醋酸乙酯加氢制乙醇催化剂的研究

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乙醇是一种非常重要的大宗化工产品,广泛应用于医药、食品、燃料、化工等行业,其中在食品和燃料两大领域的消耗量非常大。由于乙醇可以作为汽车的动力,添加甚至于可以替换汽油,很大程度上减少汽油燃烧时对环境的产生污染,因此在全世界范围内受到了极大的关注。现有乙醇的来源主要是粮食和乙烯,但是发酵法生产乙醇,能耗高、产能低,乙烯来源于石油,其经济性更不被看好。近些年来,各种乙醇生产新技术的开发日新月异,催化剂的研究开发也取得了很大的进展。其中,醋酸酯化加氢制乙醇是一种新的煤化工技术,首先由煤转换得到合成气,然后合成气生产制得醋酸,最后醋酸酯化后加氢制得乙醇。此工艺路线比较符合我国国情,降低了石油资源的消耗,同时能够充分缓解目前国内醋酸行业产能严重过剩、市场持续低迷的状况,开发了下游产业链,带动经济发展。醋酸酯化加氢制乙醇使用的是铜基复合催化剂,成本较低,反应的工艺路线较短,反应条件比较温和,产品容易分离,整个装置的设备要求不高,总体投资较低,因而成为当前研究的热点。  醋酸酯化加氢工艺流程主要分为以下四部分:醋酸酯化反应、醋酸乙酯精制分离、醋酸乙酯加氢反应、乙醇精制分离。本文主要探讨的是醋酸乙酯加氢反应催化剂的制备及其表征,还考察了反应工艺条件对醋酸乙酯加氢制乙醇反应的影响。选择适当的主催化剂,研究了催化剂的制备方法和条件,考察其对催化剂性能的影响。在优选的催化剂上,选择适当的反应工艺条件,研究了其对催化剂性能的影响,并且考察了催化剂的稳定性。  本文采用对比氨蒸法和共沉淀法,制备一种适合醋酸乙酯加氢制乙醇的Cu催化剂,并采用氨蒸法开发了Cu-Ni复合催化剂、Cu-Zn复合催化剂及Cu-G(活性组分代号)复合催化剂。通过SEM、TEM、XRD、BET等表征不同情况下催化剂。在优化的催化剂上考察了反应温度、反应压力、摩尔氢酯比、质量空速、反应时间等反应工艺条件对催化剂反应性能的影响,确定了最佳反应工艺条件。  经过对比,Cu-G复合催化剂最佳,催化剂样品表面呈现蜂窝状,而且分布比较均匀,颗粒较细小,基本在2.00um左右。Cu-G复合催化剂的表面积为494.60m2/g,孔容为0.7963ml/g,平均孔径为6.44nm。最优工艺条件为反应温度250℃,反应压力2.5Mpa,摩尔氢酯比30,质量空速1.5h-1。在最佳工艺条件下,对Cu-G复合催化剂进行了稳定性考察,催化剂能够在96h内稳定运行,催化剂具有良好的稳定性,醋酸乙酯转化率能达到95.2%。
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