TiO2改性对Cu-ZnO/SiO2催化醋酸乙酯加氢制乙醇的性能研究

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乙醇作为一种重要的原料,在化工、能源等基础领域有着重要的应用。作为一种新型清洁燃料,乙醇作为添加剂可以改善汽油的燃烧性能,降低污染物的排放。醋酸乙酯加氢生产乙醇是一条重要的工艺,该工艺的关键在于寻找高效廉价的催化剂和合适的工艺条件。本文采用并流共沉淀法制各了成份不同的铜基系列催化剂,研究了催化剂在固定床反应器中催化醋酸乙酯加氢制乙醇的性能。  实验研究了不同载体改性的催化剂,结果表明SiO2做载体的Cu-ZnO/SiO2催化剂具有较高的醋酸乙酯加氢催化活性。在Cu-ZnO/SiO2催化剂中加入TiO2助剂改性,当Si∶Ti比例为3∶1的时候,催化剂的活性最高。通过表征发现,当Si-Ti二元氧化物作载体时,铜组分和载体之间有强烈的相互作用,铜活性组分分散均匀、Cu的晶粒尺寸较小以及Cu0/(Cu0+Cu+)摩尔比例合适(0.512)。TiO2与Cu之间的电子转移可以改变金属铜的表面电荷密度,提高催化活性。采用固定床反应装置,考察了Cu-ZnO/SiO2/TiO2的醋酸乙酯加氢工艺条件。结果表明,在温度为250℃、总压P=2.0MPa、液相反应物质量空速WHSV=0.5 h-1、氢酯摩尔比20∶1时,醋酸乙酯(EA)的转化率为96%,乙醇的选择性为99.5%。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、N2低温吸附(BET)和程序升温吸附(H2-TPR)等手段对催化剂进行了较为系统的表征,获得了催化剂表面结构和物理化学性质,讨论了醋酸乙酯催化加氢制醇的反应机理。
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