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℃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~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%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[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