气和氧气的同时，通过喷嘴(61)向炉体内喷入石灰或石灰石粉，将煤中的大部分硫转化为CaS、CaSO4。
5、按权利要求3所述的利用权利要求1的合成气制备炉以天然气和煤为原料制备合成气的方法，其特征在于：将设在制备炉中部炉壁上的合成气出口管(5)排出的1050-1350℃的合成气粗产品输送至废热锅炉(81)，降温至800℃左右，同时副产高压过热蒸气；800℃左右的合成气经旋风分离器(101)脱尘后进入急冷塔(131)，被急冷水(121)急冷至400℃左右，以防止甲烷化反应和CO歧化反应的发生；400℃的合成气进入ZnO脱硫反应器(141)，脱硫后合成气经分流器(151)分为两路，一路进入CO变换反应器(161)发生变换反应，另一路与CO变换反应器(161)的出口气体混合；通过调节参与CO变换反应的气体流量，可灵活、准确地调节合成气的H2/CO；变换后的合成气依次通过换热器(171)、酸性气脱除塔(181)、冷凝器(211)和干燥塔(231)，脱除CO2、H2S和水分，得到可直接用于下游产品合成的精制合成气产品。
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