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二甲醚不仅可作为理想的清洁替代能源,还是重要的化工原料。合成气直接生产二甲醚打破了甲醇合成反应的热力学限制,提高了合成气的单程转化率,并且在工艺路线中具有明显优势。合成气直接制二甲醚的催化剂称为双功能催化剂,即同时具有甲醇合成功能和甲醇脱水功能。如果甲醇合成组分和甲醇脱水组分相互匹配产生协同效应,那么催化剂就具有良好的活性和选择性。所以,研发出性能良好的双功能催化剂具有重要的学术价值和应用价值。本论文采用固定床反应器,对合成二甲醚双功能催化剂及其工艺条件进行了研究。通过催化剂评价试验,确定了合成二甲醚反应达到平衡的时间,催化剂中甲醇合成组分之间的摩尔比以及甲醇合成组分和甲醇脱水组分的最佳配比。采用机械混合法、共沉淀沉积法、胶体沉积法和胶体浸渍法制备一系列催化剂,对催化剂用Co、Fe和Cr助剂进行改性。研究中用XRD衍射仪对催化剂进行表征,讨论了不同制备方法和助剂对催化剂活性和选择性的影响。最后,通过分析温度、压力和空速等工艺条件对合成二甲醚催化剂活性和选择性的影响规律,确定了反应的最佳工艺条件。研究结果表明,合成二甲醚反应达到平衡的时间为3h。甲醇合成组分铜锌铝摩尔比10:5:1,甲醇脱水和甲醇合成组分质量比1:4时,CO转化率为73%,二甲醚选择性为51%。根据催化剂的活性和选择性得出催化剂制备方法优劣顺序为胶体浸渍法>胶体沉积法>共沉淀沉积法>机械混合法。在机械混合法中添加Co2O3、Fe2O3和Cr2O3助剂,根据催化剂的活性和选择性得出助剂优劣顺序为Co2O3>Fe2O3>Cr2O3。胶体浸渍法中添加的Co(NO3)2、Fe(NO3)3和Cr(NO3)3助剂优劣顺序为Co(NO3)2>Fe(NO3)3>Cr(NO3)3。机械混合法、共沉淀沉积法、胶体沉积法和胶体浸渍法制备的二甲醚合成催化剂添加Co助剂含量5%时,CO转化率为78%,二甲醚选择性为68%。合成二甲醚双功能催化剂的最佳工艺条件:t=260℃,P=3.0MPa,n(H2)/n(CO)=2,空速为1500h-1。