合成气的主要组分为CO和H2，可作为化学工业的基础原料，亦可作为制氢气和发电的原料。经过多年的发展，目前以天然气、煤为原料的合成气制备工艺已很成熟，以合成气为原料的合成氨、含氧化物、烃类及碳一化工生产技术均已投入商业运行。清洁高效的煤气化联合循环发电系统的成功开发，进一步促进了合成气制备技术的发展。合成气的用途广泛，廉价、清洁的合成气制备过程是实现绿化工、合成液体燃料和优质冶金 产品的基础。
1合成气的制备工艺
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根据所用原料和设备的不同，合成气制备工艺可以分为不同的类型，目前大多数合成气制备工艺是以处理天然气和煤这2种原料的工艺为基础发展起来的。
调速轮以天然气为原料的合成气制备工艺
以天然气为原料制备合成气是一个复杂的反应过程，其主要的反应包括天然气的蒸汽转化反应(1)、部分氧化反应(2)、完全燃烧反应(3)、一氧化碳变换反应(4)和甲烷与二氧化碳重整反应(5)。 CH4+H2O CO+3H2 +206 kJ/mol (1)
CH4+0·5O2 CO+2H2 -36 kJ/mol (2)
CH4+2O2 CO2+2H2O -802 kJ/mol (3)
CO+H2O CO2+H2 -41 kJ/mol (4)
CH4+CO2 2CO+2H2 +247 kJ/mol (5)
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这几个主要反应的不同组合、不同的实施方式和生产装置，形成了天然气转化制备合成气的多种工艺。从工艺特征上来讲，目前成熟的天然气转化制备合成气的工艺可分为管式炉蒸汽转化法、部分氧化法和两者的组合方法等三大类。家用水处理器
甲烷蒸汽转化
混凝土包管甲烷蒸汽转化的代表反应式为(1)。工业上使用以Ni为活性组分，载体可用硅铝酸钙、铝酸钙以及难熔的耐火氧化物为催化剂，生成的合成气中H2/CO体积比约为3：0，适合于制备合成氨和氢气为主产品的工艺。此工艺能耗高，燃料天然气约占天然气总用量的1/3，高温下催化剂易失活，设备庞大，投资和操作费用高。
甲烷非催化部分氧化
甲烷非催化部分氧化的代表反应式为(2)。CH4与O2的混合气体在1 000~1 500℃下反应，伴有燃烧反应进行，生产的合成气中H2/CO体积比约为2:0，适合于甲醇、F-T合成生产。此工艺对反应器材质要求苛刻，耐高温金属管的投资高，需要复杂的热回收和除尘装置。
甲烷催化部分氧化
甲烷催化部分氧化的代表反应式为(2)。以活性组分Ni、Rh和Pt等为主的负载型催化剂在750~800℃下进行反应，转化率可达90%以上，且无伴生燃烧反应发生；生产的合成气中H2/CO体积比约为2:0，同样适合于甲醇、
F-T合成生产。目前该工艺尚处于试验开发阶段，英国Amoco、美国TRW、英国DavyMckee等公司进行了中试研究。
甲烷自热转化
甲烷自热转化的代表反应式为(1)和(2)。反应温度一般在850~1 050℃,H2/CO体积比可在1:0~3:0的范围内调节；虽然尚未工业化，但其发展前景良好，其工艺特点是采用固定床反应器，结构简单，设备费用低，但由于反应温度高，对催化剂的热稳定性和反应器材质要求很高。
以天然气为原料制备合成气工艺，其主要特点是流程短、CO2排放量少，符合可持续发展的要求，是
今后的发展方向。但天然气转化制备合成气工艺过程存在投资高，对天然气价格敏感、催化剂昂贵和高温易失活等缺点。当前技术开发的主要方向是节能降耗、高效催化剂的开发和灵活调节合成气的H2/CO体积比，以适应化工合成的需要。此外，以CO2为天然气转化原料的合成气制备工艺的研究开发也备受重视。
煤气化工艺
煤气化工艺反应可分为2种类型：非均相的气-固反应和均相的气-气反应，对于自热式的煤气化反应系统来说，一般考虑如下几个主要反应:
C+O2 CO2 -394 kJ/mol (6)
C+0·5O2 CO -110·5 kJ/mol (7)
静压测试C+CO2 2CO +173 kJ/mol (8)
C+H2O CO+H2+124·5 kJ/mol (9)
C+2H2 CH4 -87 kJ/mol (10)
煤气化工艺经过200多年的开发实践形成了100余种技术，根据气化炉内气流和燃料床层的运动特点，煤气化技术可分为气流床、流化床、移动床和熔融床等4类，前3种煤气化工艺已工业化或已建成示范装置，熔融床煤气化则处于中试阶段。
流化床煤气化
流化床煤气化技术是碎煤气化的主要方法，其主要特点为：气化剂从底部鼓入炉内，炉内的煤粒被气化剂流化起来，在一定温度下发生煤的气化反应。流化床气化过程易于控制，有利于大规模生产，但由于流化床煤气化过程偏低的操作温度和较多的粉尘含量、灰渣含碳量，其仅适用于活性高的褐煤、年轻的烟煤。另外，为了回收利用飞灰和灰渣，还需要建立辅助的沸腾燃烧炉，设备复杂。
气流床煤气化
气流床煤气化是指在固体燃料气化过程中，粉煤与气化剂均匀混合，通过特殊的喷嘴进入反应器，瞬间着火，直接发生燃烧反应，火焰区温度高达2 000℃，形成液态炉渣。粉煤和气化剂在火焰中作并流运动，粉煤急速通过高温区，来不及熔结而迅速气化，反应时间极短。在高温下，所有干馏产物都迅速分解，转变为水煤气反应的组分，因而生成的煤气中只含有很少的CH4。气流床气化的最大特点是消除了燃料的粘结性对气化过程的影响。与其他煤气化的工艺相比，气化床气化的工艺有如下特点：煤在气流床中的停留时间短，单台设备处理能力大；煤种适应性强，原则上各种煤均可使用；出炉煤
气不含焦油、酚类及重烃化合物，无污染物的排放；缺点是飞灰带出量大，需采用循环回炉的方法提高碳转化率，出炉煤气温度高，显热损失大。
移动床煤气化
移动床煤气化工艺是一逆流反应过程，煤由气化炉顶部加入，气化剂由炉底送入。气化过程进行比较完全，灰渣中残炭少，气化效率高，是一种理想的气化方式。在燃烧区，尚未完全气化的碳在O2的作用下，发生燃烧反应生成CO2和CO，这些高温气体作为载体向上面各反应区提供热量并参与反应。气化过程中煤在气化炉中的运动、参与的反应以及作用与高炉炼铁的焦炭相似。
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