1.1HTL粉煤加压气化合成甲醇的原理HTL粉煤气化炉中的粗合成气经过CO变换，脱硫脱碳，有机硫的脱除，加压后，进入甲醇合成塔合成甲醇。主要发生以下反应：CO 2H2CH3OHCO2 3H2CH3OH H2O1.2HTL粉煤加压气化合成甲醇的流程HTL粉煤气化合成甲醇的工艺流程。原料煤经过传送带由煤场送来加入到磨煤机内磨成粉末，高压的CO2由管道送入气化炉烧嘴，在HTL气化炉中发生煤气化反应，反应后的气体CO含量很高，需要CO变换工艺，变换后的气体经过脱硫脱碳，有机硫的脱除，加压后进入甲醇合成塔合成粗甲醇，合成的粗甲醇进入精馏塔得到精甲醇。

　　2CO变换反应的理论与建模

　　2.1CO变换的反应原理煤气中的CO与水蒸气在催化剂参与的条件下，反应生成H2和CO2；另外，由于HTL气化炉中的粗合成气中含有有机硫COS，COS会发生水解反应。

　　CO H2OCO2 H2COS H2OCO2 H2S

　　2.2CO变换的反硫化原理由于HTL粉煤气化炉中的气体硫含量较高，钴钼催化剂对硫含量没有最低要求，无上限，后续的净化流程比较简单。同时钴钼催化剂的活性组分是钴钼硫化物，在一定条件下会发生如下反硫化反应：MoS 2H2OMoO2 2H2S从上述反应式可以看出，水汽比越大，H2S浓度越低，温度越高，越容易发生反硫化现象的发生。

　　当水汽比较小时，就会发生甲烷化反应。甲烷化反应会引起床层温度的暴涨。提高水蒸气的比例，有利于提高CO变换的平衡率，降低CO残留量；另外，过量的水蒸气还起到热载体的作用。但是，过高的水汽比使变换过程的消耗增加，床层阻力增加，余热回收的负荷加重。因此要确定一个最佳的水汽比，温度及一定量的H2S.

　　2.3CO变换反应的建模运用AspenPlus工业系统流程软件对HTL粉煤气化合成甲醇工艺中CO变换反应工段的模型见图2.HTL粉煤气化合成甲醇工艺中CO变换反应工段的流程为：HTL粉煤气化炉中的高温高压合成气分成两股，一股经过换热器B3后进入CO变换炉B2发生反应，另一股与变换后的合成气经过换热器B4后经过分离器B6分离出液体，气体经过换热器B5进入分离器B7分离出液体，气体通过换热器B8和B9后进入分离器B10分离出液体，气体经过换热器B11将冷凝水加热，通过换热器B12将脱盐水加热，再通过B13降温后进入分离器B15，通过B15分离出的气体23是经过CO变换后的合成气，由分离器B6，B7和B10分离出的液体将汇集到气化装置。出分离器B10的冷凝液经过换热器气体B11预热后进入汽提塔B14回收其中溶解的气体。

　　最后，气体23将要进入下一个脱硫脱碳阶段。

　　2.4CO变换反应的物性方法2.4.1RKSOAVE物性方法软件中RKSOAVEA物性方法适合于求解高温高压的多种非极性和极性碳氢化合物的工况。HTL粉煤气化炉中CO变换反应前的气体中含有H2O，N2，O2，S，H2，C，CO，CO2，H2S，COS，CH4和NH3等。

　　N2，O2，S，H2，C，CO，CH4属于非极性气体，H2O，CO2，H2S，COS，NH3属于弱极性气体，因此变换前的气体组分属于非极性和弱极性的混合物。同时CO变换炉前的温度大概是1400~1600，压力在4MPa~6MPa，属于高温高压工况。建立CO变换模型在换热器B13之前都是采用RKSOAVEA物性方法。

　　2.4.2ELECNRTL物性方法ELECNRTL物性方法是最通用的电解质处理方法，处理的范围比较宽，能处理水溶液和混合溶剂的系统。在换热器B13以后，温度在40，合成气由于含有CO2和NH3，会与水溶液发生反应，由于CO2含量比NH3高，反应时会生成碳酸氢氨，并在水中发生电离。因此，建立的CO变换模型换热器B13以后都是采用ELECNRTL物性方法。换热器B13以前温度在100以上，不会发生反应。

　　3CO变换反应的计算结果及分析

　　CO变换反应前的气体组分及变换反应前条件见表1和表2.通过HTL粉煤气化合成甲醇工艺中CO变换工段，得出变换后的气体组分和变换反应后的条件。

　　通过模拟结果可以得出：

　　1）由于CO变换前后CH4的含量均为0，说明在温度210.5，压力3.6MPa，水汽比为0.36的条件下，没有发生甲烷化反应。

　　2）由于CO变换前后有机硫COS含量减少，说明有机硫COS和水发生反应。

　　3）CO变换前气体的摩尔分数为69578，变换后的CO气体摩尔分数为19700，符合后续工艺合成甲醇的工艺要求：（H2-CO2）/（CO CO2）在2.05~2.1之间。

　　4）根据模拟数据和实验数据的对比，误差在0.1以下，可见该模型具有较好的计算精度，能很好地对CO变换进行模拟。

　　4结论

　　应用AspenPlus软件对CO变换进行模拟，采用RKSOAVE和ELECNTL的物性方法对CO变换工艺进行计算，考察在特定的进口温度为210.5，压力为3.6MPa和水汽比为0.36的条件下CO变换反应前后组分含量的变化。计算结果显示：经过变换反应后的CO的含量降到20以下，这符合后续合成甲醇的工艺要求；与实验结果相比，本文提出的计算模型能很好地预测CO变换反应，具有较高的计算精度，同时也说明该模型具有很好的工程应用价值。