[發明專利]用于由合成氣和/或二氧化碳直接加氫合成甲醇的催化劑和方法

在審

• 申請號: 201780038306.8
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN109310995A
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 哈利德·A·阿爾穆薩伊特;艾哈邁德·阿爾-哈德拉米;奧馬爾·阿比德;格列高利·比奧斯克;阿卜杜勒阿齊茲·阿爾-阿米爾
• 申請（專利權）人: 沙特基礎全球技術有限公司
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J23/83;B01J23/835;B01J23/843;B01J35/02;B01J35/00;B01J37/03;C01B3/00;B01J35/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

本文描述了能夠由二氧化碳(CO₂)和氫氣(H₂)或由二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)和氫氣(H₂)生產甲醇(CH₃OH)的納米尺度混合金屬氧化物催化劑、制備催化劑的方法和其用途。所述納米尺度混合金屬氧化物催化劑可以具有下式：[Cu_aZn_bAl_cM_d¹]O_n，其中a為20至80，b為15至60，c為1至25，d為0至15，n由其他元素的氧化態決定，并且M¹可以為釔(Y)、鈰(Ce)、錫(Sn)、鈉(Na)、鉍(Bi)、鎂(Mg)或釓(Gd)。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年4月21日遞交的US臨時專利申請第62/325,718號的優先權權益，其全部內容在此通過引用并入本文。

背景技術

A.發明領域

本發明一般性涉及能夠由二氧化碳和/或合成氣(synthesis gas)(合成氣(syngas))合成醇的催化劑。具體而言，含有混合金屬氧化物的多組分非均相催化劑組合物用于催化二氧化碳和/或一氧化碳直接氫化成甲醇。與相同條件下的常規催化劑相比，所述催化劑顯示出增加的活性和選擇性。

B.相關技術描述

二氧化碳(CO₂)主要作為煉油廠、化石燃料燃燒和化學品生產的廢棄副產物而生產。許多天然氣來源含有相當大濃度(多達50％)的二氧化碳。上述過程中產生的大部分二氧化碳被釋放到大氣中。然而，為了減少二氧化碳排放及其對全球氣候的不利影響，已經做出了許多努力以開發新技術并改善防止或減少CO₂產生的當前技術。此外，捕獲生成的二氧化碳并將其用于各種應用例如強化的石油開采過程或作為幾種工業化學品的替代原料和構成要素已被研究作為廢棄CO₂的出路。

一種使用二氧化碳的方法是生產甲醇。如反應方程式(1)所示，可以在銅催化劑存在下將二氧化碳氫化以生產甲醇。

ΔH＝-49.43kJ/mol (1)

在此過程中，使用銅基催化劑，較低溫度(低于250℃)和較高壓力有利于甲醇形成。在更高的溫度下會形成除甲醇以外的其它副產物，從而減少了形成的甲醇量。此外，由于在活性銅位點上形成水，可能發生銅催化劑的失活。在商業上，這個問題已經通過使用稱為CAMERE方法的兩步法(二氧化碳氫化，通過逆向水氣轉換反應或RWGSR形成甲醇)得到解決。在CAMERE方法中，連續安排兩個反應器以在第一反應器中通過RWGSR(參見反應方程式(2))將二氧化碳轉化為CO和H₂O。然后可以除去水和任選的二氧化碳以形成富含一氧化碳的料流。然后可以將富集的一氧化碳料流進料到第二反應器中以在催化條件下生成甲醇(參見反應方程式(3))。

CO₂+2H₂→CO+2H₂O (2)

CO+2H₂→CH₃OH (3)