合成气一步法制二甲醚双功能催化剂中甲醇脱水组分对催化性能的影响

采用并流共沉淀法制备的甲醇合成CuO-ZnO-Al2O3催化剂与不同甲醇脱水组分混合制成合成气一步法制二甲醚双功能催化剂,并在高压固定床反应器评价其催化性能。发现以西南化工研究设计院自主研制的甲醇脱水制二甲醚催化剂(改性的γ-Al2O3)为脱水组分时表现出最佳的催化性能。NH3-TPD研究表明改性后的γ-Al2O3表面酸量和酸强度都有所增加,且在双功能催化剂表面同时存在着弱酸中心和中等强度的酸中心。     

催化剂中AlOOH比例对浆态床一步法合成二甲醚的影响

采用溶胶凝胶法制备AlOOH,将其与甲醇合成催化剂(C302)组成双功能催化剂用于浆态床一步法合成二甲醚反应,探索两者合成二甲醚的最佳质量配比。通过XRD、氮物理吸附、NH_3-TPD-MS和H_2-TPR等方法对催化剂的结构进行了表征。研究发现溶胶凝胶法制备的AlOOH具有优良的甲醇脱水性能,C302催化剂中添加AlOOH后,Cu物种和ZnO的结晶度降低,分散度增大;反应后Cu~0和ZnO平均晶粒粒径增大,催化剂孔结构保持稳定;随着添加AlOOH量的增加,催化剂的弱酸强度有所增强且弱酸量增多。当C302和AlOOH的质量比为1:1时,CO转化率最高达到27.96%,二甲醚选择性最高达到61.85%。     

甲醇脱水制二甲醚的催化剂研究

在甲醇气相脱水合成二甲醚反应中,考察了催化剂酸性及反应工艺条件对反应的影响。分子筛的Bronsted酸中心和Lewis酸中心都是甲醇脱水反应的活性中心,而强酸中心是烯烃产生的主要场所。研究表明,采用硅铝比为60的HZSM-23分子筛作为催化剂,适宜的工艺条件为:反应质量空速5 h-1,温度300℃,压力0.1MPa,甲醇转化率为97.6%,二甲醚选择性为95%。     

最新专利文摘

<正>一种乙醇制乙烯和甲醇合成二甲醚的组合工艺方法及装置该专利涉及一种乙醇制乙烯和甲醇合成二甲醚的组合工艺方法及装置。乙醇原料从装有乙醇脱水催化剂的列管式反应器的壳程上部进入催化剂床层与乙醇脱水催化剂接触反应;甲醇在列管式反应器的管程下部与装在管程中的甲醇脱水催化剂反应,生成的二甲醚和水从列管式反应器管程的顶部出反应器,然后在二甲醚冷却塔内实现二甲醚     

浆态床合成二甲醚复合催化剂失活的初步研究

在温度240-280℃、压力5.0 MPa的反应条件下,考察了浆态床反应器中甲醇脱水催化剂和甲醇合成催化剂的稳定性。研究发现,甲醇合成催化剂稳定性对二甲醚复合催化剂有较大的影响。实验结果表明,在200 h的稳定性实验中,甲醇脱水催化剂改性γ-Al2O3稳定性较好,而甲醇合成催化剂CuZnAl(O)失活较快。复合催化剂的失活主要是由于甲醇合成催化剂的失活造成的。     

水蒸气处理对HZSM-5分子筛催化合成二甲醚反应性能的影响

采用不同水蒸气处理温度制备了一系列 HZSM-5分子筛,考察了其催化甲醇脱水反应的性能,并以其为甲醇脱水活性组分与铜基甲醇合成活性组分(Cu-ZnO-Al₂O₃ )组成双功能催化剂,考察了其对合成气直接制二甲醚反应的催化性能。结果表明,随着水蒸气处理温度的提高,HZSM-5分子筛的酸性逐渐减弱,从而使甲醇脱水反应的二甲醚选择性逐渐增大。对于催化合成气直接制二甲醚反应,当HZSM-5分子筛在适当温度(500℃)下进行处理时,可使反应产物中 CO₂副产物的选择性明显下降,目的产物二甲醚的选择性显著提高。当处理温度过高(600℃)时,CO的转化率和二甲醚的选择性均明显降低。相同温度下的水蒸气和氨水蒸气处理对 Cu-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5双功能催化剂催化合成气直接制二甲醚反应的性能几乎无影响。     

HZSM-5分子筛的改性对合成气直接制二甲醚反应的影响

采用固态离子交换法改性合成气直接制二甲醚(DME)双功能催化剂中的甲醇脱水组分HZSM 5分子筛,制得一系列Mg ZSM 5催化剂,并用XRD和NH3 TPD表征其结构和表面酸性,发现改性后分子筛的晶型和结构未受到破坏,但分子筛表面弱酸中心增强,强酸中心减弱,酸中心分布较为集中。将由Mg ZSM 5分子筛与Cu基甲醇合成催化剂组成的双功能催化剂用于合成气直接制二甲醚反应,结果表明,目的产物DME选择性由改性前的53 62%提高到68 31%,而副产物CO2和烃类的选择性则分别由41 75%和0 23%下降至27 67%和0 02%。     

浆态床合成二甲醚反应工艺条件的研究

考察了反应温度、反应压力、进料空速以及催化剂配比对于浆态床合成二甲醚反应过程的影响。结果表明 :在反应温度为 2 40～ 2 80℃范围内 ,随着反应温度的升高 ,CO的转化率逐渐增加 ,在 2 70℃达到最大值后开始下降 ;在反应压力为 2 0～ 5 0MPa范围内 ,随着反应压力的升高 ,CO的转化率和二甲醚的选择性逐渐增加 ;在空速为 80 0～ 5 0 0 0h-1范围内 ,随着空速的增加 ,CO的转化率先增加 ,在 30 0 0h 1达到最大值 ,然后逐渐减小 ;催化剂比例对于CO转化率、二甲醚的选择性以及二甲醚的时空收率都有较大的影响 ;在甲醇合成催化剂与脱水催化剂比例为 4～ 5时 ,CO转化率与DME选择性最好。     

合成气制二甲醚催化剂制备方法的对比研究

在同一个铜锌合成甲醇催化剂前体的基础上,采用4种方法制备了合成气制二甲醚催化剂,并对制备方法对催化剂活性的影响进行了研究.实验结果表明,制备方法不仅影响合成气制二甲醚催化剂的甲醇合成组分和甲醇脱水组分各自的活性,而且对两者的活性中心的匹配影响更大.水热处理的方法是一种有效的老化方法,能够明显提高催化剂的甲醇合成活性,并使脱水组分的活性得到保持.组分之间的高分散对于合成气制二甲醚催化剂的高活性非常重要.     

气相法甲醇脱水制二甲醚催化剂的研究开发

综述了气相法甲醇脱水制二甲醚催化剂的研究进展。目前主要的二甲醚催化剂类型有沸石分子筛和氧化铝两大类,其中γ-Al2O3应用于二甲醚生产较为广泛。着重介绍了CNM-3型二甲醚催化剂的研究过程及工业应用状况,使用该催化剂可生产纯度为99.99%的二甲醚产品,甲醇单程转化率>80%,二甲醚选择性>99.5%,催化剂寿命可达3年。     

合成气低温合成二甲醚催化剂的研究

采用共沉淀法制备了Cu Zn Al甲醇合成催化剂,在此基础上采用机械混合法和共沉淀沉积法制备了Cu Zn Al/HZSM 5+Al2O3二甲醚合成催化剂。以BET、XRD、TPR和XRF对催化剂进行了表征并采用高压微反对催化剂活性进行了评价。结果表明,所制备的Cu Zn Al甲醇合成催化剂同Topse公司的MK 101商业甲醇合成催化剂相比,前者具有更高的低温催化活性和稳定性。采用共沉淀沉积法制备的催化剂对于二甲醚合成的活性明显高于机械混合法制备的催化剂。以HZSM 5与酸性Al2O3(质量比4/1)作为复合脱水组分,当w(Cu Zn Al)/w(HZSM 5+Al2O3)=3 6时,以共沉淀沉积法制备的催化剂对于二甲醚合成具有高活性,特别是低温活性明显高于机械混合法制备的催化剂。     

A SINGLE-STAGE, LIQUID-PHASE DIMETHYL ETHER SYNTHESIS PROCESS FROM SYNGAS III. DUAL CATALYST CRYSTAL GROWTH, DEACTIVATION, AND ACTIVITY CONSERVATION STUDIES

In the liquid phase dimethyl ether (DME) synthesis process, both the methanol synthesis catalyst )composed of CuO, ZnO, and Al₂O₃) and the methanol dehydration catalyst (composed of gamma-alumina) are slurried in the inert oil phase. Various long-term activity checks were conducted on these dual catalysts to characterize the crystal growth and the thermal aging behavior. X-ray powder diffraction, X-ray fluorescence and elemental intensity compositions, and the crystallite size distributions of the aged catalysts were examined. Based on the current investigation, it was established that the crystal growth and the catalyst deactivation problems in the methanol synthesis catalyst are less severe when it is used along with the methanol dehydration catalyst.     

A SINGLE-STAGE,LIQUID-PHASE DIMETHYL ETHER SYNTHESIS PROCESS FROM SYNGAS III. DUAL CATALYST CRYSTAL GROWTH,DEACTIVATION, AND ACTIVITY CONSERVATION STUDIES

ABSTRACT

In the liquid phase dimethyl ether (DME) synthesis process, both the methanol synthesis catalyst )composed of CuO, ZnO, and Al₂O₃) and the methanol dehydration catalyst (composed of gamma-alumina) are slurried in the inert oil phase. Various long-term activity checks were conducted on these dual catalysts to characterize the crystal growth and the thermal aging behavior. X-ray powder diffraction, X-ray fluorescence and elemental intensity compositions, and the crystallite size distributions of the aged catalysts were examined. Based on the current investigation, it was established that the crystal growth and the catalyst deactivation problems in the methanol synthesis catalyst are less severe when it is used along with the methanol dehydration catalyst.     

HZSM-5分子筛与铜基的复合催化剂上合成气制二甲醚

以ＨＺＳＭ－５分子筛与铜基甲醇合成催化剂组成复合催化剂用于从合成气制二甲醚，以ＨＺＳＭ－分子筛替代γ－Ａｌ２Ｏ３作脱水催化剂可降低复合催化剂的活性温度。在２５０～２６０℃，ＨＺＳＭ－５分子筛复合的催化剂，其ＤＭＥ选择性、时空产率均高于γ－Ａｌ２Ｏ３。甲醇合成催化剂与ＨＺＳＭ－５分子筛配比为３∶２时，ＣＯ转化率、ＤＭＥ时空产率较高。不同甲醇合成催化剂只影响复合催化剂的ＣＯ转化率，不影响ＤＭＥ选择性。不同硅铝比的ＨＺＳＭ－５分子筛对复合催化剂的ＤＭＥ选择性影响显著，当硅铝比从３２．７９增至５２．０９，ＤＭＥ选择性增大，ＭｅＯＨ、ＣＯ２选择性下降；当硅铝比从５２．０９增至７０．７０时，ＤＭＥ、ＭｅＯＨ、ＣＯ２选择性几乎不变。     

合成气一步法制二甲醚双功能催化剂的研究进展

概述了以合成气为原料一步法合成二甲醚双功能催化剂的研究现状及最新进展,分别介绍了双功能催化剂中的甲醇合成活性组分、甲醇脱水活性组分、两种活性组分的复合方法及配比等。锫和硼等是CuO-ZnO-Al2O3甲醇合成活性组分的良好助剂,硼、硅和钨可增强脱水组分γ-Al2O3的酸性,水蒸气处理和添加助剂可增加脱水组分HZSM-5的稳定性,共沉淀沉积法是制备双功能催化剂的较好方法。     

Dehydration of methanol on zeolite-containing catalysts

Conversion of methanol on unmodified industrial cracking catalysts (ICC) containing zeolite Y (KM, Zeocar-2 and KM-R) and NZHS (KM-1 and KM-1R), unmodified and modified with phosphoric acid, was investigated. It was shown that conversion from selective formation of hydrocarbon products whose composition is a function of the temperature to selective formation of dimethyl ether (DME) is observed on KM-1 catalyst as a function of the duration of the experiment. The catalyzates formed on the KM and Zeocar-2 catalysts and hydrocarbons and DME (∼50%) differ from the catalyzates formed on the KM-1 catalyst, with a stable composition for the duration of the experiments. Modified catalysts KM-1R and KM-R provide a stable, highly selective yield of hydrocarbons and DME, respectively. The results obtained demonstrate the promise of using ICC for dehydration of methanol into DME.     

浆态床二甲醚合成的本征动力学研究

在温度240～282℃、压力4～6MPa、x0H2/x0CO=0 99～2 33、相对甲醇催化剂进气空速为10000h-1、甲醇合成催化剂4g、甲醇脱水催化剂0 05～0 30g的反应条件下,于250mL高压搅拌釜中进行了浆态床二甲醚合成过程的本征动力学研究。在消除了内外扩散传质影响和保持催化剂稳定性的前提下,测定了本征动力学数据。采用Graaf的甲醇合成动力学模型和Bercic的甲醇脱水动力学模型对实验数据进行拟合后,甲醇、二甲醚和CO2的表观生成速率的计算值和实验值误差分别在±13%,±15%和±26%以内。     

Effect of Different Ratios of Si-Al of Zeolite HZSM-5 on the Activity of Bifunctional Catalysts Upon Dimethyl Ether Synthesis

Abstract

Four bifunctional catalysts were prepared by physical mixing of a commercial methanol synthesis catalyst (JC207 catalyst, a catalyst for methanol synthesis, which has been industrialized in China) with zeolite HZSM-5 (Si-Al ratios of 25, 38, 50, 150) as a methanol dehydration catalyst. The bifunctional catalyst (JC207/HZSM-5 [Si/Al = 38]) showed better performance, which can be attributed to more acidic sites with moderate strength of zeolite, and which can control methanol dehydration rate, which is a rate determining step.