甲醇合成含铜催化剂

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• 1、甲醇的合成反应原理是什么
• 2、甲醇生产用哪些催化剂
• 3、怎样合成甲醇催化剂

甲醇的合成反应原理是什么

合成工艺气体中的CO、CO2分别与H2在铜基催化剂的作用下主要生成甲醇，同时还伴有许多副反应。

主反应：CO+2H2=CH3OH+Q

CO2+3H2= CH3OH+H2O+Q

主要副反应：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O

4CO+8H2=C4H9OH+3H2O

CO+3H2=CH4+H2O

2CO+2H2=CH4+CO2

甲醇生产用哪些催化剂

甲醇生产不同工艺采用不同催化剂：

1、高压法：高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在三百到四百摄氏度兆帕高温高压下合成甲醇的过程。自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后，有50年的时间，世界上合成甲醇生产都沿用这种方法。近几年，我国开发了二十五到二十七兆帕压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，反应温度二百三十到二百九十摄氏度；

2、低压法：低压法为英国在1966年研究成功的，打破了甲醇合成的高压法的垄断，它采用51-1型铜基催化剂，合成压力为五兆帕；

3、中压法：中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的，由于低压法操作压力低，导致设备体积相当庞大，不利于甲醇生产的大型化，因此发展了压力为十兆帕左右的甲醇合成中压法，英国研究成功了51-2型铜基催化剂，其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型，只是催化剂的晶体结构不相同，制造成本比51-1型贵。

怎样合成甲醇催化剂

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 K~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℃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%,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

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