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随着甲醇工业的迅速发展,中低压甲醇合成催化剂的研究同益受到国内外学者的关注。对于以合成气为原料的甲醇工业化生产中所使用的铜基催化剂来说,仍然存在活性较低、耐热性差以及使用寿命短等方面的不足。因此,在传统的Cu-Zn-Al催化剂的基础之上,制备高活性、高选择性、高稳定性的低温低压甲醇合成催化剂是目前该领域主要的研究方向。
本论文首先考察了催化剂的组成以及助剂的添加对Cu-Zn-Al三组分催化剂活性及结构的影响,结果表明,Cu/Zn/Al=4.5:4.5:1是催化剂合适的组成比例,助剂锰或锆的加入能够进一步提高催化剂的反应活性和热稳定性。其次,对工业催化剂制备常用的共沉淀法进行了改进,通过改变催化剂中各组分的沉淀顺序显著增强了催化剂活性组分的分散效果。另外,还对催化剂制备过程中主要的操作条件进行了优化。
采用自行设计并组建的连续流动、加压固定床微型反应器-气相色谱联用系统,对研制的新型铜基催化剂在甲醇合成反应中的活性进行了评价,并考察了还原过程、反应温度以及空速等因素对催化剂的影响。在较低的反应温度和压力条件下,其活性及热稳定性均较为理想。