一步法DME合成催化劑的完全液相制備工研究.pdf

1、目前我國正處于能源消耗強度較高的工業(yè)化階段，能源供應(yīng)已成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，尤其是以汽油和柴油為燃料的機動車工業(yè)的石油能源消費供應(yīng)緊張，因此尋找一種新型的能源載體己迫在眉睫。結(jié)合我國富煤貧氣少油的能源結(jié)構(gòu)，將豐富的煤炭資源轉(zhuǎn)化為潔凈替代燃料是解決我國能源危機的重要途徑之一，其中二甲醚由于十六烷值高、動力性能好、污染少，被公認為柴油的理想替代燃料。 漿態(tài)床反應(yīng)器由于具有優(yōu)異的移熱性能而成為低成本制二甲醚最有前景的反應(yīng)床型

2、，但催化劑的穩(wěn)定性差是制約其工業(yè)化應(yīng)用的主要障礙。本課題組針對漿態(tài)床催化劑的使用特性，提出了一種從溶液到漿液直接制備漿態(tài)床用催化劑的完全液相法，前期研究結(jié)果顯示完全液相法制備的催化劑具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，但其CO轉(zhuǎn)化率偏低。 本研究針對完全液相法存在的問題，對CuZnAl催化劑組分配比、還原溫度進行了優(yōu)化，重點考察了熱處理氣氛中引入不同比例CO<,2>對催化性能的影響。對有代表性的催化劑進行了XRD、BET、XPS、TPR、NH<,

3、3>-TPD、CO<,2>-TPD等表征，并與反應(yīng)活性相關(guān)聯(lián)，得到以下主要結(jié)論： 1．還原溫度對催化劑活性有顯著影響。采用280℃還原CuZnAl漿狀催化劑，其CO轉(zhuǎn)化率和DME的選擇性均優(yōu)于240℃下還原的催化劑。DME選擇性的提高，主要由于抑制了CH<,4>等烴生成的副反應(yīng)，使體系中生成的水量減少，限制了水煤氣變換反應(yīng)，抑制了CO<,2>的生成，從而使DME的選擇性顯著提高。 2．Cu/Zn 比率對催化劑性能有顯著影

4、響。催化劑上存在一個合適的銅鋅比率范圍，由催化劑活性評價可知，在這一范圍內(nèi)催化劑可以獲得較高轉(zhuǎn)化率，還可以顯著提高DME的選擇性。DME選擇性的提高主要由于對CO<,2>的選擇性降低導(dǎo)致的，CO<,2>選擇性的降低又是由于抑制了CH<,4>等烴生成的副反應(yīng)，反應(yīng)體系中產(chǎn)生的水量減少從而限制了水煤氣變換反應(yīng)的進行；由表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在這一范圍內(nèi)催化劑反應(yīng)前后體相結(jié)構(gòu)和表面組成穩(wěn)定，還原性能優(yōu)異，酸強度酸量適中。在本文考察的四種銅鋅比率中Cu