学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

浆态床合成甲醇铜基催化剂的制备及研究

作　者: 刘岩
导　师: 李忠
学　校: 太原理工大学
专　业: 化学工艺
关键词: 浆态床 甲醇合成 CuO/ZnO/Al2O3催化剂 微波辐射 助剂
分类号: TQ223.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 118次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


浆态床合成甲醇工艺具有传热效率好、可采用富CO气体、尾气不循环或少循环、单程转化率高、在线更换催化剂以及操作负荷弹性大等特点,能够大规模生产甲醇,并且特别适宜于以煤气化为基础的多联产系统中的化工产品联产。但是目前从合成气出发利用固定床合成甲醇是唯一的工业化方法,浆态床合成甲醇仍未实现工业化,主要是由于应用于浆态床的催化剂容易失活,稳定性是急需要解决的问题。本文通过改进共沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3催化剂的工艺,在催化剂中加入第四组分Zr,并在CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体的制备过程中引入微波辐射,考察了Cu/Zn、沉淀方式、沉淀剂、溶剂等对前驱体物相组成、催化剂微观结构及表面性质对催化合成甲醇活性和稳定性的影响。通过研究,本论文得出如下主要结论：(1)在共沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体的过程中,微波辐射能促进晶相的选择生成,提高晶体的结晶度,使之含有较多的绿铜锌矿物相(Cu, Zn)5(CO3)2(OH)6。Cu/Zn比值对前驱体晶相形成影响较大,当Cu/Zn比为2.O时,所制备前驱体焙烧后CuO-ZnO间协同作用更好,具有较好的浆态床合成甲醇催化活性和稳定性。(2)在沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3催化剂前驱体的过程中,先沉淀铝得到悬浮液,再在悬浮液中并流沉淀铜和锌,沉淀母液中先生成Cu2CO3(OH)2和Zn5(CO3)2(OH)6,并发生同晶取代生成(Cu, Zn)2CO3(OH)2和较大含量的(Cu, Zn)5(CO3)2(OH)6。铜和锌同时沉淀到载体氧化铝上,不但使得铜与锌相互分散均匀,且充分发挥载体的作用,使活性组分CuO均匀分散于载体Al2O3上,有利于催化合成甲醇活性的提高。(3)针对浆态床催化剂失活的问题,在CuO/ZnO/Al2O3三元催化剂中加入了第四组分Zr,结果表明Zr能使焙烧分解后催化剂的铜锌协同作用好,提高甲醇合成的活性和稳定性。80℃沉淀制备的含4%Zr的四元催化剂的失活率降低了65.12%,从而较好地解决了浆态床甲醇合成催化剂易失活的问题。(4)在共沉淀法制备CuO/ZnO/Al2O3催化剂草酸盐前驱体过程中,乙醇溶剂选择了前驱体中晶相的生成,并抑制晶相长大。微波辐射能并促进了前驱体中草酸铜与草酸锌的同晶取代,使前驱体中主要生成(Cu, Zn)C2O4物相,呈纳米纤维状形貌；采用乙醇溶剂和微波辐射老化均能改善浆态床CO2加氢合成甲醇的性能,使其甲醇时空收率达到202 g·Kg-1·h-1,CO2转换率达到22.65%。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-8
目录  8-11
第一章 文献综述  11-31
  1.1 引言  11-13
    1.1.1 合成甲醇的工业发展概况  12-13
    1.1.2 我国甲醇工业发展概况  13
  1.2 甲醇合成反应器  13-16
    1.2.1 固定床甲醇合成反应器  13-14
    1.2.2 浆态床合成甲醇反应器  14-16
  1.3 甲醇合成催化剂的研究进展  16-25
    1.3.1 甲醇合成催化剂的种类  16-19
    1.3.2 助剂对铜基甲醇合成催化剂的影响  19-21
    1.3.3 浆态床合成甲醇催化剂  21-25
  1.4 微波技术在催化剂制备中的应用  25-28
    1.4.1 在非负载催化剂和载体制备中的应用  25-27
    1.4.2 在负载型催化剂制备中的应用  27-28
  1.5 本论文的研究背景意义及内容  28-31
    1.5.1 研究背景和意义  28-30
    1.5.2 研究内容  30-31
第二章 实验部分  31-39
  2.1 原料及化学试剂  31
  2.2 实验设备  31-32
  2.3 浆态床反应装置  32-33
  2.4 催化剂的制备  33-34
  2.5 催化剂的活性评价  34-35
  2.6 计算方法与分析  35-36
  2.7 催化剂表征  36-39
    2.7.1 X-射线衍射(XRD)  36
    2.7.2 程序升温还原(H2-TPR)  36-37
    2.7.3 热重分析(TG-DTG)  37
    2.7.4 扫描电镜(SEM)  37
    2.7.5 比表面积和孔结构(BET)  37
    2.7.6 红外吸收光谱(FTIR)  37
    2.7.7 透射电镜(TEM)  37
    2.7.8 X射线光电子能谱(XPS)  37-39
第三章 微波辐射老化制备CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂及其性能研究  39-55
  3.1 微波辐射下Cu/Zn比对CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响  39-48
    3.1.1 实验部分  39-40
    3.1.2 结果与讨论  40-48
    3.1.3 小结  48
  3.2 微波辐射下沉淀方式对CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响  48-55
    3.2.1 实验部分  48-49
    3.2.2 结果与讨论  49-53
    3.2.3 小结  53-55
第四章 助剂Zr对CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂性能的影响  55-67
  4.1 实验部分  55-56
  4.2 结果与讨论  56-65
    4.2.1 催化剂活性及稳定性测试  56-57
    4.2.2 前驱体的XRD表征  57-58
    4.2.3 前驱体的FTIR表征  58-59
    4.2.4 前驱体的DTG表征  59-60
    4.2.5 催化剂的XRD表征  60-62
    4.2.6 催化剂的XPS表征  62-63
    4.2.7 催化剂的TPR表征  63-64
    4.2.8 催化剂的CO-TPD表征  64-65
  4.3 小结  65-67
第五章 溶剂及微波辐射对CuO/ZnO/Al_2O_3催化剂CO_2+H_2合成甲醇性能的影响  67-77
  5.1 实验部分  67-68
  5.2 结果与讨论  68-75
    5.2.1 催化剂前驱体XRD表征  68-69
    5.2.2 催化剂前驱体DTG表征  69-70
    5.2.3 催化剂及其前驱体SEM表征  70-71
    5.2.4 催化剂XRD和BET表征  71-72
    5.2.5 催化剂H_2-TPR表征  72-73
    5.2.6 催化剂XPS和AES表征  73-75
    5.2.7 催化剂催化合成甲醇性能测试  75
  5.3 小结  75-77
第六章 总结和建议  77-79
  6.1 结论  77-78
  6.2 建议  78-79
参考文献  79-87
致谢  87-89
发表论文  89

相似论文

  1. C~6-烷基及C~6-氮杂环嘌呤核苷类化合物的合成,TQ460.1
  2. SC11放线菌剂的研制及其复配菌剂对西瓜枯萎病的控制作用,S476.9
  3. 负载型Au催化剂的制备及其在肉桂醛选择性加氢反应中的应用研究,O643.32
  4. 阻燃剂的疏水改性对水性膨胀型防火涂料性能的影响,TQ637
  5. BD公司的涂料助剂在中国市场的营销策略研究,F426.72
  6. 催化裂化多产丙烯助剂工业应用研究,TQ221.212
  7. 超声脱出FCC油浆中催化剂粉末的中试研究,TE624.91
  8. CO加氢催化转化制低碳烃的铁基催化剂研究,TQ426.94
  9. 基于差分进化算法的数据校正及其在甲醇合成装置中的应用,TQ223.121
  10. 数字采样综合孔径微波辐射计ADC误差分析,TN792
  11. 毫米波辐射计校准和成像的软件设计,TN015
  12. 基于SV回归的甲醇合成装置数据校正方法,TP18
  13. 钛酸锶系双功能压敏陶瓷改性研究,TQ174.75
  14. CdSeTeS四元合金量子点的微波辅助水相合成、光学性质和生物应用,O614.242
  15. 水溶性珍珠粉和珍珠层粉的制备和性能研究,TQ461
  16. CuO基复合氧化物催化剂对CO低温氧化性能的研究,O643.36
  17. Ni（Co）/SiO2复合气凝胶催化剂的制备及性能研究,O643.36
  18. 甘蔗渣低温氧碱制浆系统的研究,TS743
  19. 出入境纺织服装产品添加剂中有毒有害物质安全性及阈值匹配性研究,TS107
  20. 面向丝绸产品及其染整助剂中AP与APEO的检测技术研究,TS190.2
  21. 甲醇合成反应器制造工艺研究,TQ223.121

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 基本有机化学工业 > 脂肪族化合物（无环化合物）的生产 > 脂肪族醇（醇、羟基化合物）及其衍生物 > 脂肪族醇 > 饱和一元醇 > 甲醇（木精）
© 2012 www.xueweilunwen.com