黑液高温气化合成混合醇的操作条件分析.pdfVIP

中 国造纸学报 TransactionsofChina and 43 Pulp Paper 黑液高温气化合成混合醇的操作条件分析 王逊1’2高 峻3 孙振丽1’2 (1．中国科学院先进能源动力重点实验室，中国科学院工程热物理研究所，北京，100190； 2．中国科学院能源动力研究中心，北京，100190；3．中国城市建设研究院，北京，100120) 摘要：采用Aspenplus模拟含碳气体净化流程，得到净化气中C02含量与H2s含量、吸收剂流量、再生器热负荷的关系；对基于 K／MoSz催化剂和固定床反应器的混合醇合成过程进行模拟和产物预报、优化黑液高温气化制备混合醇的合成条件，得到反应气c0， 含量、催化剂装填比、反应温度、反应压力对c0单程转化率、总醇选择性、烃选择性、c0：选择性、总醇时空产率、c：+醇质量分 数的影响规律。结果表明，为改善混合醇反应性能和降低公用工程消耗，适宜的合成条件为：合成温度310～330：C、催化剂装填比 20～30 g·h／mol、合成压力9～11MPa、反应气CO，含量1．6％。 关键词：黑液气化；混合醇合成；反应动力学模型；操作条件 中图分类号：TQ517．4 文献标识码：A 文章编号：1000—6842(2012)04—0043—07 造纸黑液高温富氧气化不仅可用于回收黑液中的 影响，建立了详细反应动力学机理模型，可预报反应 化学品，而且可将黑液中的有机物转化为合成 温度、反应压力、催化剂装填比、氢碳摩尔比对CO 气。1。61。该气体由H2、CO、C02及少量CH4、N2等单程转化率和产物选择性的影响。文献[16]采用 组成，可用于合成甲醇等燃料和化学品H。83或进行热 固定床工艺进行了混合醇试验(设计催化剂装填量 电利用归o。虽然目前对用其合成低碳混合醇(以下 为5L)，得到CO单程转化率、总醇选择性、烃选择 简称混合醇)的报道较少，但由于混合醇合成原料 性、总醇时空产率、c：+醇质量分数等反应性能。 气的最佳氢碳摩尔比H0’111接近黑液气化合成气的氢 碳摩尔比，利用黑液气化合成混合醇可简化甚至取消 氢碳摩尔比调节过程。此外，混合醇可作为代用燃 不利于混合醇合成，而黑液气化炉出口合成气中CO， 料、燃料添加剂、化工产品和化工原料，具有广阔的 含量较高，进行合成前需要脱除部分或全部CO：，这 应用前景。因此，本研究将黑液气化与混合醇合成结 又会产生公用工程消耗。因此，研究以含碳合成气为 合，提出一种黑液资源化利用新途径并加以分析。 原料的混合醇合成反应性能变化规律及反应气中CO， 在各种合成催化剂中，碱金属掺杂的硫化钼催化 含量对反应性能的影响具有现实意义。此外，有必要 剂(ADM催化剂)突出的特点是具有良好的抗硫性考虑反应气中CO：含量对脱碳热负荷、吸收剂消耗 和良好的水-气变换反应活性，且合成产物为直链混 的影响，将合成与净化集成起来，以确定反应气中适 合醇、含水量低。采用ADM催化剂的CO加氢合成宜的CO：含量及相应的合成操作条件。因此，对混 直链正构醇是一个复杂的化学反应体系。在甲醇和乙 合醇合成过程，分析用不同CO：含量的反应气进行 醇的形成机理和碳链增长模型研究方面，根据实验结 低碳醇合成的反应性能，得到反应气中CO，含量、 果提出了CO逐级插入机理¨2|、包含CO插入反应的 催化剂装填比、反应温度、反应压力对CO单程转化 合成反应动力学网络¨3|；在合成建模和产物预报方 率、总醇选择性、烃选择性、CO，选择性、总醇时空 面，文献[14]对CO插入机理和产物分布进行简产率、C：+醇质量分数的影响规律；对合成气脱碳脱 化，由实验结果回归出甲醇、乙醇、丙醇和碳烃化合 硫过程，分析反应气中CO：含量与H：S含量、吸收 物的生成速率。文献[15]在反应动力学网络中引剂流量、再生器热负荷的关系