CO_2加氢直接制二甲醚双功能催化剂的研究进展

综述了CO2加氢直接制二甲醚双功能催化剂的研究进展情况,重点介绍了双功能催化剂中甲醇合成活性组分、甲醇脱水活性组分和双功能催化剂的制备方法。CuO-ZnO基复合氧化物是最常用的甲醇合成活性组分,其铜锌比、制备方法和条件及助剂等显著影响双功能催化剂的性能。由于反应体系中含有较多的水,HZSM-5分子筛比γ-Al2O3更适合作为双功能催化剂的甲醇脱水活性组分。     

CO_2加氢合成甲醇及二甲醚研究进展

介绍了国内外关于CO2加氢合成甲醇的研究进展,综述了该领域的最新研究成果,对CO2加氢制二甲醚的研究现状作了简介。     

CO2加氢合成二甲醚过程的热力学分析

采用Peng—Robinson状态方程对CO2加氢合成二甲醚进行了热力学分析,考察了温度、压力、氢碳比、水、CO和惰性气体对平衡的影响。结果表明,增大反应压力、提高氢碳比、适当降低温度有利于提高CO2转化率和二甲醚选择性。原料气中水含量的增大可显著降低CO2转化率和二甲醚选择性;提高进料气中CO含量,改变了逆水汽变换反应方向,使CO2转化率显著降低,二甲醚收率上升,CO加氢反应占主导地位;惰性气体对反应平衡的影响不显著。     

CO_2加氢一步合成二甲醚催化剂的研究进展

针对CO2加氢一步合成二甲醚催化剂的活性载体、助剂、沉淀剂及沉淀次序、焙烧温度和制备方法等对中间产物甲醇合成的影响进行了综述,介绍了甲醇脱水催化剂组分的研究现状,并对催化剂的失活原因进行了分析,同时阐述了甲醇合成与甲醇脱水复合结构催化剂的研究趋势,最后提出了高效催化剂的研究开发思路。     

焙烧温度对CO_2加氢合成二甲醚催化剂的影响

考察了焙烧温度对二氧化碳加氢合成二甲醚催化剂CuO-ZnO-A l2O3/HZSM-5的影响,研究结果表明,焙烧温度为673 K时,催化剂中CuO和ZnO的相互分散程度较好,催化剂中氧化铜物种比较容易还原,复合催化剂表面具有较强的酸性中心,对于二氧化碳加氢直接合成二甲醚的催化活性最为理想。焙烧温度过高,会导致催化剂中CuO和ZnO粒子发生聚集、长大甚至烧结,催化剂的比表面积急剧下降,催化剂的还原变得困难,催化剂对氢的吸附量减小,催化剂的表面酸量减少,较强的表面酸中心消失,催化活性显著降低。     

CO2加氢直接制二甲醚双功能催化剂的研究进展

综述了CO2加氢直接制二甲醚双功能催化剂的研究进展情况,重点介绍了双功能催化剂中甲醇合成活性组分、甲醇脱水活性组分和双功能催化剂的制备方法.CuO-ZnO基复合氧化物是最常用的甲醇合成活性组分,其铜锌比、制备方法和条件及助剂等显著影响双功能催化剂的性能.由于反应体系中含有较多的水,HZSM-5分子筛比γ-Al2O3更适合作为双功能催化剂的甲醇脱水活性组分.     

CO2加氢合成甲醇催化剂活性评价方法的建立

采用双柱切换气相色谱法,建立了一种CO2加氢合成甲醇产物组成的分析方法,在此基础上,对CO2／H2混合气为原料,微反固定床为反应器,建立了CO2加氢合成甲醇催化剂的微反活性评价方法。     

二氧化碳加氢合成二甲醚的热力学分析

对二氧化碳加氢合成甲醇、二氧化碳加氢合成二甲醚过程进行了热力学计算。计算结果表明：在相同反应条件下,二氧化碳加氢合成二甲醚反应较二氧化碳加氢合成甲醇反应具有更高的ＣＯ２平衡转化率;对二氧化碳加氢合成二甲醚反应而言,ＣＯ２平衡转化率随温度的增加呈单调下降,增加反应体系的压力有利于二氧化碳加氢合成二甲醚反应的进行,Ｈ２／ＣＯ２比值越大,越有利于二氧化碳加氢合成二甲醚反应的进行。     

CO_2加氢合成二甲醚的动力学规律

采用固定床积分反应器和自制的Cu ZnO Al2 O3 /HZSM 5双功能催化剂 ,在排除催化剂内、外扩散阻力前提下研究了CO2 加氢合成二甲醚的本征动力学规律 ,考察了在不同停留时间、H2 /CO2 比、反应温度和压力等条件下产物气中CO2 、CO、甲醇和二甲醚浓度的变化规律 ,为建立CO2 加氢合成二甲醚本征动力学方程提供了动力学数据     

CO_2加氢合成二甲醚催化剂双组份复合方法研究

采用悬浮并流、湿混和干混的方法制备CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5双功能催化剂。考察了不同混合方法对催化剂催化性能的影响。结果表明,采用悬浮液并流共沉淀法制备的双功能催化剂,对CO2加氢直接合成二甲醚有较高的催化性能:在固定床反应器中,当温度为270℃,压力为3.0MPa,空速为4800h-1时,CO2的单程转化率达到27.12%,二甲醚的选择性达到47.63%。采用BET、XRD、TPR、TPD等对催化剂结构进行表征,结果表明HZSM-5分子筛的加入促进了CuO组分的分散,增加了催化剂整体的比表面积;同时CuO-ZnO-Al2O3组分也在一定程度上改变了HZSM-5的酸性中心的强度以及数量。     

Cu-ZnO-Al_2O_3-ZrO_2/HZSM-5催化剂上CO_2加氢合成二甲醚

采用共沉淀法和机械混合法合成了Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5双功能催化剂,研究了该催化剂催化CO2加氢合成二甲醚反应的性能,考察了HZSM-5分子筛的硅铝比、反应温度和反应压力对CO2转化率、二甲醚选择性和收率的影响。实验结果表明,随硅铝比的增大,二甲醚选择性和收率呈峰形变化特性;随反应温度的升高,CO2转化率增加,二甲醚选择性降低;而随反应压力的升高,二甲醚选择性增加。当硅铝比(n(SiO2)∶n(Al2O3))为50、反应温度和压力为250℃和3.0 MPa时,CO2转化率达到19.6%,二甲醚的选择性和收率分别为47.0%和9.2%。H2-TPR,NH3-TPD,XRD表征结果显示,Cu-ZnO-Al2O3-ZrO2/HZSM-5双功能催化剂中HZSM-5分子筛的结构没有明显变化,但硅铝比的变化影响双功能催化剂的酸性,HZSM-5分子筛的加入使Cu的还原温度降低。     

一步法合成二甲醚催化剂失活的研究进展

综述了一步法合成二甲醚催化剂的失活原因及解决方法。复合催化剂中任一组分的失活都会造成整个催化剂的失活。Cu基合成甲醇催化剂的毒物主要为S,C l,Fe,N i等,净化原料气,控制原料气中S和C l的含量,采用不锈钢设备可延缓催化剂中毒;活性组分烧结是复合催化剂失活的重要原因,通过控制反应温度、导出反应生成的水及改进催化剂制备方法可提高催化剂的稳定性;活性组分的迁移、流失、积碳等也是催化剂失活的原因。甲醇脱水催化剂的失活主要由积碳及结构破坏造成,通过改性提高催化剂的抗积碳和抗水性能可以延长催化剂的使用寿命。     

甲醇、二甲醚共进料气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯的热力学分析

用Benson基团贡献法估算了碳酸二甲酯的标准生成热△fHmθ、标准生成自由能△fGmθ和摩尔等压热容Cp,m。计算不同温度下的甲醇氧化羰基化反应和二甲醚水解反应的标准摩尔焓变△rHmθ,进而由赫斯定律得出了二甲醚氧化羰基化反应的△rHmθ。计算上述三个反应的吉布斯自由能变△rGθ和反应平衡常数K,分析了其与温度之间的关系,为甲醇、二甲醚共进料气相氧化羰基化合成碳酸二甲酯这一路线的可行性与反应设计,提供了热力学依据。     

CO_2加氢合成C_1~C_5醇反应体系热力学分析

对CO2加氢合成C1~C5醇反应体系进行了热力学分析。反应体系中各独立反应的吉布斯自由能变化分析表明,较低的反应温度对C1~C5醇的生成有利。采用最小G值法计算得到不同温度、压力、进料氢与CO2摩尔比下体系的平衡组成、醇的平衡收率及CO2和H2的平衡转化率,并讨论了反应条件对反应的影响。此热力学分析可以为评价C1~C5醇合成催化剂的催化效果以及确定CO2加氢合成C1~C5醇的工艺条件提供重要依据。     

焙烧态类水滑石/HZSM-5双功能催化剂的制备及催化CO_2加氢合成二甲醚

采用并流共沉淀法制备了不同Zr O2含量的Cu O-Zn O-Al2O3-Zr O2类水滑石前体,焙烧后与HZSM-5分子筛物理混合得到Cu O-Zn O-Al2O3-Zr O2/HZSM-5双功能催化剂,采用XRD、N2物理吸附、H2-TPR等技术对催化剂的物相、结构特征及还原性进行了表征,考察了催化剂对CO2加氢直接合成二甲醚(DME)反应的催化性能。实验结果表明,所有前体试样均具有结晶相为Cu3Zn3Al2(OH)16·4H2O的水滑石结构,Zr O2的加入改善了催化剂的还原性和活性,DME合成速率主要取决于甲醇的合成速率。在533 K、3.0 MPa、n(H2)∶n(CO2)=3∶1、GHSV=2 400 h-1的反应条件下,当n(Zr O2)∶n(Al2O3+Zr O2)=0.10时,催化剂的反应性能最佳,CO2转化率达25.87%,DME选择性达48.15%;反应30 h后,催化剂仍表现出较高的活性及稳定性。