煤制乙醇技术

本书是作者根据其及其所在的研究团队三十年来从事煤经合成气制乙醇催化剂及其工艺过程研发的成果积累并结合靠前外有关文献撰写的一部学术专著。书中以合成气直接合成C2含氧化合物及其加氢转化为乙醇、乙酸直接加氢制乙醇和乙酸/烯烃加成酯化及其加氢制乙醇联产其他醇类的核心催化技术为主线，辅以与之相配套的工艺研究，全面、系统地介绍了煤制乙醇技术所涉及的催化剂研制、催化反应的规律和催化剂制作的原理、表征方法，以及研究前沿和发展方向。书中着重介绍了我国学者在该领域的研究与应用成果。
本书可供煤化工、石油化工和精细化工与其他高新技术领域从事开发应用研究及在厂矿企业工作的科技工作人员、工程技术人员参考，也可供高等院校相关专业研究生和教师参考。

章合成气制造、净化及转化1
1.1现代煤化工概述1
1.1.1传统煤化工技术1
1.1.2现代煤化工技术5
1.2煤气化6
1.2.1合成乙醇对原料气的要求6
1.2.2煤在气化炉中的转化过程8
1.2.3煤的气化性质10
1.2.4气化炉及气化工艺17
1.2.5地上气化不同气化工艺比较42
1.2.6煤炭地下气化44
1.3CO变换54
1.3.1变换反应54
1.3.2工艺流程和主要设备55
1.3.3变换催化剂57
1.4合成气净化59
1.4.1低温甲醇洗技术60
1.4.2NHD脱硫技术64
1.4.3精脱硫65
1.4.4CO2脱除68
1.4.5硫回收技术74
1.5合成气转化78
1.5.1合成气制甲烷78
1.5.2合成油82
1.5.3合成气制乙二醇87
1.5.4合成气制二甲醚91
参考文献97
第2章Rh基催化剂上合成气直接制C2含氧化合物101
2.1引言101
2.2合成气直接制乙醇等C2含氧化合物的热力学分析103
2.3均相催化体系105
2.3.1Ru催化剂107
2.3.2Ru-Co催化体系110
2.4多相Rh基催化剂体系113
2.4.1Rh催化剂113
2.4.2载体115
2.4.3助剂133
2.5多助剂促进的Rh基催化剂135
2.5.1日本C1工程研究组研发的Rh-U-Fe-Ir/SiO2135
2.5.2大连化物所开发的Rh-Mn-Li/SiO2139
2.5.3选择性合成乙酸的多组分催化剂体系143
2.5.4选择性合成乙醇的催化剂体系148
2.6反应机理151
2.6.1概述151
2.6.2CO和H2的吸附与活化152
2.6.3CO的解离154
2.6.4C2含氧化合物中间体的形成155
2.6.5反应机理的理论研究157
2.7助剂的作用159
2.7.1金属（助剂）与载体相互作用159
2.7.2Rh-Mn-Li-Fe/SiO2催化剂制备过程中各组分相互作用160
2.7.3助剂作用的本质164
2.7.4常用助剂的作用167
2.8铑粒径效应176
2.8.1概述176
2.8.2调节Rh粒径的方法178
2.9硅胶性质对其负载的Rh基催化剂性能的影响186
2.9.1杂质186
2.9.2孔径189
2.9.3表面性质192
2.10提高Rh基催化剂性能的途径199
2.10.1形成C2含氧化合物主要基元过程的相互影响199
2.10.2提高Rh基催化剂生成C2含氧化合物性能的途径200
2.10.3催化剂制备和活化方法对其性能的影响201
2.11Rh基催化剂上CO加氢反应动力学205
2.11.1工艺条件的影响205
2.11.2动力学研究208
2.11.3反应条件的选择213
2.12Rh基催化剂的失活与再生215
2.12.1引言2152.12.2催化剂的失活216
2.12.3催化剂的再生217
2.13CO2或CO +CO2混合气加氢制乙醇220
2.13.1热力学分析和反应机理220
2.13.2催化剂体系223
2.13.3反应条件的影响225
参考文献228
第3章Rh基催化剂合成乙醇工业化研究进展236
3.1日本“C1化学项目”合成乙醇单管试验研究236
3.1.1单管试验装置237
3.1.2合成乙醇单管试验237
3.1.3反应器放大的影响因素243
3.1.4循环气组分的影响245
3.1.5催化剂稳定性试验247
3.1.6合成气制乙醇过程流程247
3.2大连化学物理研究所代Rh基催化剂30t/a工业性中试249
3.2.10.2L级催化剂装量单管试验装置249
3.2.2合成气制C2含氧化合物催化剂250
3.2.3合成气制C2含氧化合物反应工艺250
3.2.4列管式固定床工业性中试装置251
3.2.5合成气制C2含氧化合物催化剂放大研制252
3.2.6合成气制C2含氧化合物反应工艺条件优化252
参考文献253
第4章合成气制乙醇等含氧化合物的非Rh
基催化剂体系254
4.1合成气制乙醇等含氧化合物的非Rh基催化剂254
4.1.1合成气直接制取乙醇等含氧化合物的过渡金属多相
催化剂254
4.1.2合成气合成乙醇的均相催化剂体系259
4.1.3合成气间接法合成乙醇的催化剂体系260
4.2合成气制乙醇和低碳混合醇（C1～C5醇）261
4.2.1热力学分析262
4.2.2合成气制备低碳醇催化剂体系264
4.2.3碱助剂的作用273
4.2.4CO加氢生成混合醇的反应机理275
4.2.5甲醇同系化法制备乙醇和低碳醇279
4.2.6合成气合成乙醇和低碳混合醇的反应器设计280
4.2.7低碳混合醇工艺现状282
4.3合成气直接合成高碳醇284
4.3.1高碳醇的生产方法284
4.3.2合成气一步法直接合成高碳醇催化剂体系285
参考文献289
第5章合成气经甲醇羰基化及其加氢制乙醇299
5.1甲醇合成技术299
5.1.1合成气制甲醇化学299
5.1.2合成气制甲醇催化剂301
5.1.3甲醇合成工艺306
5.2甲醇羰基化合成乙酸技术312
5.2.1概述312
5.2.2乙酸的性质和应用313
5.2.3甲醇羰基化合成乙酸技术315
5.2.4甲醇羰基化合成乙酸合成工艺320
5.2.5甲醇羰基化合成乙酸的催化剂326
5.3乙酸加氢制乙醇技术329
5.3.1Ru基加氢催化剂体系330
5.3.2Pd基加氢催化剂体系331
5.3.3Pt基加氢催化剂体系332
5.3.4其他催化体系335
5.3.5Pd催化剂乙酸加氢反应动力学337
5.3.6乙酸加氢制乙醇工业化进展339
参考文献341
第6章合成气经甲醇羰基化及其酯化加氢制乙醇347
6.1概述347
6.2乙酸酯的制备348
6.2.1酯化法348
6.2.2甲醇羰基化过程副产乙酸甲酯359
6.2.3甲醇羰基化合成乙酸甲酯新技术362
6.2.4其他制乙酸酯技术374
6.3乙酸/烯烃加成酯化制乙酸酯376
6.3.1乙酸/乙烯加成酯化制乙酸乙酯376
6.3.2乙酸/丙烯加成酯化制乙酸异丙酯382
6.3.3乙酸/丁烯加成酯化制乙酸仲丁酯387
6.4乙酸酯加氢制乙醇396
6.4.1反应网络3966.4.2催化剂体系398
6.4.3影响Cu基催化剂乙酸酯加氢反应性能的因素406
6.4.4Cu基催化剂乙酸酯加氢反应动力学412
6.4.5国内乙酸酯加氢制乙醇工业化进展417
参考文献420
第7章煤基乙醇分子筛膜脱水技术431
7.1引言431
7.2分子筛膜简介432
7.2.1分子筛膜的概念432
7.2.2分子筛膜的合成434
7.2.3分子筛膜的表征435
7.3渗透汽化与蒸汽渗透简介437
7.3.1渗透汽化与蒸汽渗透的概念437
7.3.2分子筛膜在渗透汽化中的应用438
7.4分子筛膜在乙醇脱水中的应用441
7.4.1分子筛膜的脱水性能441
7.4.2操作条件的影响447
7.5乙醇分子筛膜脱水的工业应用449
7.5.1工业乙醇脱水的现状449
7.5.2精馏-渗透汽化耦合450
7.5.3经济性分析451
7.5.4分子筛膜工业应用现状452
参考文献454
索引465