草酸二甲酯选择性加氢催化剂的研究进展

简单介绍了草酸二甲酯加氢制乙二醇是"煤制乙二醇"技术路线中的一个关键步骤,通过调控催化剂活性,草酸二甲酯经选择性加氢还可得到乙醇酸甲酯和乙醇;概述了国内外草酸二甲酯选择性加氢分别制乙醇酸甲酯、乙二醇和乙醇反应催化剂的最新研究进展;重点探讨了通过改变催化剂组成、促进剂以及反应条件,进而实现草酸二甲酯加氢反应活性和产物选择性调控的研究结果;指出了草酸二甲酯选择性加氢催化剂研发过程中存在的问题和挑战以及未来的发展趋势。     

铜基催化剂上草酸二甲酯催化加氢合成乙二醇的研究

采用共沉淀方法制备铜基催化剂,进行了草酸二甲酯气相加氢活性评价,考察了不同载体(SiO2,Al2O3,ZnO)对草酸二甲酯加氢反应的影响,结果表明CuO/SiO2有较好的草酸二甲酯加氢活性及乙二醇选择性。进而考察了不同制备方法以及焙烧温度对其加氢性能的影响。采用N2O吸附,XRD,TG-MS,N2吸脱附等分析手段,对催化剂进行表征。将表征结果与实验结果相关联,发现草酸二甲酯加氢反应活性与Cu0有关,提高铜比表面积有利于提高加氢活性。采用并加法制备且在400℃焙烧的催化剂加氢性能最优,其草酸二甲酯转化率和乙二醇选择性分别可达98%和87%。     

铜-水滑石型催化剂在草酸二甲酯加氢反应中的应用

采用共沉淀方法制备Cu-Al、Cu-Mg-Al、Cu-Zn-Al水滑石作为草酸二甲酯加氢制乙二醇新型催化剂,并经XRD和IR进行了表征。在压力为2.0 MPa,氢酯摩尔比50:1,氢气体积空速3 000h~(-1),反应温度180～210℃条件下,草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂的评价结果表明,Cu-Mg-Al水滑石催化剂具有优良的催化性能,草酸二甲酯的转化率高达99.5%,选择性为100%;另外,Cu-Zn-Al水滑石催化剂也同样显示出良好的催化活性,草酸二甲酯的转化率及乙二醇的选择性分别达到93.8%和97.5%,远高于浸渍法制备的Cu/SiO_2、Cu/Al_2O_3(Cu 20%)为催化剂。     

基于限域效应的铜基草酸二甲酯加氢催化剂研究进展

合成气经草酸二甲酯(DMO)加氢制乙二醇(EG)在煤的清洁利用和石油替代中具有重要意义,而高效稳定的草酸二甲酯加氢催化剂的制备是提升该EG路线的经济性的关键因素之一。当前使用的常规铜基催化剂存在易烧结、稳定性差等问题。综述了从限域角度出发,利用不同载体结构(介孔结构、层状/片状结构、核-壳结构和核-鞘结构)改善草酸二甲酯加氢制乙二醇铜基催化剂催化性能的相关研究进展。基于限域效应制备的铜基催化剂展现出较好的催化加氢性能,四种不同载体结构均可以改善铜的分散度,阻止铜纳米颗粒的迁移和团聚,提高催化剂的催化活性和稳定性。     

CTAB添加量对草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂的影响

以氨水(w(NH3)为28%)为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,采用沉淀沉积法(蒸氨法)制备了Cu/SiO2催化剂,研究了催化剂制备过程中CTAB添加量对草酸二甲酯加氢制备乙二醇反应性能的影响。结果表明,最佳CTAB添加量制备的催化剂表现出较好的催化性能。在固定床反应器中,当反应温度为200℃,反应压力为2.1MPa,氢酯比为90时,草酸二甲酯的转化率达到100%,乙二醇的选择性为97.37%。采用BET、XRD、H2-TPR、XPS等对催化剂结构进行表征。结果表明CTAB添加量影响催化剂晶型,孔结构,活性组分的表面化学状态,从而影响了Cu/SiO2催化剂对草酸二甲酯加氢制备乙二醇的催化性能。     

焙烧温度对草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂性能的影响

以氨水(w=28%)作为沉淀剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂,采用沉淀沉积法(蒸氨法)制备了Cu/SiO2催化剂,采用BET、XRD、H2-TPR等对催化剂结构进行表征,考察了焙烧温度对催化剂草酸二甲酯加氢制备乙二醇反应性能的影响。结果表明焙烧温度影响催化剂晶体结构、孔结构和活性组分的还原性能,从而影响了Cu/SiO2催化剂对草酸二甲酯加氢制备乙二醇的催化性能。当焙烧温度为400℃时催化剂表现出较好的催化性能。在固定床反应器中,当反应温度为200℃,反应压力为2.1MPa,n(H2)/n(DMO)为90,LHSV为0.8h-1,草酸二甲酯的转化率达到100%,乙二醇的选择性为97.3%。     

ZnO对草酸二甲酯加氢Cu/SiO2催化剂的抑制效应

以草酸二甲酯加氢制备乙二醇为目标反应,研究了添加助剂ZuO对Cu/SiO2催化剂的影响,结果表明,引入助剂锌后催化剂的加氢活性迅速下降,催化剂的织构表征和XRD、TPR分析表明,助剂氧化锌破坏了Cu/SiO2催化剂前体结构,使得孔径变大,比表面积下降;氧化锌的存在能够促使氧化态铜更易还原为Cu0,并使得催化剂晶粒长大,主要加氢活性组分Cu2O含量降低,进而抑制了反应.     

草酸二甲酯加氢制乙二醇径向反应器模拟

针对草酸二甲酯加氢生产乙二醇的径向绝热床反应器,建立了一维拟均相数学模型,采用Runge-Kutta法求解数学模型。对草酸二甲酯加氢反应动力学模型中的各参数进行了计算拟合,通过Matlab软件计算了草酸二甲酯加氢反应器中的反应规律,并考察了反应器的操作参数对加氢第一反应器的影响,为工业化反应器设计提供了理论依据。     

新型煤制乙二醇绕管反应器问世

正在宁夏银川举办的2017(第六届)中国国际煤化工发展论坛上,杭州林达化工技术工程有限公司的新型绕管反应器技术引起关注。该技术替代了煤制乙二醇技术工艺中两个关键反应(草酸二甲酯合成和草酸二甲酯加氢)器中的传统列管式反应器,解决了传统反应器单塔能力放大问题。目前,备受关注的煤制乙二醇路线是煤经草酸二甲酯加氢制备乙二醇。现运行的乙二醇装置多采用列管式反应器,列管反应器具有很大的换热面积,对于控制反应温     

铜含量对草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂性能的影响

采用蒸氨沉淀法制备了不同铜含量的系列Cu/SiO_2催化剂,并利用H_2-TPR、N_2O化学吸附、BET、XRD,FT-IR等手段进行了表征,研究了铜含量对Cu/SiO_2催化剂催化草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应性能的影响。结果表明,活性金属铜的高效分散,对催化剂性能具有较大影响,过量的铜会覆盖于催化剂表面,造成铜的活性比表面积下降,降低催化剂的加氢性能。对于所考察SiO_2载体,其可以有效分散高达40%的活性金属铜,而较高铜含量的催化剂具有较优的加氢活性,尤其是具有较优的低温加氢活性。催化剂C-40-Cu在180℃时,可达到几乎100%的DMO转化率和大于97%的乙二醇选择性。     

草酸二乙酯和草酸二甲酯加氢反应热力学对比分析

采用Benson基团贡献法、Constantinou-Gani法和Rihani-Dorasiwamy法计算了草酸二乙酯(DEO)、乙醇酸乙酯、草酸二甲酯(DMO)和乙醇酸甲酯等物质的标准生成焓、标准生成吉布斯自由能和摩尔定压热容。在473~513K和1.0~3.5MPa下,分别计算了DEO和DMO加氢反应的焓变、吉布斯自由能变和平衡常数。计算结果表明,除在低压高温条件下乙醇酸甲酯加氢生成乙二醇的反应为非自发反应外,DEO和DMO加氢都是自发进行的放热反应;低温高压有利于生成乙二醇;与DMO的加氢反应相比,DEO加氢反应具有更高的平衡常数。     

草酸二甲酯加氢制乙二醇反应器模拟分析

依据草酸二甲酯(DMO)加氢制乙二醇(EG)的动力学建立了反应器的拟均相二维模型,利用Matlab编程和Excell进行了模拟计算;分析了管壁温度、液时空速、管径等因素对反应的转化率、选择性、热点和时空产率的影响;并得出了典型工况下浓度分布和温度分布,为该工艺的工业放大和反应器设计提供了依据。     

影响煤基乙二醇UV值的杂质分析及其提高方法

分析了草酸酯加氢制乙二醇反应过程中产生杂质的机理,简述了不同杂质对乙二醇产品UV值的影响。综述了常见的物理吸附和化学处理等工艺技术,用于提高乙二醇产品UV值,并简要总结了应用不同工艺技术的优缺点。     

草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂失活研究:硫中毒

在DMO加氢制乙二醇过程中,Cu/SiO2催化剂出现了失活现象,通过采用低温氮气吸附、XRD、TEM、XRF及EDS表征对失活前后催化剂进行表征,发现催化剂失活是由于硫中毒。Cu/SiO2催化剂对硫很敏感,容易硫中毒,且其耐硫性比甲醇合成Cu/ZnO/Al2O3催化剂差。加氢Cu/SiO2催化剂硫中毒失活是一个快速的过程,含微量硫的原料反应90 h后,乙二醇收率降至5.67%。     

草酸酯加氢合成乙二醇精馏过程模拟分析

利用PRO/Ⅱ化工流程模拟计算软件,对乙二醇分离过程中的乙醇塔、中杂塔和乙二醇产品塔进行了模拟计算分析,三塔均采用NRTL热力学计算模型,并对热力学参数进行修正,通过计算各塔理论板数、进料位置和回流比等操作参数,模拟优化出最佳工艺条件。结果表明,三塔流程工艺流程操作合理,灵活性强,可分离得到符合质量要求的乙二醇,在一定...     

花状分级多孔CuO/ZnO催化剂构建及其催化草酸二甲酯加氢反应性能研究

CuO/ZnO flower-like hierarchical porous structures were successfully synthesized via cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB) assisted hydrothermal method. The morphologies and structures as well as their catalytic performance for dimethyl oxalate (DMO) hydrogenation to ethylene glycol (EG) were investigated. Through annealing the zinc copper hydroxide carbonate (ZCHC) precursors, CuO/ZnO flower-like hierarchical porous structures were obtained, which were assembled by a number of porous nanosheets. The catalyst made of these well-defined flower-like hierarchical porous structures with large special surface area and an effective gas diffusion path via well-aligned porous structures showed the higher EG selectivity and yield comparing to the Cu/ZnO catalyst obtained by conventional co-precipitation technique. The results indicated that CuO/ZnO flower-like hierarchical porous structures have excellent potential application for fabrication high performance catalysts.     

Synthesis of Cu/ZnO Flower-like Hierarchical Porous Structures and Investigation of Their Catalytic Performance for Dimethyl Oxalate Hydrogenation

The Cu/ZnO flower-like hierarchical porous structures were successfully synthesized via the cetyltrimethyl ammonium bromide(CTAB) assisted hydrothermal method. The morphology and structure as well as the catalytic performance for dimethyl oxalate(DMO) hydrogenation to ethylene glycol(EG) were investigated. Through annealing the zinc copper hydroxide carbonate(ZCHC) precursors, the Cu/ZnO flower-like hierarchical porous structures were obtained, which were assembled by a number of porous nanosheets. The catalyst made of these well-defined flower-like hierarchical porous structures with large specific surface area and effective gas diffusion path via the well-aligned porous structures showed higher EG selectivity and yield as compared to the Cu/ZnO catalyst obtained by conventional co-precipitation technique. The results indicated that the Cu/ZnO flower-like hierarchical porous structures have excellent potential application for manufacture of high performance catalysts.     

乙二醇合成工艺的研究进展

对国内外乙二醇合成的传统工艺:直接水合法、催化水合法和碳酸乙烯酯法进行了介绍;对乙二醇合成的新工艺,包括乙二醇和碳酸二甲酯联产法和C1化学法的工艺流程和发展前景进行了综述,其中,C1化学法主要分为乙烯合成法、合成气合成法和甲醛、甲醇合成法。作为合成气合成法之一的合成气偶联合成法,具有工艺要求不高、反应条件温和等优点,是目前最有希望大规模工业化生产乙二醇的工艺路线。