浆态床合成二甲醚复合催化剂失活原因探索

作者/来源：王东升   日期： 2008-04-20   点击率：3570

王东升1,2，谭猗生1，韩怡卓1，椿范立3(1．中国科学院山西煤炭化学研究所煤转化国家重点实验室，山西太原030001； 2．中国科学院研究生院，北京100039；3．日本国立大学法人富山大学，富山930-8555，日本) 摘　要：在反应温度260℃、压力5．0 MPa的条件下，对浆态床反应器中二甲醚合成复合催化剂的失活规律进行了研究。结果表明，Cu基催化剂失活较快是导致浆态床二甲醚合成催化剂不稳定的主要原因。通过分析Cu基催化剂在浆态床反应器和固定床反应器中的活性变化规律，发现在浆态床反应器中不能及时导出反应体系的H2O对催化剂的毒副作用导致了浆态床Cu基催化剂快速失活。对失活催化剂进行的TPR、XRD和SEM-EDS表征结果可以看出，Cu粒子的长大和积炭是Cu基催化剂失活的重要原因，与已有文献报道不同的是并未发现明显的Cu元素流失。 关键词：二甲醚；复合催化剂；失活；浆态床　　二甲醚是非常重要的一种洁净能源，性质与液化石油气类似，可作为民用燃料，同时因为具有较高十六烷值可作为压燃型发动机的柴油理想替代品。此外，二甲醚可用作或制取冷冻剂、杀虫剂、抛光剂、防锈剂、气雾剂、烷基化剂等，二甲醚还是氟里昂的理想替代品，能有效地降低对大气臭氧层的破坏。 　　浆态床一步法合成二甲醚由于其适合宽范围氢碳比的合成气、反应工艺流程简单、生产成本低、传热性能好、热能利用合理等优点，越来越受到人们的青睐。目前，一步法合成二甲醚大多数用Cu基甲醇合成催化剂和Al2O3 或分子筛混合而成的复合催化剂。但在浆态床反应器中二甲醚复合催化剂不稳定，特别容易失活。关于二甲醚复合催化剂的失活原因目前仍然存在着争议，作者及其所在课题组认为复合催化剂中Cu基催化剂的不稳定是二甲醚合成催化剂失活快的主要原因。 　　一般认为，在一步法合成二甲醚过程中主要发生下列反应：　　　　反应(1)是甲醇合成反应，一般在铜基催化剂上进行；反应(2)是甲醇脱水反应，通常在γ-Al2O3、ZSM-5等固体酸脱水催化剂上进行；反应(3)为水煤气变换反应，在甲醇合成铜基催化剂上进行。通常把甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化....