乙醇作为石油衍生燃料有前途代替品,已引起广泛关注。传统上,乙醇主要通过粮食微生物发酵法制备。煤的下游产品乙酸酯直接氢化是一条合成乙醇的有效途径,以满足未来乙醇日益增长的需求。该技术关键在于催化剂的研发和氢源的选择。由于Cu/SiO2催化剂具有对C=O键选择性加氢能力和对C-C键较弱裂解能力的优点被广泛用于乙酸甲酯加氢反应中,然而Cu基催化剂本身存在易烧结,易积碳,以及易团聚的缺点。因此,需要对铜基催化剂进行改性研究。传统酯加氢制乙醇都需要较高的氢酯比,才能满足乙酸甲酯中乙酰基加氢需要,这使得氢气不能有效的利用,反应剩余氢气分离再循环,增加了能耗和氢耗损失。甲醇裂解能够有效产生活性氢,因此有望代替传统氢源氢气高效乙酸酯加氢制乙醇。本论文选择甲醇作为乙酸甲酯中乙酰基加氢制乙醇的氢源,以Cu/SiO2为基础,通过蒸氨法制备了掺杂不同助剂Mn、Zn、Zr、B和Co到铜基催化剂,同时改变了助剂ZrO2掺杂量分别为0.25%、0.5%、1%、3%、5%和7%的改性催化剂,考察了在甲醇裂解产生活性氢中改性催化剂对乙酸甲酯制乙醇的影响。通过N2-吸脱附、XRD、H2-TPR、FT-IR和NH3-TPD表征手段来研究改性催化剂结构与催化活性之间的构效关系。最后,对筛选出最佳改性催化剂进行温度,压力,液时空速和醇酯比工艺参数条件的优化。(1)在甲醇裂解耦合乙酸甲酯加氢制乙醇反应中,考察了 Mn、Zn、Zr、B和Co助剂掺杂到铜基催化剂对催化活性的影响,其中掺杂助剂ZrO2的改性催化剂具有最佳催化性能。甲醇和乙酸甲酯的转化率分别为50.36%和67.34%,催化剂对乙醇的选择性为72.22%,相比于Cu-SiO2催化剂,乙醇收率提高19.94%,其乙醇收率达到48.63%;同时掺杂助剂ZrO2的改性催化剂甲醇转化率最高产生更多的活性氢用于加氢反应,使得乙酸甲酯转化率和乙醇选择性最高。(2)研究了不同掺杂量的助剂ZrO2对Cu-SiO2催化剂的影响。活性评价结果表明,当助剂ZrO2掺杂量为1%时,甲醇和乙酸甲酯的转化率分别为60.19%和76.79%,催化剂对乙醇的选择性为69.63%,与其他掺杂量ZrO2改性催化剂相比催化活性提升明显,同时甲醇的转化率和乙酸甲酯的转化率变化一致。通过表征分析主要归因于助剂ZrO2可以显著的提高催化剂的比表面积和孔容,抑制铜颗粒的尺寸增长,改善Cu的分散度,促使铜物种与载体之间相互作用力渐弱,提高层状硅状硅酸铜含量,增加催化剂表面的Cu+和Cu0的比例,催化剂上的弱酸位点增多抑制C-C的裂解活性,这些将都有助于催化剂的活性提高。(3)通过筛选最优Cu-1ZrO2/SiO2催化剂对工艺操作参数的优化,得到最佳的反应条件为:T=320℃、P=4 MPa、nMT/nMAC=3(mol/mol)、LHSV=3 h-1、GHSV=200 h-1,此时,甲醇和乙酸甲酯的转化率分别为73.62%、90.69%,乙醇的选择性为81.45%,乙醇收率为73.87%。(4)在Cu-1ZrO2/SiO2催化剂上,分别利用甲醇和氢气作为氢源在最佳工艺条件下进行催化活性评价。氢气作为氢源乙酸甲酯的转化率和乙醇选择性分别为73.88%和62.06%远低于甲醇作氢源催化活性。同时,甲醇作为氢源氢酯比为6,远低于传统氢酯比,实现了“一剂两用”。(5)考察了 Cu-1ZrO2/SiO2催化剂连续反应100h内的稳定性,发现添加助剂ZrO2改性催化剂可以有效提高催化剂的稳定性。