草酸二甲酯加氢合成乙二醇Cu/SiO_2催化剂的稳定性试验研究

合成气经草酸二甲酯加氢制乙二醇技术在工业应用过程中存在一些技术难题,其中草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂的稳定性是制约该技术发展的瓶颈。以Cu/SiO_2草酸二甲酯加氢催化剂A为研究对象,通过2 600 h的稳定性实验研究,考察反应温度对草酸二甲酯转化率、乙二醇选择性以及产物中乙醇酸甲酯含量的影响,为合成气经草酸二甲酯制乙二醇技术的工业应用优化提供重要的技术支持。结果表明,当反应压力2.8 MPa、空速(0.3~0.5)h-1、氢酯物质的量比120~140和反应温度216℃时,草酸二甲酯转化率近100%,乙二醇选择性大于95.0%,产物中乙醇酸甲酯质量分数小于0.5%,Cu/SiO_2催化剂A稳定性较好。     

草酸二甲酯加氢催化剂Cu/SiO2的制备研究

分别用尿素和氨水为沉淀剂,采用沉淀沉积法制备了Cu/SiO2,所制催化剂均具有较高的草酸二甲酯加氢制乙二醇的活性和选择性,其中尿素均匀沉淀法更为稳定,且具有更高的选择性。同时,考察了尿素法沉淀时间、铜载量以及沉淀温度对催化剂活性的影响,并运用FTIR、BET、XRD等对催化剂进行了结构表征,活性考评及分析表征表明:沉淀时间达24 h以上,铜载量为30%,更高沉淀温度均对催化剂活性有利,催化剂具有类硅孔雀石的结构。     

无机钠盐对沉淀法制备Cu/SiO_2催化剂的影响

采用沉淀法制备了3种催化剂,分别为铜质量分数20%的Cu/SiO_2催化剂、在沉淀过程中加入氯化钠的Cu/SiO_2催化剂,以及在沉淀过程中加入硝酸钠的Cu/SiO_2催化剂。利用H2-TPR法和BET法对制备的3种催化剂进行了物理化学性质及微观结构的表征;以仲丁醇脱氢作为探针反应,对3种催化剂进行了活性评价,考察了无机钠盐对催化剂的物理化学性质、微观结构及催化脱氢性能产生的影响。结果表明:在沉淀法制备催化剂过程中,加入无机钠盐能显著增大催化剂的孔径,从而有利于反应物进入催化剂微观孔道,并与其内部的活性位进行催化反应,使催化剂的活性大大提高;Cu/SiO_2催化剂的仲丁醇的转化率仅为6%左右;而加入氯化钠和硝酸钠的2种Cu/SiO_2催化剂,其仲丁醇转化率分别可达60%~70%和50%~60%。     

Cu/SiO2催化剂上草酸二甲酯加氢反应的研究

对草酸二甲酯气相催化加氢反应体系进行了热力学分析和实验研究,考查了Cu／SiO2催化剂的最佳活化温度,对影响产物组成的因素和分布规律进行了讨论。结果表明,催化剂的适宜还原温度为523～623K;低氢酯比低压和高溶剂比有利于乙醇酸甲酯的生成;提高氢酯比或反应压力可以提高乙二醇的选择性,氢酯比和反应压力的适宜组合均能得到较好的草酸二甲酯转化率和乙二醇选择性。产物组成随草酸二甲酯转化率增加呈一定的变化规律,可根据市场需求调整产物结构,获得最佳的经济效益。     

草酸酯加氢铜基催化剂关键技术与理论研究进展

合成气经草酸酯加氢制乙二醇工艺是非石油路线合成大宗化学品的新兴路线。在我国贫油、少气、煤炭相对丰富的能源结构条件下,该工艺路线的研究具有重要的现实意义和战略意义。本文着重介绍了草酸酯加氢制乙二醇铜基催化剂的研究进展。系统讨论了催化剂载体、助剂对活性和选择性的影响规律,以及催化剂的结构与价态的形成机制及其对催化性能的影响,并对草酸酯加氢制乙二醇催化剂中的内扩散问题以及催化剂成型进行综述和分析。此外,还对该草酸酯加氢反应放大和工程化进展进行了简单介绍。提出具有较高加氢活性与机械强度的新型催化剂研究是草酸酯加氢催化剂研究的重要课题,而异型催化剂的研究则有可能解决催化剂床层阻力大这一工程化难题。此外也提出制备高温稳定的铜基催化剂是今后的重要研究方向。     

CeO_2掺杂对Cu/SiO_2催化剂热稳定性的影响

采用蒸氨法制备了CeO2掺杂的Cu/SiO2催化剂,考查了CeO2掺杂对Cu/SiO2催化剂在草酸二甲酯催化加氢制取乙二醇反应中热稳定性的影响。采用H2-程序升温还原(H2-TPR),透射电镜(TEM)对催化剂的物理化学性能进行了表征。在反应温度T=200℃,压力P=3.0 MPa,液时空速LHSV=0.4 h-1,氢气、草酸二甲酯摩尔比H2∶DMO=80∶1,400℃高温处理2.0 h的条件下测定了催化剂的活性变化。结果表明,CeO2掺杂对Cu物种的分散起到了促进作用,提高了催化剂的热稳定性。     

草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO2催化剂工业应用常见问题及分析

针对草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂在工业应用中易发生粉化和活性降低的问题,对Cu/SiO_2催化剂的理化性能和工艺操作条件进行比对和分析,结果发现:催化剂机械强度低、草酸二甲酯进料水含量高、系统压力波动大和热冲击是Cu/SiO_2催化剂发生粉化的主要原因;催化剂老化和烧结、循环氢气纯度、氢酯摩尔比和反应温度对Cu/SiO_2催化剂的活性具有较大的影响。     

SiO_2载体对Cu/SiO_2催化剂在仲丁醇脱氢中催化性能的影响

采用B,D,F,H 4种不同理化性质的二氧化硅微球作为Cu/Si O2催化剂的载体,等体积浸渍法制备Cu/Si O2催化剂,并对制备的催化剂进行了表征和活性评价。通过BET法、程序升温还原法(TPR)对所得催化剂进行表征,采用仲丁醇脱氢作为探针反应,介绍了不同载体、不同理化性质对催化剂催化性能的影响。结果表明:不同载体具有不同的理化性质,这些理化性质会影响催化剂在仲丁醇脱氢反应中的活性,F型载体为较好的负载纳米铜颗粒的载体。     

焙烧温度对草酸二甲酯加氢制乙二醇催化剂Cu/SiO_2的影响

采用沉淀沉积法制备含铜质量分数30%Cu/SiO_2催化剂。考察焙烧温度对催化剂孔结构和活性的影响,并通过BET和XRD进行表征分析,结果表明,400℃焙烧的催化剂有最大的比表面积,XRD表征探测到其表面有较多的Cu~+,说明大的比表面积有利于活性组分Cu~+的高度分散,活性较高,在温度205℃、压力2.0 MPa和空速1.00 h~(-1)的条件下,草酸二甲酯转化率达100%,乙二醇选择性达98.67%。     

铈对铜硅催化剂催化草酸二甲酯加氢反应性能的影响

采用沉淀凝胶法制备了一系列不同Ce含量的Ce-Cu-SiO2催化剂,利用N2物理吸附(BET)、X射线衍射(XRD)、N2O吸附、氢气程序升温还原(H2-TPR)和氢气程序升温脱附(H2-TPD)等方法对催化剂进行表征,并在连续流动固定床反应器中考察了催化剂催化草酸二甲酯加氢制取乙二醇的反应性能。实验结果表明,引入适量的Ce能够改善Cu-SiO2催化剂的还原性能,增加Cu0表面积,减小Cu晶粒尺寸,增加催化剂的氢吸附能力。添加适量的Ce可提高催化剂对草酸二甲酯加氢制取乙二醇的选择性和稳定性。在195℃、3 MPa和质量空速(WHSV)0.07 h-1反应条件下,0.06Ce-Cu-SiO2催化剂上草酸二甲酯转化率可达99.4%,乙二醇选择性可达99.1%,且具有良好的稳定性。     

Hydrogenation of dimethyl oxalate to ethylene glycol on a Cu/SiO2/cordierite monolithic catalyst: Enhanced internal mass transfer and stability

The design and application of a Cu/SiO₂‐based monolithic catalyst for hydrogenation of dimethyl oxalate (DMO) to ethylene glycol (EG) is presented. The catalyst was dip‐coated on cordierite with highly dispersed Cu/SiO₂ slurry prepared by ammonia evaporation method. This structure guarantees high dispersion of copper species within the mesopores of silica matrix in the form of copper phyllosilicate. The catalyst is low cost, stable, and exhibits high activity in the reaction of hydrogenation of DMO, achieving a 100% conversion of DMO and more than 95% selectivity to EG. Notably, STY_EG over the monolith is significantly enhanced compared to the packed bed Cu/SiO₂ catalysts in both forms of pellet and cylinder. It is primarily due to the relatively short diffusive pathway of the thin wash‐coat layer and high efficiency of the active phase derived from the monolithic catalyst. Theoretical results indicated that the internal mass transfer is dominated on the catalysts of pellet and cylinders. Moreover, the monolithic catalyst possessed excellent thermal stability compared to the pellet catalyst, which is attributed to the regular channel structure, uniform distribution of flow. © 2011 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2012     

溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢Cu/SiO2催化剂及性能

以正硅酸乙酯为硅源,采用溶胶-凝胶法制备草酸二甲酯加氢合成乙二醇的Cu/SiO₂催化剂,并考察老化时间对Cu/SiO₂催化剂活性与结构的影响。用N2物理吸附、XRD、FT-IR和H₂-TPR等技术对Cu/SiO₂催化剂性能与结构进行表征。结果表明,溶胶-凝胶法制备的Cu/SiO₂催化剂中有层状硅酸铜形成,铜物种均匀分布在载体SiO₂上,易被还原,活性较高。合理的老化时间可抑制SiO₂对催化剂表面活性位的包覆,提高活性。在200 ℃、2.0 MPa、氢酯物质的量比60∶1、草酸二甲酯空速1.0 h^-1和老化时间1.5 h的条件下,草酸二甲酯转化率达99.51%,乙二醇选择性93.60%。
     

Cu-MCM-41催化剂的制备及在草酸酯加氢制乙二醇催化性能

采用蒸氨沉淀法制备了Cu-MCM-41分子筛催化剂,并采用BET、TEM、XRD和TPR等表征手段对该催化剂进行了表征。表征结果说明所研制催化剂具有规整有序的介孔结构并且活性组分铜得到了良好的分散。通过对该催化剂在草酸二甲酯（DMO）加氢制乙二醇反应中反应性能的研究发现,反应温度、反应压力、氢酯比和液时空速等工艺参数均对催化活性产生重要影响。结果表明,Cu-MCM-41催化剂在反应温度473 K,反应压力2.5 MPa,n(氢)∶n(酯)为80～100时表现出最佳的加氢反应性能,液时空速在2.0 h^-1时,DMO仍然可以完全转化并且乙二醇（EG）选择性达到98%以上。     

草酸二甲酯气相法加氢制乙二醇催化剂研究进展

草酸二甲酯的气相加氢具有高水平的活性,采用共沉淀法制备需要不同特性规格的沉淀剂,催化剂的组合和反应条件都对乙二醇的合成性质具有明显的性能影响。通过采用独特的吸附方法表征制备的催化剂,以及通过试验获得的值表明草酸二甲酯的独特氢化反应与铜离子的独特活性状态密切相关。此外,通过气相催化得到的乙二醇,草酸二甲酯的比转化率可超过97%;乙二醇的选择性特征高达85%;制备的催化剂突出了最佳的稳定性能。     

草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO_2催化剂失活研究

采用沉积-沉淀法制备Cu/SiO_2催化剂,研究Cu/SiO_2催化剂在草酸二甲酯制乙二醇反应中的活性及稳定性。采用XRD、TG、SEM和EDS等对催化剂进行表征,分析催化剂的失活原因。结果表明,催化剂表面积炭和活性组分铜的烧结是造成催化剂失活的主要原因。在高空速1.5 h~(-1)下,对催化剂进行寿命考察,结果表明,运行350 h,草酸二甲酯转化率维持95%以上,乙二醇选择性下降至约60%。