完全液相法Cu基催化剂用于浆态床合成气制乙醇的研究

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乙醇作为一种基础化工原料,有着广泛的应用价值。由于我国的油气资源不足,国民经济发展对油气的使用量又非常大,导致了我国石油对外依存度逐年升高,给国家经济和能源安全造成了很大的威胁。通过将煤转化为合成气,进而催化制得乙醇,是一条具有重大战略意义的能源路线。乙醇以其独特的优越性,较高的含氧量,硫灰分低,毒性小,是理想的液体燃料,更是替代和节约汽油的最佳选择。本课题组针对浆态床反应器自主研发的完全液相法制备了合成气制乙醇的Cu基催化剂。本论文采用预醇解法和水解法制备催化剂,并使用XRD、BET、NH3-TPD、H2-TPR及XPS等手段对催化剂进行了表征,考察了乙醇和乙二醇配比,助剂钾含量,成胶温度和PVP预混方式对催化剂织构性质和催化性能的影响。得到以下几点结论:1.采用预醇解法和水解法分别制得的催化剂,其催化活性相当,稳定性较好,其CO转化率能够达到35%左右。2.预醇解法制备的催化剂在反应时间为48h时,乙醇的选择性有较为明显的升高趋势,最高能够达到10%左右,之后迅速下降。加入助剂钾制备的催化剂较不添加助剂钾的催化剂,催化活性有些许提高,乙醇选择性没有很好改善。3.预醇解法中,随着乙醇比例的增加,催化剂的催化活性提高;随着乙二醇比例的增加,催化剂的乙醇选择性提高。相对较低的钾含量能够改善催化剂的催化活性和乙醇选择性,含量较高时会抑制催化活性。4.水解法中,在成胶温度为85℃时制得的催化剂,催化活性最好;随着成胶温度的升高,催化剂的乙醇选择性增加。PVP与CuZn溶液预混制得的催化剂,催化活性最好;PVP与水、硝酸和CuZn溶液预混制备的催化剂的CO转化率随时间延长呈上升趋势,而PVP与Al预混制备的催化剂的CO转化率随时间延长呈下降趋势。5.催化剂中铜主要是以低价态的铜形式存在。6.催化剂的催化活性与还原峰温,还原峰面积,酸位量和表面Cu/Zn比有关。催化剂表面Zn物种的富集程度与催化剂的乙醇选择性有关,表面Zn物种的富集程度越高,催化剂的乙醇选择性越好。
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