含N-%2c2-合成气直接制二甲醚催化剂研究.pdfVIP

含N2合成气直接制二甲醚的催化剂研究 贾美林，李文钊，徐恒泳，葛庆杰，侯守福 6023) (中国科学院大连化学物理研究所，大连11 二甲醚用途十分广泛，不仅是重要的化工原料，而且是潜在的洁净车用柴油燃料和民用 燃料。二甲醚生产己从传统的强酸作用下的甲醇脱水合成发展到由合成气直接合成．亦目9在 甲醇合成催化剂中加入一定量的甲醇脱水催化剂，使反应生成的甲醇进一步脱水生成二甲醚． 可以打破甲醇合成的热力学平衡，更有利于反应向生成物方向进行”’2】。合成气直接制二甲醚 的生产成本在很大程度上是由合成气的生产装置投资和操作费用决定。传统合成气制造方法 为蒸汽重整法，投资昂贵，能耗甚高。天然气催化部分氧化制合成气是90年代提出的新造气 方法12]，可以显著地降低合成气生产成本。为进一步降低二甲醚生产成本．提高经济效益．f本 需空分设备)得到的廉价合成气为原料气(简称含N：合成气)来合成二甲醚。主要考察了制 备方法对反应性能的影响并和传统的双组分机械混合法进行了比较，采用XRD方法对催化剂 特性进行了表征。) I、实验部分 7 1．1CuO-ZnO-Zr02-A1203，HzSM—s催化剂制备 1．1．1机械混合法 片成型。 I．1．2浸渍法 将200目以下的HZSM一5加入到含有一定浓度的铜、锌、铝和锆的硝酸盐溶液中，搅拌， 水浴蒸干后120℃烘干，360。C焙烧6h后压片成型。 1．1．3共沉淀沉积法 将含有一定浓度的铜、锌、铝和锆的硝酸盐溶液和碳酸钠溶液并流共沉淀于盛有蒸馏水的 1．1．4胶体沉积法 将一定量的铜、锌、铝和锆的硝酸盐溶于无水乙醇中，在强烈的搅拌条件下加入含草酸的 乙醇溶液．再轻微的搅拌0 360℃焙烧6h后压片成型。 1．2催化剂性能测试 含N：合成气制二甲醚的反应在固定床管式反应器中进行，催化剂装量l09(20．40目)。催 化剂用纯氢还原后切换反应气进行反应。反应气组成为：4012％H2、3635％N2、16．18％CO、 l 44％Cl-h和5 一110— 色谱柱分析甲醇、二甲醚及烃类。 1．3 X射线衍射分析(XRD) D／max．rib 采用日本理学Rjgaku X射线衍射仪测试样品，Cu靶，Ka射线，管电压40KV 管电流100mA。 表1制备方法对催化剂性能的影响 2、结果与讨论 Table2Effectsofthe methodsonthe of preparation performance 表l反应性 catalysts CuO-ZnO-Zr02·AIzO|，l{IZSM-5 能结果说明．制 备方法对二甲 醚的选择性影 响较小．主要影 响cO转化率。 不同方法制备 的催化剂CO转 化率排序为：胶 体沉积法共沉 Reaction 淀沉积法一机 械混合法浸渍法，采用胶体沉积法制备的催化剂，二甲醚的产率最高(73％)。 由表2看出，不同方法制 表2 XRD表征结果 备的催化剂均只能检测到 Table2 TheresultsofXRDcharacterization CuO和HZSM．5的衍射 峰．而观察不到其它物种 的衍射峰。根据Scherrer 公式．对CuO衍射峰进行 计算．得到不同方法制得 的催化剂CuO的晶粒大 小，结合表l活性结果和 表2可以看出，催化剂的催化性能和CuO的粒径具有较好对应关系，胶体沉积法制备的催化 剂CuO晶粒最小，分散较好．能够提供较多的活性中心，因而具有较高的催化活性，而浸渍 法制备的催化剂CuO晶粒最大，分散较差．因而具有较低的催化活性。 参考文献