复合催化剂制备方法对合成气直接合成二甲醚的影响

作者/来源：吴泾技术中心   日期： 2008-03-28   点击率：3476

    一、前言     目前原油燃料的价格居高不下，且有攀升趋势。同时这些燃料也是空气污染的主要来源。二甲醚（DME）是一种清洁的替代燃料，不含硫，不会形成微粒，而且与汽油相比，排放的NOx更少，因此是优良的柴油机替代燃料。二甲醚具有和液化气（LPG）主要成分丙烷及丁烷相似的性质，因此可以使用液化气的处理技术进行运输和储存等等，从而成为液化气的替代品。二甲醚也可作为气溶胶的推进剂来代替氯氟碳化合物，后者对大气的臭氧层有破坏作用。此外，在乙烯，硫酸二甲酯及乙酸甲酯等化学品的生产中，二甲醚还是一种重要的化学中间体。二甲醚已经可以由合成气（CO和H2的混合物）制得，后者可从煤和天然气等不同途径得到。但到目前为止，所有的商品二甲醚都是由甲醇脱水得到。在简单反应器中，用复合催化剂催化合成气直接制备二甲醚的方法吸引了众多研究者和工业上的注意。开发合成气一步法制二甲醚工艺的主要潜力是生产成本低，而两步法工艺包括在连续反应器中用合成气制甲醇和甲醇脱水两个步骤。一步法工艺中，生成的二甲醚连续采出，从而使反应不受甲醇的平衡限制。连续反应抑制了甲醇平衡的逆反应，使得一氧化碳不断转化而不受上述平衡的主导。合成气直接合成二甲醚的复合催化剂需要两种活性中心，一种促进生成甲醇，另一种促进甲醇脱水。可以机械混合合成甲醇的催化剂（Cu／Zn，Cu／Zn／Al，Cu／Cr／Fe，Cu／Zn／Ga，Cu／Zn／Cr，Cu／Zn／Co，等）和甲醇脱水的催化剂（γ－Al2O3，沸石等）来制备这些催化剂。但是根据文献报道，这样制得的催化剂活性组分分散性不好。用于生产商品甲醇的催化剂的主要成份是CuO／ZnO／Al2O3，如果提高氧化铝的含量和焙烧温度以得到合适的γ－Al2O3，该催化剂也可作为脱水的复合催化剂。本文考察了不同制 备方法对催化剂性质和复合催化剂CuO／ZnO／Al2O3物理结构的影响，并开发了一种新的复合催化剂的制备方法，即溶胶—凝胶注入法。复合催化剂在淤浆反应器中测试性能，用BET，TGA，XRD，XRF，TPR，N2O吸收来表征考察铜的分散性。本文也研究了CuO／ZnO质量比一定，不同氧化铝比例对催化剂性能的影响。为此，用溶胶－凝胶注入法制备了一系列氧化铝含量不同的催化剂，找出了CuO／ZnO／Al2O3的最佳质量比。     二、实验部分     1.复合催化剂的制备     采用7种不同的方法制备复合催化剂。所有制得的催化剂具有相同的基本结构CuO／ ZnO／Al2O3，理论质量比分别为31／16／53，据报道，该比例下具有最高的转化率和收率。  1.1  Na2CO3共沉淀法  &....