[發明專利]一種用于漿態床合成氣制取二甲醚的催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202010619142.1
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111744488B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 高志華;閆鵬泉;黃偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J35/02;B01J35/10;C07C41/01;C07C43/04
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

一種用于漿態床合成氣制取二甲醚的催化劑及其制備方法，屬于化工技術領域，目的在于提供一種用于漿態床合成氣制取二甲醚的催化劑，將CuAl₂O₄尖晶石與CuZnAl漿狀催化劑組合，通過改變二者所占的配比，使它們發生協同作用。其中CuAl₂O₄具有完整的晶型結構，晶粒尺寸大于30 nm，比表面積小于25 m²/g。該催化劑用于漿態床合成氣制取二甲醚反應，CuAl₂O₄尖晶石的加入提高了CO轉化率和二甲醚選擇性。本發明制備工藝簡單，催化劑的二甲醚選擇性大幅提高，具有良好的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及一種用于漿態床合成氣制取二甲醚的催化劑及其制備方法，應用于漿態床反應器中CuZnAl漿狀催化劑催化合成氣直接制取二甲醚，涉及了CuAl₂O₄尖晶石與CuZnAl漿狀催化劑的組合。

背景技術

二甲醚（DME）作為一種重要的化工產品，不僅可以通過羰基化、羥基化和氧化等反應，在制藥、制冷劑、農藥等工業中充當化工原料來生產有機化工產品，同時由于其十六烷值高、燃燒污染小的特性，可以作為綠色燃料來替代汽油、柴油和液化石油氣，緩解能源安全供應問題。目前，DME可以通過甲醇脫水（MTD）或合成氣直接制備（STD）兩種方法來生產。

我國的能源結構是“富煤貧油少氣”，雖然目前煤炭在世界一次能源消費中所占比重已經連續下降15年，但是全球煤炭產量卻持續增加，僅2018年中國就貢獻了當年全球一半的產量增長。因此從能源戰略和保護環境的角度出發，積極發展我國煤炭清潔高效利用技術是勢在必行的。煤氣化制合成氣，合成氣再通過催化劑催化其直接合成DME已成為國內外化工領域的研究熱點。

中國專利CN110498738A公開了一種只使用鋅鋁尖晶石氧化物作為合成氣直接制備二甲醚的催化劑，催化劑中還添加了鉻、鋯、銅、錳、銦、鎵和硅中的至少一種元素。CN1085824A 、CN1153080A和CN105233832A專利采用的催化劑均由合成甲醇金屬活性組分與甲醇脫水酸性組分制成，所用金屬組分包括Cu、Zn及Cr的氧化物上，酸性脫水組分則包括γ-Al₂O₃、絲光沸石、HY和HZSM-5分子篩。上述專利產品均應用于固定床反應器。采用漿態床反應器從合成氣制備二甲醚，具有熱量傳遞均勻、處于恒溫狀態、能量利用率高和適合使用富CO的煤基合成氣等優點。CN1730450A公開了一種漿態床煤基合成氣合成二甲醚的工藝，該工藝采用把甲醇合成和甲醇脫水催化分別裝在兩個漿態床反應器中進行反應，屬于兩步法合成二甲醚。CN103949258A、CN1613560A和CN1974006A公開了專門針對漿態床反應器的催化劑及其制備方法，采用此種方法制備的漿狀二甲醚催化劑在漿態床反應器中流變性更好，摩損性強，催化劑的穩定性更佳。

CuAl₂O₄尖晶石是一種立體晶格氧化物，具有熱穩定性好，硬度高等優點。CuAl₂O₄尖晶石中的銅離子穩定在氧化物晶格結構中，催化劑在使用前不經過預還原處理，在反應過程中逐步釋放Cu和γ-Al₂O₃，能夠提高銅的分散度，且對銅的燒結具有較好的抑制作用。CuAl₂O₄尖晶石作為緩釋型催化劑，在甲醇重整、水煤氣轉化、CO氧化和二甲醚重整等反應中均表現出了優異的催化性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于漿態床合成氣制取二甲醚的催化劑及其制備方法，將CuAl₂O₄尖晶石與CuZnAl漿狀催化劑組合，通過改變二者的配比，使它們發生協同作用，可以提高CuZnAl催化劑催化合成氣制取二甲醚反應的CO轉化率，與此同時大大提高DME的選擇性。

本發明采用如下技術方案：