题目

怎样合成甲醇催化剂

提问时间：2021-01-02

答案

甲醇合成催化剂一般可分为锌铬催化剂、铜基催化剂、钯系催化剂和钼系催化剂.
1)锌铬催化剂
锌铬(ZnO/Cr2O3)催化剂是一种高压固体催化剂,由德国BASF公司于1923年首先开发研制成功.锌铬催化剂的活性较低,为了获得较高的催化 活性,操作温度必须在590 670 K.为了获取较高的转化率,操作压力必须为25 MPa~35 MPa,因 此被称为高压催化剂.锌铬催化剂的特点是:a)耐 热性能好,能忍受温差在100℃以上的过热过程; b)对硫不敏感; c)机械强度高; d)使用寿命长,使 用范围宽,操作控制容易; d)与铜基催化剂相比较,其活性低、选择性低、精馏困难(产品中杂质复杂).由于在这类催化剂中Cr2O3的质量分数高达10%,故成为铬的重要污染源之一.铬对人体是有毒的,目前该类催化剂已逐步被淘汰[1].
2)铜基催化剂
铜基催化剂是一种低温低压甲醇合成催化剂,其主要组分为CuO/ZnO/Al2O3(Cu-Zn-Al),由英国 ICI公司和德国Lurgi公司先后研制成功.低(中) 压法铜基催化剂的操作温度为210℃~300℃,压 力为5MPa~10 MPa,比传统的合成工艺温度低得 多,对甲醇反应平衡有利.其特点是:a)活性好,单 程转化率为7% 8%; b)选择性高,大于99%,其杂质只有微量的甲烷、二甲醚、甲酸甲酯,易得到高纯度的精甲醇; c)耐高温性差,对硫敏感.目前工业上甲醇的合成主要使用铜基催化剂.
3)钯系催化剂
由于铜基催化剂的选择性可达99%以上,所以新型催化剂的研制方向在于进一步提高催化剂的活性、改善催化剂的热稳定性以及延长催化剂的使用寿命.新型催化剂的研究大都基于过渡金属、贵重金属等,但与传统(或常规)催化剂相比较,其活性并不理想.例如,以贵重金属钯为主催化组分的催化剂,其活性提高幅度不大,有些催化剂的选择性反而降低.
4)钼系催化剂
铜基催化剂是甲醇合成工业中的重要催化剂,但是由于原料气中存在少量的H2S、CS2、Cl2等,极易导致催化剂中毒,因此耐硫催化剂的研制越来越 引起人们的兴趣.天津大学Zhang Jiyan[2]研制出 MoS2/K2CO3/MgO-SiO2含硫甲醇合成催化剂,温度 为533K,压力为8.1MPa,空速3 000 h-1,φ(H2)∶ φ(CO)=1.42,含硫质量浓度为1 350 mg/L,CO的转 化率为36.1%,甲醇的选择性为53.2%.该催化剂虽然单程转化率较高,但选择性只有50%,副产物 后处理复杂,距工业化应用还有较大差距