合成气制低碳醇Cu-Zn基催化剂的制备与研究

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合成气合成低碳醇技术的关键是催化剂的制备,Cu-Zn基催化剂制备工艺简单,价格低廉,反应条件温和,反应活性和总醇选择性较高,引起了众多学者的广泛兴趣。助剂在改善催化剂的结构、反应性能、产物分布等方面发挥着重要作用,K、Cr、Fe、Ni助剂的加入能提高催化剂的抗烧结性能,促进活性组分CuO颗粒分散性,但对催化剂性能的影响不尽相同。K助剂的添加提高了K-CuFeCrNi/ZnO催化剂CO转化率和总醇选择性,抑制了烃类的生成;Cr助剂的加入降低了K-CuFeCrNi/ZnO催化剂活性,抑制了催化剂的水煤气变换反应(WGS反应)活性,提高了总醇时空产率和丙醇的选择性;Fe助剂的加入提高了K-CuFe CrNi/ZnO催化剂活性和C2+OH选择性;Ni助剂具有明显的促进碳链增长的能力,适量Ni助剂的加入可有效地促进C2+OH产物的生成。载体的结构和物性对催化剂的加氢催化性能有很大影响。载体的来源和本身性质的差异,使得K-CuFeNiZn/MOx催化剂(MOx=Cr2O3、Al2O3、Zr O2、CeO2)比表面积、孔体积和孔径差别较大。与其他载体担载的K-CuFe NiZn/MOX催化剂相比,Cr2O3担载的K-CuFeNiZn/Cr2O3催化剂总醇选择性(42.86%)、醇时空产率(1.02g·ml-1·h-1)最大,液相产物主要为MeOH和PrOH,C2+OH占总醇含量的46.73%。焙烧温度能够影响催化剂结构、催化性能、产物分布。在一定温度范围内,随着焙烧温度的增加,催化剂比表面积和孔径逐渐减小,合成醇反应中CO转化率先增大后减小。焙烧温度为400℃时制备的K-CuFeNiZn/Cr2O3催化剂,CO转化率(45.39%)、醇选择性(43.05%)、醇时空产率(0.19g·ml-1·h-1)均为最大。工艺条件对催化剂活性和选择性影响很大。对于K-CuFeNiZn/Cr2O3催化剂,随着反应温度增加,CO转化率增加,总醇时空收率先增大后减小;随着反应压力增大,总醇时空产率、CO转化率均增加;随着H2/CO比的增大,CO转化率增大,总醇时空产率先增大后减小。综合分析得出K-CuFeNiZn/Cr2O3催化剂制备低碳醇的最优条件:反应温度为420℃,反应压力为6 MPa,H2/CO=2,空速为5000h-1
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