[其他]負載型銅鋅基甲醇分解催化劑

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 88100604
• 申請日: 1988-03-02
• 公開（公告）號: CN88100604A
• 公開（公告）日: 1988-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 周澤興;鮑曉峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;B01J21/04;B01J37/02
• 代理公司: 中國科學院專利事務所
• 代理人: 林道濂

本發(fā)明屬于化學方法、催化劑制備領域，提供了一種具有優(yōu)良性能的非貴金屬甲醇分解催化劑體系。

我國煤炭資源豐富。將煤轉化成液體甲醇以代替石油作為燃料和化工原料，有廣泛的應用前景。不僅如此，在催化劑的作用及低溫條件下可將甲醇分解，分解產(chǎn)物氫（H₂）和一氧化碳（CO）在化工、冶金、機械工業(yè)，內燃機及燃料電池等方面有廣泛的用途。甲醇分解是吸熱反應，可用廢熱作為催化劑床的加熱源。

在催化劑作用下甲醇分解生成H₂和CO的同時，還伴隨進行多種副反應（放熱反應），生成二甲醚（CH₃OCH₃），甲烷（CH₄），水（H₂O），二氧化碳（CO₂），游離炭（C）等。為了抑制副反應，催化劑應具有優(yōu)良的選擇性。在利用內燃機排氣廢熱為加熱源時，排氣溫度可高到800℃，因而催化劑應具有耐熱性能。

現(xiàn)在常用的甲醇分解催化劑是銅基催化劑和Ⅷ族金屬催化劑[例如：美國專利4，499，863（1985）;美國專利4，431，566（1984）;日本公開特許公報，昭57-68140（1982）;觸媒（日）Vol.27，No.8，563（1985）;觸媒（日）Vol.28，No.3，195（1986）;能源與節(jié)能，No.4，16（1985）]。常用的銅基催化劑是甲醇合成用的CuZn工業(yè)催化劑。此催化劑具有優(yōu)良的低溫活性和良好的選擇性，但其耐熱、耐磨性能差。另外，在250℃左右溫度下有較多量的副產(chǎn)物甲酸甲酯（HCOOCH₃）生成。Ⅷ族金屬元素中，鉑（Pt）、鈀（Pd）、銠（Rh）、鎳（Ni）對甲醇分解有較高的反應活性和耐熱性能，但在高溫條件下反應時易生成CH₄等副產(chǎn)物。此外，貴金屬本身不經(jīng)濟。

本發(fā)明的目的是制備一種具有優(yōu)良性能的非貴金屬甲醇分解催化劑體系。使用該體系，可將甲醇分解，有選擇地生成H₂和CO，并大幅度地抑制CH₃OCH₃，CH₄，CO₂，HCOOCH₃等副產(chǎn)物的生成。此外本發(fā)明的催化劑體系還應具有優(yōu)良的低溫反應活性，優(yōu)良的耐高溫性能和在長期使用中性能穩(wěn)定等特征。

本發(fā)明的催化劑是以具有耐熱性能、高強度的氧化鋁（Al₂O₃）為載體，以銅、鋅（Cu、Zn）為主成分，鎳（Ni）、堿金屬或堿土金屬（Me）為添加成分，用浸漬法制備的負載型CuZn-Ni-Me-Al₂O₃非貴金屬催化劑體系。檢索美國《化學文摘》（CA）（1967-1987），未見與本發(fā)明催化劑體系有相同組成的催化劑的文獻報道。

本發(fā)明的內容詳細敘述如下。

催化劑是將φ2-4mm的Al₂O₃顆粒載體放入所需金屬元素含量的硝酸鹽水溶液中浸漬、干燥和在空氣中550℃焙燒后制成。取15毫升催化劑裝入不銹鋼反應器中，經(jīng)還原處理后通入甲醇蒸氣（液體空速LHSV＝5.6h^-1），在310℃床溫下預處理3小時。隨后，在不同的床溫（下稱反應溫度）下測定甲醇的轉化率和反應產(chǎn)物組成。根據(jù)所測得的轉化率和反應產(chǎn)物組成數(shù)據(jù)對催化劑的性能作出評價。

本發(fā)明者詳細地研究了甲醇分解反應中上述催化劑的性能。研究結果表明，本發(fā)明的催化劑體系中各成分的含量在下述范圍內，即0.3＜CuZn總量＜6.0（毫摩爾/1克Al₂O₃），0.20＜Cu/Zn＜50（摩爾比），0.05＜Ni＜4.0（毫摩爾/1克Al₂O₃），0.1＜Me＜3.0（Me為堿金屬、堿土金屬元素，如Na、K、Mg、Ca）（毫摩爾/1克Al₂O₃）的條件下，對甲醇分解反應有優(yōu)良的低溫活性和選擇性。CH₃OCH₃、CH₄、CO₂、HCOOCH₃等副產(chǎn)物不生成或者生成量很少，反應產(chǎn)物主要是H₂和CO。而且該催化劑體系具有較好的耐溫性能和使用壽命。

例1：