羟基酸混合物加氢脱氧过程的热力学分析

《Industrial & Engineering Chemistry Research》：Thermodynamic Analysis of the Hydrodeoxygenation of Hydroxy Acid Mixtures

黑液羟基酸加氢脱氧工艺研究通过Aspen Plus V14热力学平衡分析，揭示了温度（150-550°C）、压力（1-150 bar）和原料组成（5-100%）对产物选择性及平衡的影响规律，指出低温低压（<300°C/30-50 bar）下选择性生成液态氧代烃，而高温高压易生成CO/CO?及烃类副产物，为优化生物炼制工艺提供理论依据。

　　

从黑液中提取的羟基酸（HAs）进行加氢脱氧（HDO）反应为燃料和化学品的生产提供了一条可持续的途径，这与循环经济的目标相一致。本研究利用Aspen Plus V14软件中的平衡常数和吉布斯自由能最小化方法，对代表性羟基酸的加氢脱氧反应路径进行了热力学平衡分析。研究了温度（150–550 °C）、压力（1–150 bar）以及原料组成（5–100%）对反应平衡及产物选择性的影响。大多数C–OH键的断裂是放热反应，在热力学上是有利的；而?COOH基团的C–O键断裂以及还原性氢化反应则受到限制。在300 °C以下、30–50 bar的压力条件下，当HAs与H₂的投料比为化学计量比时，加氢脱氧反应的选择性最高，此时会生成液态含氧产物；而当温度超过约350 °C时，CO/CO₂和碳氢化合物的生成会变得更为显著。本研究强调了操作条件对羟基酸高效加氢脱氧反应的重要性，为将生物精炼技术整合到纸浆和造纸工业基础设施中提供了理论支持。