甲醇合成催化剂分类

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高、中、低压合成甲醇

高、中、低压合成甲醇

高、中、低压合成甲醇根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。

1、高压法即用一氧化碳和氢在高温(340~420℃)高压(30.0~50.0MPa)下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。

用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。

但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。

2、低压法即用一氧化碳和氢气为原料在低压(5.0MPa)和275℃左右的温度下,采用铜基催化剂(Cu-Zn-Cr)合成甲醇。

这种方法是70年代实现工业化的合成甲醇方法。

低压法成功的关键是采用了铜基催化剂,铜基催化剂比锌-铬催化剂活性好得多,使甲醇合成反应能在较低的压力和温度下进行。

铜基催化剂的选择性比锌-铬催化剂好,因此,消耗在副反应中的原料气和粗甲醇中的杂质都比较少。

但设备体积庞大,生产能力较小,且甲醇合成收率较低。

3、中压法随着甲醇合成工业的迅速发展,新建厂的规模也日趋大型化,目前已建成投产的装置有日产超过5000吨的。

如果采用低压法搞这样的大型工厂,由于处理气量大,会出现设备庞大而一次性投资高的弊病,以及带来设备制作和运输的困难。

因此在70年代出现了中压法合成甲醇的工艺流程,它是在低压法基础上开发的在5~10MPa压力下合成甲醇的方法,该法成功地解决了高压法的压力过高对设备、操作所带来的问题,同时也解决了低压法生产甲醇所需生产设备体积过大、生产能力小、不能进行大型化生产的困惑,有效降低了建设费用和甲醇生产成本。

该法的关键在于使用了一种新型铜基催化剂(Cu-Zn-Al),综合利用指标要比低压法更好。

为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。

催化剂的发展能引起化工技术的突破,高温高压都是在没有办法的情况下的无奈选择,在高温高压条件下,设备材质等投资高昂。

但如果压力过低,因为甲醇合成的一次转化率不高,况且又是气相反应,这会导致反应设备特别的大,所以从技术、经济核算后就选最经济可行的温度、压力指标。

甲醇一步合成甲缩醛的催化剂综述

甲醇一步合成甲缩醛的催化剂综述

甲醇一步合成甲缩醛的催化剂综述甲醇是新的能源和基础化工原料,在我国正处于快速发展时期。

从1996年至今,我国甲醇产量年平均增长率高达15%。

随着甲醇产能的快速增长,甲醇下游产品的开发也得到了越来越多的重视。

甲醇的下游产品主要有:二甲醚、低碳烯烃、甲醛、甲缩醛(DMM)、甲基叔丁基醚(MTBE)、碳酸二甲酯(DMC)、酯类物质(常见的有丙烯酸酯和甲酸甲酯),在这些下游产品的研究文章中,我们发现对甲缩醛的相关研究很少,然而在石油资源不足、供求矛盾日益加剧的今天,甲缩醛作为煤化工的重要衍生品之一,越来越受到人们的关注。

甲缩醛(又名甲醛缩二甲醇、二甲氧基甲烷),结构式为CH3O-CH2-OCH3,分子量:76.1;熔点:-104.8℃;沸点:45.5℃;密度:0.8593;折射率:1.3513;无色澄清易挥发可燃液体,有氯仿气味和刺激味;能溶于3倍的水。

它是一种重要的化工原料,用途广泛,可作为具有广阔应用前景的柴油添加剂,也可被氧化制取高浓度的甲醛,还可作为有机合成的中间体。

此外,还被广泛用于化妆品,药品,家庭用品,工业汽车用品、橡胶工业、油漆、油墨等产品中;由于其具有良好的去污能力和挥发性,其可替代F11和F113及含氯溶剂作为清洁剂,因此是替代氟利昂,减少挥发性有机物(VOCs)排放,降低对大气污染的环保产品。

还用于香料制造、生产人造树脂,用作格利雅反应和雷帕(合成)反应的反应介质。

还用作溶剂、分析试剂等。

传统合成甲缩醛的方法是甲醇和甲醛在固体酸催化下采用反应精馏技术,可得到高纯度的甲缩醛。

反应式为:CH3OH+HCHO 催化剂CH3OCH2OCH3+H2O反应为可逆反应,平衡转化率一般50%以下。

催化剂可为无机酸(硫酸等)、路易斯酸(三氯化铁、三氯化铝)、固体酸(强酸性阳离子交换树脂、H-ZSM-5分子筛、高硅铝比的硅酸铝等[1]。

以甲醇为原料,通过部分氧化反应可以制备出甲缩醛,目前此类研究处于起步阶段,有待不断深入,具有重要的理论和实际意义。

XNC-98系列合成甲醇催化剂使用说明书

XNC-98系列合成甲醇催化剂使用说明书

XNC-98系列合成甲醇催化剂使用说明书西南化工研究设计院有限公司2019年12月目次一.催化剂的主要物化特性 (2)二.催化剂的使用条件 (3)三.催化剂装填 (3)四.催化剂的升温、还原 (3)五.操作注意事项 (6)六.停车 (6)七.卸催化剂 (7)八.其他 (7)XNC-98系列合成甲醇催化剂使用说明书XNC-98系列催化剂是我公司研制和开发的一种高活性、高选择性的甲醇合成催化剂。

用于低温低压下由碳氧化物与氢合成甲醇。

可适用于各种类型的甲醇合成反应器。

具有低温活性高、热稳定性好的特点。

常用的操作温度为210~310℃,操作压力3.0~15.0MPa,空速5000~20000h-1(最佳空速8000~12000h-1)。

本催化剂可广泛适用于各种原料生产的合成气。

一.催化剂的主要物化特性1.催化剂主要物理性质外观:有黑色金属光泽的圆柱体外形尺寸(直径×高),mm:6×(4.5~5)堆密度,Kg/L:~1.25径向抗压碎强度,N/cm:≥2002.催化剂化学组成催化剂主要化学组成列于下表:3.催化剂的活性按本催化剂质量检验标准规定,在下述活性检验条件下:催化剂装量:4mL 粒度: 20目~40目反应压力: 5.00±0.05MPa 空速: 10000±300h-1反应温度:230±1℃、250±1℃气体组成:CO 12×10-2~15×10-2,CO2 3×10-2~8×10-2惰性气体 7×10-2~10×10-2,其余为H2。

催化剂活性为:230℃时,催化剂的时空收率≥1.50Kg/L∙h;250℃时,催化剂的时空收率≥2.0Kg/L∙h。

4.催化剂的使用寿命在正常条件下运转寿命为3年以上。

二.催化剂的使用条件XNC-98系列催化剂在下列条件范围内使用反应压力: 3.0~15.0MPa反应温度:还原好的催化剂在190℃就具有较好的活性,一般使用温度是200~300℃。

合成甲醇铜基催化剂及制备工艺研究进展

合成甲醇铜基催化剂及制备工艺研究进展

2015年8月第23卷第8期 工业催化INDUSTRIALCATALYSIS Aug.2015Vol.23 No.8综述与展望收稿日期:2015-01-27;修回日期:2015-03-27作者简介:程金燮,1989年生,男,四川省成都市人,硕士研究生,研究方向为工业催化。

通讯联系人:程金燮。

合成甲醇铜基催化剂及制备工艺研究进展程金燮 ,胡志彪,王 科,凌华招,邹 鑫,徐晓峰,李 倩,黄 宏(西南化工研究设计院有限公司国家碳一化学工程技术研究中心,四川成都610225)摘 要:合成甲醇大型化装置主要使用铜基催化剂,并且铜基催化剂类型、助催化剂和制备工艺等对甲醇收率影响较大。

合成甲醇铜基催化剂主要分为Cu-Zn、Cu-Zn-Cr、Cu-Zn-Al、Cu-Zr以及其他类,Cu-Zn-Al催化剂性能优异,是当代甲醇生产技术主要采用的催化剂。

碱金属、碱土金属、过渡金属、稀土金属和非金属元素对合成甲醇催化剂的活性、选择性和稳定性表现出不同作用。

沉淀法、溶胶-凝胶法、燃烧法、机械混合法和骨架合成法等是制备铜基催化剂的有效方法,工业上制备合成甲醇催化剂主要采用沉淀法。

针对合成甲醇大型化装置催化剂的开发,提升催化剂的选择性与稳定性是下一步的研究重点。

关键词:催化剂工程;铜基催化剂;甲醇;助催化剂doi:10.3969/j.issn.1008 1143.2015.08.002中图分类号:TQ426.6;O643.36 文献标识码:A 文章编号:1008 1143(2015)08 0585 10ResearchprogressinCu basedcatalystsformethanolsynthesisandtheirpreparationtechnologyChengJinxie,HuZhibiao,WangKe,LingHuazhao,ZouXin,XuXiaofeng,LiQian,HuangHong(NationalEngineeringResearchCenterforC1Chemistry,SouthwestResearch&DesignInstituteCo.,Ltd.ofChemicalIndustry,Chengdu610225,Sichuan,China)Abstract:Cu basedcatalystswerecommonlyusedinlarge scalemethanolsynthesisdevice,andthecat alysttypes,promotersandpreparationprocesshavesignificantinfluenceontheyieldofmethanol.Cu basedcatalystformethanolsynthesiscouldbemainlydividedintoCu Zn,Cu Zn Cr,Cu Zn Al,Cu Zrandsoon.Cu Zn Alcatalystspossessedexcellentperformance,andwereusedforthemaincatalystincontemporarymethanolproductiontechnology.Alkalimetal,alkalineearthmetal,transitionmetal,rareearthmetalandnonmetalelementsshoweddifferenteffectsontheactivity,selectivityandstabilityofthecatalystsformethanolsynthesis.TheeffectivepreparationmethodsofCu basedcatalystswereprecipitationmethod,sol gelmethod,combustionmethod,mechanicalmixingmethodandskeletonsynthesismethod,andprecipitationmethodwasmainlyusedforthepreparationofmethanolsynthesiscatalystinindustry.Asforthedevelopmentofthecatalystsforlarge scalemethanolsynthesisdevice,theimprovementofselectivityandstabilityofthecatalystswerethenextresearchkey.Keywords:catalystengineering;Cu basedcatalyst;methanol;additivedoi:10.3969/j.issn.1008 1143.2015.08.002CLCnumber:TQ426.6;O643.36 Documentcode:A ArticleID:1008 1143(2015)08 0585 10Copyright ©博看网. All Rights Reserved. 586 工业催化 2015年第8期  在世界能源快速消耗的情况下,C1化学发挥的作用日益重要[1],甲醇作为C1化学的基石倍受关注。

甲醇合成催化剂知识

甲醇合成催化剂知识

甲醇合成催化剂知识d i4 X+ }1 z! j0 v1 铜基催化剂的催化原理 + W7 b1 C1 Y9 W4 M1 h)o9 F0 t8 j* c: D q, |6 O 目前,低压甲醇合成铜基催化剂主要组分是 CuO、ZnO和Al2O3,三组分在催化剂中的比例随着生产厂家的不同而不同。

一般来说, CuO的质量分数在40% ~80%, ZnO的质量分数在10% ~30%, Al2O3的质量分数在5% ~10%。

铜基催化剂在合成甲醇时, CuO、ZnO、Al2O3三组分的作用各不相同。

CO和H2在催化剂上的吸附性质与催化剂的活性有非常密切的关系。

在铜基催化剂表面对CO的吸附速率很高,而H2的吸附则比CO 慢得多。

ZnO是很好的氢化剂,可使H2被吸附和活化, 但对CO几乎没有化学吸附,因此可提高铜基催化剂的转化率。

纯铜对甲醇合成是没有活性的,H2和CO合成甲醇的反应是在一系列活性中心上进行的,而这种活性中心存在于被还原的Cu-CuO界面上。

在催化剂中加入少量 Al2O3的首要功能就是阻止一部分氧化铜还原。

当催化剂被还原后,开始进行反应时,合成气中的H2 和CO都是还原剂,有使氧化铜进一步还原的趋势。

这种过度的还原,使得活性中心存在的界面越来越小,催化剂活性也越来越低。

从合成的整个过程来看,随着还原表面向催化剂的内层深入,未还原的核心越来越小,作为被还原的Cu-CuO界面的核心表面积也越来越小,催化剂的活性降低,合成反应速率随之降低。

研究认为,Al2O3在催化剂中作为结构助剂起阻碍铜颗粒烧结的作用, CuO/ZnO/Al2O3催化剂的活性远高于双功能催化剂CuO/ZnO的活性。

q7 h- G8 n9 ]$ B5 m- Q: ?& ]/ D2 铜基催化剂助剂6 j8 } x5 L! ?0 V1 l1 K4 H$ Q! m% g\5 K8 e) C+ g5 A)E! ~ 铜基催化剂助剂的研究是甲醇合成催化剂研究的一个重要课题。

催化剂甲醇合成

催化剂甲醇合成

催化剂甲醇合成催化剂甲醇合成是一种重要的工业生产技术,可以用来合成甲醇,还可以制造其他有机化合物。

本文将介绍甲醇合成的催化剂及其原理、工业生产过程和新技术发展趋势。

一、催化剂及其原理甲醇合成的催化剂主要分为金属氧化物催化剂和配合物催化剂两类。

1、金属氧化物催化剂常见的金属氧化物催化剂有氧化铜、氧化铬、氧化钴等。

这些催化剂的原理是,催化剂中的金属离子可以与一氧化碳和氢气发生反应,生成一种中间体(如甲酸、甲酸甲酯等),然后再经过一系列反应,生成甲醇。

2、配合物催化剂配合物催化剂包括贵金属催化剂和非贵金属催化剂。

其中,铑和铱是最常见的贵金属催化剂,非贵金属催化剂主要包括钼、铌、钒等。

这些催化剂的原理是,经过氢气活化后,催化剂能够与一氧化碳和二氧化碳反应,生成甲酸,然后再生成甲醇。

此外,配合物催化剂还可以用于一些特殊反应,比如催化碳氢键的切割。

二、工业生产过程甲醇的工业生产过程主要有两种方法:一是合成气法,即将氢气和一氧化碳反应生成甲醇;二是天然气法,即从天然气中提取甲烷,然后通过一系列化学反应生成甲醇。

合成气法合成气法是目前最常用的甲醇生产方法。

生产过程主要包括合成气的制备、催化剂的选择和反应的控制。

1、合成气制备合成气制备方法包括煤气、重油和天然气重整、重油催化裂解和煤气化等。

其中,天然气煤气化是最常用的方法。

通过高温高压反应,将天然气转化成含有一氧化碳和氢气的合成气。

2、催化剂选择甲醇合成的催化剂主要是氧化物和配合物催化剂。

目前工业生产中,氧化铜和氧化锌是最常用的催化剂,伴有一些助剂。

3、反应控制甲醇合成的反应控制十分关键。

在反应过程中,必须控制反应温度、压力和催化剂用量等参数,才能获得高质量的甲醇。

天然气法天然气法是一种新兴的甲醇生产方法。

与合成气法相比,天然气法具有取之不尽、用之不竭的优势,并且生产过程更加环保。

1、天然气的处理天然气中的甲烷需要经过催化裂解,生成含有一氧化碳和氢气的合成气。

2、合成气的制备和处理生产过程与合成气法一致。

关于甲醇合成过程中催化剂的研究

关于甲醇合成过程中催化剂的研究

司也随后研制了同类催化剂,其代表产品为CuO/ZnO/Al 2O 3。

在催化合成过程中操作压力为5~10MPa ;温度为200~300℃。

比最初甲醇合成工艺所需的压力和温度要低很多,属于低温低压操作条件的范畴。

这类催化剂的特点是:耐热性能较差、活性较高、选择性也高;但对杂质较为敏感;而这种低压法生产设备的体积大,从而占地面积大、投资也较大。

1.2.3 贵金属负载类催化剂贵金属负载类催化剂是由MgO 、SiO 2、ZrO 2等氧化物作为载体,将某些贵金属负载,通常贵金属选择Pd 、Pt 、Au 等。

其代表产品为PtCr/Si SiO 2、PtW/SiO 2等,这类催化剂的优点主要在于对甲醇的选择性很高,有的催化剂即使在合成过程中其他杂质较多情况下仍然可以保持高选择性以及高转化率。

2 反应条件对甲醇合成催化剂的影响在反应过程中催化剂催化效果的好坏不仅和自身的性质、结构有关,而且反应条件也对催化剂有很大的影响作用。

适宜的反应条件会让催化剂的活性达到最佳状态。

所以在甲醇合成过程中,研究不同反应条件对于催化剂活性的影响很有必要。

2.1 压力对催化剂的影响甲醇合成反应为:CO+2H 2=CH 3OH,该反应的正方向是分子数减少,根据化学平衡相关知识可以知道,当压力增大时反应会向生成反应物方向移动,即有利于甲醇产品的合成。

,所以,当压力增大时,甲醇转化率会随着压力的增加而升高。

除此以外,催化剂上反应物的吸附以及生成物的脱附也和压力有关。

实验研究表明,当压力增加10%,甲醇的转化率亦增加10%。

但并非压力一直增加转化率会一直随之增加,和其他对压力有要求的反应一样,压力增加虽然会提高产物转化率,但有一个限值。

对于甲醇生产来讲,当压力超过8MPa ,甲醇转化率反而呈开始下降趋势。

2.2 温度对催化剂的影响温度作为化学反应过程中至关重要的反应条件之一,对于化学反应速率、反应方向都有着很重要的影响作用。

对于使用催化剂的化学反应中,温度更是不能忽视的因素之一。

合成气制甲醇催化剂

合成气制甲醇催化剂

合成气制甲醇催化剂合成气制甲醇是一种重要的化工过程,在工业生产和能源转化中有着广泛的应用。

催化剂是合成气制甲醇过程中的关键因素,催化剂的性能直接影响到反应的效率和产物的质量。

本文将介绍合成气制甲醇催化剂的种类、性质、制备方法及应用。

1. 催化剂的种类合成气制甲醇催化剂主要分为三类:Cu/ZnO/Al2O3催化剂、ZnO 催化剂和其他催化剂。

1.1 Cu/ZnO/Al2O3催化剂Cu/ZnO/Al2O3催化剂是目前应用最广泛的合成气制甲醇催化剂。

该催化剂由Cu、ZnO和Al2O3三种组分组成,其中Cu是活性组分,ZnO和Al2O3是助剂。

Cu/ZnO/Al2O3催化剂具有高的甲醇选择性和高的反应活性,同时也具有良好的热稳定性和机械强度。

该催化剂的制备方法主要包括共沉淀法、沉淀法、浸渍法等。

1.2 ZnO催化剂ZnO催化剂是一种比较新型的催化剂,其主要由ZnO组成。

与Cu/ZnO/Al2O3催化剂相比,ZnO催化剂具有更高的CO2选择性和更高的反应速率。

同时,ZnO催化剂也具有良好的热稳定性和机械强度。

该催化剂的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、水热法、水热合成-煅烧法等。

1.3 其他催化剂除了Cu/ZnO/Al2O3催化剂和ZnO催化剂外,还有一些其他的催化剂,如Fe催化剂、Co催化剂、Ni催化剂等。

这些催化剂具有不同的催化性能和应用范围,但相对于Cu/ZnO/Al2O3催化剂和ZnO催化剂来说,其应用较为有限。

2. 催化剂的性质合成气制甲醇催化剂的性质主要包括催化剂的化学成分、晶体结构、表面性质、孔结构和热稳定性等。

2.1 化学成分合成气制甲醇催化剂的化学成分是影响其催化性能的重要因素。

Cu/ZnO/Al2O3催化剂的化学成分主要包括Cu、ZnO和Al2O3三种组分,其中Cu是活性组分,ZnO和Al2O3是助剂。

ZnO催化剂的化学成分主要是ZnO。

不同的催化剂化学成分差异较大,其催化性能也存在差异。

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甲醇合成催化剂分类
(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℃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-10MPa,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3000 h-1,φ(H2)∶φ(CO)=1.42,含硫质量浓度为1350 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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