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净化黄磷尾气和合成气一步法制二甲醚

任占冬

  黄磷尾气是黄磷生产过程中的副产物,其直接排放对空气造成极大的污染。黄磷尾气中含有大量的CO及一些有害杂质,其中CO是碳一化工的基本原料。如何除去尾气中的有害杂质,得到高纯度的CO,生产高附加值的化工产品是黄磷尾气综合利用的基本方向。利用CO合成气一步法制二甲醚就是一条很好的线路。二甲醚是一种用途较广的化工产品。可以用作制冷剂,气雾剂、发泡剂等,还可用作民用清洁燃料和汽车燃料。另外二甲醚还有好多化学应用,如制甲醛、二甲胺、乙酸、乙酸酐等。本研究论文综述了国内外黄磷尾气的应用和二甲醚的利用现状,全面分析了黄磷尾气净化研究和二甲醚合成研究的国内外进展及研究动态。针对黄磷尾气中有害杂质(PH_3、H_2S)净化的难题和合成气一步法制二甲醚工艺及双功能催化剂的选择进行了较全面的研究。其主要研究内容的成果有:(1)对黄磷尾气的主要成分和有害杂质进行了分析,建立快速准确的分析黄磷尾气中磷、硫含量的方法。(2)研究出以活性碳为载体,制备出四种不同型号的JC系列催化剂,并进行了JC系列催化剂对PH_3、H_2S净化能力、寿命等的研究。通过优化催化剂和净化工艺,获得优秀的JC-4型催化剂。该催化剂能完全净化除去黄磷尾气中PH_3、H_2S等杂质,使其含量在1ppm以下。制备的JC~4型催化剂性能优良、稳定,其吸附容量大约为300 m~3/kg。另外,还研究了尾气中氧含量对JC—4型催化剂性能的影响。在小试试验中,JC—4型催化剂寿命长达195小时;并可以再生,新的再生方法可靠,再生后的催化剂基本达到新鲜催化剂的净化效果。应用JC—4型催化剂到处理50m~3/h黄磷尾气中试实验中,得到了较佳的中试效果。中试连续72小时,PH_3、H_2S等杂质的含量始终在1ppm以下(3)通过三相浆态床中,对三种甲醇合成催化剂(C301、C207、XNC98)性能和工艺条件的考察,选择出在合成工艺条件为压力3.0MPa、温度240℃、转速1500n/min、进气流量0.07L.min~(-1)、CO:H_2=1:2(摩尔比)下,合成甲醇效果最好的催化剂----国产C301。其CO转化率为63.68%,甲醇的选择性达到91.68昆明理工大学硕士学位论文摘要%。另外,还对C301在三相床中受温度,压力等工艺条件的影响效果进行了考察。(4)在三相浆态床中,利用C301为甲醇合成催化剂,分别以Hp、HY、ZSM一5为甲醇脱水催化剂,制备出双功能催化剂c301一Hp、c301一HY、c301一ZSM一5,并研究了双功能催化剂一步法合成二甲醚的催化效果。在压力3.OMPa、温度290,C、转速1500可min、进气流量0.07L.min一’、Co:H2=l:2(摩尔比)工艺条件下。虽然C301一ZSM一5型双功能催化剂二甲醚的收率最好(42.24%),但其总有机物选择性太低(78.40%),又有甲烷生成(21名1%),产物又比较复杂,不利于后续产品的分离利用。C301一HY型双功能催化剂和C301一Hp型双功能催化剂的催化效果较好,他们二甲醚的收率分别为33.“%、31.81%,总有机物的选择性分别为93.94%、93.99%,适于一步法合成二甲醚。在三相浆态床中对c301一 Hp型双功能催化剂制备二甲醚的工艺条件(温度、压力)进行了优化,得到CO转化率、二甲醚收率等随温度、压力变化的规律。以及双功能催化剂中甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂的配比对反应的影响。(5)论文还通过一步法合成二甲醚的试验研究和理论研究,对合成气一步法制二甲醚的反应机理进行了初步的探讨以及动力学和热力学分析。总之,本论文对黄磷尾气的净化和合成气一步法制二甲醚的双功能催化剂及工艺两方面内容进行了研究,得到了比较满意的结果。为净化黄磷尾气一步法合成二甲醚的课题做了基础性研究,解决了黄磷尾气综合利用的瓶颈问题和合成气一步法制二甲醚双功能催化剂的合成及工艺选择等关键性问题。……   
[关键词]:黄磷尾气;甲醇;二甲醚;净化;双功能催化剂
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:昆明理工大学2004年