论文部分内容阅读
生物质能源具有资源丰富、可再生且不增加地表CO2循环总量的特点,是化石能源的理想替代品。通过生物质合成气制备二甲醚是生物质能源利用的一条重要途径。本文制备了双功能催化剂用于生物质合成气一步法制二甲醚。考察了甲醇合成催化剂CuO-ZnO-MOx （M=Zr, Al,Cr,Ti）中第三组元MOx的影响、甲醇合成和甲醇脱水催化剂复合方式的影响、金属镁掺杂对催化剂稳定性的影响。主要结果如下:一、CuO-ZnO-MOx （M=Zr,Al,Cr, Ti）/HZSM-5 双功能催化剂中 MOx 对生物质合成气制DME的影响采用共沉淀法制备了一系列甲醇合成催化剂CuO-ZnO-MOx （M=Zr, Al,Cr,Ti）。结果表明CuO-ZnO-Zr02催化剂有最大的SBET和铜比表面。经还原和反应后的CuO-ZnO-MOx催化剂,表面铜元素均以Cu0形式存在。将CuO-ZnO-MOx与HZSM-5按颗粒混合方式组成双功能催化剂用于生物质合成气一步法制DME。结果显示CuO-ZnO-ZrO2/HZSM-5催化剂具有最高的CO转化率和DME收率。CO转化率随着铜比表面积的增加而升高,但两者并不是线性关系。水气反应产生的原位H2能促进CO加氢,提高DME的收率,这对具有“贫氢”特性的生物质合成气制DME过程尤为重要。二、催化剂复合方式对生物质合成气制DME的影响考察了四种不同复合方式（分层、颗粒混合、粉末混合和核壳结构）制备的双功能催化剂CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5对生物质合成气制DME的影响。复合方式影响反应活性位的性质;复合方式影响双功能催化剂的宏观结构,进而影响两组分之间的协同作用。颗粒混合方式所得催化剂具有最高的CO转化率和DME收率,而分层方式的CO转化率和DME收率最低。复合方式对催化性能的影响进一步验证了水气反应产生的原位H2可以促进甲醇的生成,从而获得更高的DME收率。甲醇合成催化剂中Cu晶粒的增大是双功能催化剂失活的主要原因,而反应中H2O的生成则是导致Cu晶粒增大的主要因素。此外,还考察了反应温度、压力和空速对催化性能的影响。三、MgO的添加对催化剂稳定性的影响通过等体积浸渍法制备了 MgO改性的CuO-ZnO-Al2O3催化剂,将其与HZSM-5按颗粒混合方式得到双功能催化剂。实验结果表明双功能催化剂中铜基催化剂的失活导致双功能催化剂活性下降,而Cu晶粒长大是铜基催化剂失活的主要原因。HZSM-5表面有少量的积炭,但不是催化剂失活的主要因素。MgO的添加增加了 CuO的还原难度,但抑制催化剂中Cu粒径的长大,降低催化剂失活的速率。