甲醇合成气加氢脱硫反应动力学及反应器模拟研究
焦炉煤气制甲醇是实现煤资源高效利用和节能减排的重要方式之一。合成甲醇催化剂对硫化物高度敏感，要求原料气中硫化物含量不能超过0.1ppm，因此，焦炉煤气精脱硫是实现焦炉煤气制甲醇工艺的关键技术之一。焦炉煤气精脱硫由两级加氢实现。虽然该工艺已经工业化应用多年，但是有关焦炉煤气加氢脱硫的动力学和工业反应器的模拟却很少报道。本文的研究目标是在实验的基础上建立包括烯烃和硫化物在内的焦炉煤气一级加氢反应动力学模型，并利用该模型对工业反应器进行模拟。
焦炉煤气成分复杂。实验首先建立了可靠的焦炉煤气组分分析方法。硫化物利用气相色谱法测定，H2、CO、CO2、N2、O2和烃类含量通过甲烷关联法确定。
动力学实验研究中首先对内、外扩散进行了考察，在参考工业反应器操作条件的基础上确定了合理的实验区间。在此基础上，采用全面实验的方法得到了动力学实验数据。实验结果表明，焦炉煤气一级加氢过程中硫化物的转化存在许多特殊现象。在温和的条件下CS2的转化率接近100％，而COS转化率随实验条件的改变却变化很小，C4H4S的生成路径复杂。本文依据对实验数据的分析，在引入合理假设的基础上建立了焦炉煤气一级加氢过程中C2H4和硫化物的加氢动力学模型，并依据实验数据获得了模型参数。严格的统计学检验表明，所得模型和参数在实验条件范围内是显著可信的。
利用上述研究结果，采用一维拟均相理想模型对焦炉煤气一级加氢工业反应器进行了模拟。模拟结果与工业反应器的实际操作情况基本相符。例如工业反应器温升为50 K，而本文计算值为54 K。
甲醇;焦炉煤气;甲烷关联法;加氢脱硫;工业反应器;制备工艺;动力学模型
北京化工大学
硕士
化学工程与技术
王际东
2012
中文
TQ223.121
103
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）