低温高活性甲酸甲酯氢解反应用新型催化剂研究

作     者：龙毅 

作者单位：四川大学 

学位级别：硕士

导师姓名：储伟

授予年度：2004年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：甲酸甲酯氢解 铜催化剂 助剂 氧化锆 低温甲醇合成 碳纳米管 

摘      要：甲醇是一种极其重要的化工原料,又是潜在的车用燃料和燃料电池的燃料。因此合成甲醇的研究和探索,在国际上一直受到重视。目前通用的ICI及Lurgi低压合成甲醇工艺已达到相当高的水平,但存在的主要缺点是合成气单程转化率低,粗产品含水量高,国外自70年代以来进行了大量的改进研究。长期的研究结果表明必须从根本上改变催化剂体系,开发出具有低温高活性、高选择性、无过热问题的催化剂体系,使生产过程在大于90%的高单程转化率和高选择性状态下进行,因此提出了低温液相合成甲醇技术。目前认为低温液相合成甲醇是由羰化和氢解组成的两步法机理,甲酸甲酯氢解是两步反应的控制步骤,氢解所用催化剂主要包括铜系催化剂和镍系催化剂。 甲酸甲酯氢解制甲醇这一步骤的难点在于环境友好的低温高活性铜基催化剂的研制。目前较好的氢解催化剂为Cu/Cr,Cu/Cr/Al,Cu/Cr/Si催化剂,但是催化剂中铬含量都较高。铜基催化剂在低温下的活性有待进一步提高,同时羰化和氢解两步反应的匹配问题也需要进一步研究。 本论文针对上述问题,首先从Cu/Cr/Si催化剂中的铬元素着手,通过改变催化剂中铬的含量,研究低铬含量的铜基氢解催化剂的氢解性能。研究结果显示氧化铬在催化剂中起到结构助剂作用,同时铬的加入起到了部分电子助剂的作用。Cu/Cr/Si催化剂中铬含量减少,催化剂活性降低。 在低铬含量的Cu/Cr/Si催化剂基础上,添加了B、Zr、Ca、Ce等助剂做为催化剂的第四组分,制备了一系列的Cu/Cr/Si-M催化剂, 发现Zr、Ca、Ba、Mg助剂加入低铬含量的Cu/Cr/Si催化剂,可以提高甲酸甲酯氢解制甲醇的反应活性,起到促进作用。