高活性高稳定性合成气制甲醇/低碳混合醇催化剂的制备研究

发布时间：2022-12-06 01:34

　　随着对原油消耗的日益关注,发展煤基替代能源成为我国“十二五”规划能源发展的重要战略,其中煤基合成气制低碳醇醚燃料不仅可以减少我国对石油进口的依赖,还能摆脱“石油危机”。醇醚燃料包含甲醇、二甲醚和乙醇等低碳醇组分,不仅可以作为燃油的清洁替代品和添加剂,还是重要的化工原料。合成气可以由煤气化得来,目前低碳醇合成催化剂存在活性差、C2+醇选择性低和催化剂易失活等问题,因此开发高活性、高稳定性的催化剂迫在眉睫。本文研究了两类催化剂:1)CuCo基低碳醇合成催化剂;2)PdZn基甲醇/二甲醚合成催化剂。本文的目的是分别对这两类催化剂构建其构效关系。一、CuCo基催化剂研究结果分别采用浸渍法和水热法制备了 20wt%CuCo/Mo-SBA-15催化剂和CuCo204催化剂。我们考察了助剂Mo对20wt%CuCo/Mo-SBA-15催化剂性能的影响,合成CuCo2O4催化剂的目的是通过还原CuCo尖晶石的方法得到CuCo密切协同、高稳定性的双功能催化体系。实验结果表明Mo的引入对催化剂活性和醇类选择性有极大地促进作用。在230℃,5.4MPa,GHSV=3750mL g-1h-1 条件下,当引入 5... 

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 合成气制低碳混合醇研究现状
        1.2.1 国内外合成低碳醇工艺及对比
        1.2.2 低碳混合醇反应热力学
        1.2.3 催化剂体系分类
            1.2.3.1 贵金属系催化剂
            1.2.3.2 改性甲醇合成催化剂
            1.2.3.3 Mo基催化剂
            1.2.3.4 改性F-T合成催化剂
        1.2.4 铜钴基催化剂合成低碳醇反应机理
        1.2.5 铜钴基催化剂活性相的探讨
    1.3 新型高稳定性甲醇/二甲醚催化体系的研究
        1.3.1 传统的基于铜基的甲醇/二甲醚催化体系
        1.3.2 PdZn催化体系
        1.3.3 反应条件对甲醇/二甲醚合成反应的影响
    1.4 本文选题依据及研究内容
    参考文献
第二章 实验部分
    2.1 实验原料与仪器
        2.1.1 实验试剂与气体
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的制备
        2.2.1 浸渍法制备CuCo/Mo-SBA-15催化剂
            2.2.1.1 载体短孔道SBA-15的制备
            2.2.1.2 两步浸渍法制备CuCo/Mo-SBA-15催化剂
        2.2.2 水热法制备CuCo_2O_4尖晶石相催化剂
    2.3 催化剂的活性评价
        2.3.1 催化剂评价装置
        2.3.2 产物分析与计算
    2.4 催化剂表征手段
        2.4.1 X射线粉末衍射(XRD)
        2.4.2 X射线荧光光谱(XRF)
        2.4.3 比表面积测定(BET)
        2.4.4 程序升温还原(H_2-TPR)
        2.4.5 扫描电镜(SEM)
        2.4.6 透射电镜(TEM)
        2.4.7 程序升温脱附(NH_3-TPD)
    参考文献
第三章 助剂和制备方法对CuCo基催化剂性能的影响
    3.1 引言
    3.2 20wt%CuCo/Mo-SBA-15催化剂性能评价
        3.2.1 助剂Mo对催化剂性能的影响
        3.2.2 助剂Mo对载体SBA-15的影响
        3.2.3 不同Co/Cu摩尔比对催化剂性能的影响
        3.2.4 不同Co/Cu摩尔比对催化剂结构的影响
            3.2.4.1 XRD表征结果
            3.2.4.2 H_2-TPR表征结果
    3.3 CuCo_2O_4催化剂性能评价
        3.3.1 不同反应温度对催化剂性能的影响
        3.3.2 CuCo_2O_4尖晶石相制备条件的探索
            3.3.2.1 CuCo_2O_4催化剂的XRD表征
            3.3.2.2 Co/Cu摩尔比的影响
            3.3.2.3 水热温度的影响
            3.3.2.4 水热时间的影响
        3.3.3 还原态CuCo_2O_4催化剂的XRD图
        3.3.4 CuCo_2O_4催化剂的H_2-TPR表征
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 Pd/ZnAl_2O_4催化剂上CO加氢生成甲醇和DME的研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
        4.2.1 Pd/ZnAl_2O_4催化剂的制备
        4.2.2 Pd/ZnO/Al_2O_3催化剂的制备
    4.3 Pd/ZnAl_2O_4催化剂的活性评价
        4.3.1 反应条件对Pd/ZnAl_2O_4催化剂性能的影响
        4.3.2 还原温度对Pd/ZnAl_2O_4催化剂性能的影响
        4.3.3 Pd负载量对催化剂性能的影响
            4.3.3.1 催化剂还原温度为350℃条件下
            4.3.3.2 催化剂还原温度为500℃条件下
    4.4 Pd/ZnAl_2O_4催化剂的物化性能表征
        4.4.1 催化剂的物理性质表征
        4.4.2 催化剂的XRD表征
        4.4.3 催化剂的H_2-TPR表征
        4.4.4 催化剂的NH_3-TPD表征
        4.4.5 催化剂的TEM表征
    4.5 本章小结
    参考文献
第五章 Pd/ZnAl_2O_4催化剂与Pd/ZnO/Al_2O_3催化剂性能对比
    5.1 引言
    5.2 2.0wt%Pd/ZnAl_2O_4与2.0wt%Pd/ZnO/Al_2O_3催化剂性能对比
        5.2.1 催化剂还原温度为350℃
        5.2.2 催化剂还原温度为500℃
    5.3 7.5wt%Pd/ZnAl_2O_4与7.5wt%Pd/ZnO/Al_2O_3催化剂性能对比
    5.4 Pd/ZnAl_2O_4与Pd/ZnO/Al_2O_3物性表征对比
        5.4.1 两者催化剂XRD表征
        5.4.2 两者催化剂H_2-TPR表征
        5.4.3 两者催化剂NH_3-TPD表征
    5.5 本章小结
    参考文献
第六章 结论与建议
硕士期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]醇基燃料——21世纪最具发展潜力的新能源[J]. 熊道陵,傅学政,李金辉.  洁净煤技术. 2008(03)
[4]合成气合成低碳混合醇技术的研究[J]. 张建国,宋昭峥,史德文,蒋庆哲,孙贵利.  现代化工. 2007(S2)
[5]二甲醚——21世纪清洁燃料[J]. 唐庆杰,杨素萍,李小炯,吴文荣.  洁净煤技术. 2007(02)
[6]Direct Dimethyl Ether Synthesis[J]. Takashi Ogawa,Norio Inoue,Tutomu Shikada,Yotaro Ohno.  Journal of Natural Gas Chemistry. 2003(04)
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本文编号：3710779