铜基催化剂上醋酸甲酯加氢制乙醇的工艺研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixiaoliangtony
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随着我国石油进口量不断加大,环境保护要求不断提高,燃料乙醇作为一种清洁的替代能源有着广泛的应用前景。醋酸甲酯加氢制乙醇由于其条件温和而成为当前制备乙醇技术的研究热点。本论文首先应用热力学软件对该反应进行了模拟计算,获得了温度、压力和氢酯比等重要工艺条件对醋酸甲酯加氢反应影响的规律性认识。通过对铜基催化剂上不同种类助剂、工艺条件、催化剂失活等对催化剂性能和反应影响的研究,以及采用静态和动态表征分析,得到以下结果:(1)醋酸甲酯加氢反应为较温和的放热反应,也是分子数减少的反应,较低的进料温度、较高的反应压力和较高的H2/MA摩尔比对反应有利;(2)助剂Ba、Ca和Ag对铜基催化剂F021的醋酸甲酯加氢催化性能有一定的影响,加入助剂Ba会使乙醇选择性略有提高,添加其他助剂的催化剂的醋酸甲酯转化率和乙醇选择性都有所下降;(3)热力学模拟和实验评价都表明了温度、压力和H2/MA摩尔比等工艺条件对醋酸甲酯加氢反应制乙醇具有显著影响。温度过高不仅会降低醋酸甲酯的转化率,而且会使副产物醋酸乙酯显著增加;(4)在F021催化剂上,催化剂的还原条件对醋酸甲酯加氢反应性能有明显影响。在还原温度为190℃、反应温度为220℃时催化剂具有较优的醋酸甲酯加氢制乙醇的反应性能;(5)当气相空速确定时,随着反应压力和H2/MA摩尔比的增加,能明显提高催化剂的催化活性和目标产物的选择性。采用快速升温实验使催化剂失活的方法研究了催化剂失活的主要原因。催化剂在反应温度为220℃条件下,醋酸甲酯转化率为95%,乙醇选择性为94%。当反应温度升高到350℃时,副产物急剧增多,催化反应性能明显下降,醋酸甲酯转化率降低至69%,乙醇选择性降低至65%,对高温处理后催化剂进行程序升温氧化、热重、X射线衍射、程序升温脱附等表征,研究发现铜催化剂中活性组分铜的烧结和积碳是催化剂失活的主要原因。
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