论文摘要
由CO和CO2共氢化合成甲醇,既可以改善环境又可以实现资源再生利用。本文首先比较了工业催化剂CZA301和CZA207对CO和CO2加氢合成甲醇的催化性能,在工业催化剂CZA301改性的基础上,比较了CZA301和CZA301-Zr2%催化剂的CO/CO2共氢化合成甲醇的催化性能。进一步研究了铜基催化剂及不同助剂改性、不同含量助剂改性对CO/CO2共氢化合成甲醇催化性能的影响。利用XRD、H2-TPR、CO2-TPD、BET等表征手段对催化剂的物相结构、还原性能、表面碱性和比表面积进行了表征,在微型固定床反应装置上对催化剂的催化性能进行了评价。通过研究,得出主要结论如下：（1）工业催化剂CZA301的CO和CO2加氢合成甲醇的催化性能优于CZA207催化剂,利用7种助剂对CZA301催化剂进行改性研究,发现ZrO2是CO2加氢合成甲醇的适宜助剂,其使CuO晶相明显,比表面积减小,改变了CuO的配位环境,且与CuO/ZnO之间产生了某种相互作用或促进了它们的协同作用,CO2的转化率和甲醇选择性分别达到了31.61%和67.24%,甲醇收率提高了约8个百分点。（2）在不同助剂改性CZA301催化剂的基础上,本文考察了不同含量的ZrO2助剂改性对CZA301催化剂的性能影响,结果表明,当助剂含量分别为2.0%和1.5%,CO2转化率和CO转化率达到较大,分别为31.61%,67.24%,甲醇收率也较大,分别为21.26%,17.13%,而且过多过少的助剂含量均不能使催化剂活性有效提高。将CZA301和CZA301-Zr2%催化剂的CO/CO2共氢化合成甲醇的催化性能进行了比较,发现CO/CO2共氢化合成甲醇的收率均大于CO和CO2单独加氢合成甲醇的收率,且对于CO和CO2含量接近的原料气,CO2单独加氢合成甲醇转化率较高的催化剂其混合加氢的C02转化率也较高。（3）用共沉淀法制备了一系列不同摩尔配比的Cu/Zn/Al催化剂,并比较了其对CO和CO2共氢化合成甲醇的催化性能,研究表明,当Cu/Zn/Al摩尔比为6.0/3.2/0.8时,Cu/Zn/A1催化剂活性较好,归因于合适的摩尔组成使Cu/Zn或Cu/Zn/Al之间存在某种相互作用,且它们是一个有机的整体,其体相活性中心个数较多,还原峰面积较大,这都对合成甲醇有利,CO和CO2转化率分别为56.47%和20.12%,甲醇收率为28.04%。（4）分别用ZrO2、SiO2、MgO、CaO、Fe2O3、K2O等助剂对Cu/Zn/Al催化剂改性研究的结果表明,ZrO2、MgO和CaO使催化剂产生了新的活性中心或增加了催化剂的活性中心,均可提高Cu/Zn/Al催化剂CO/CO2共氢化合成甲醇收率,其中ZrO2使碳转化率较高,MgO使甲醇选择性较高。（5）不同ZrO2、MgO助剂含量对CO/CO2共氢化合成甲醇的催化性能研究表明,4%ZrO2与2%MgO摩尔含量是Cu/Zn/Al催化剂的适宜改性量,甲醇收率分别达到了31.43%和28.16%。首次用不同含量的两组份ZrO2、MgO助剂共同改性Cu/Zn/Al催化剂,研究结果表明,少量两组份助剂的加入起到了一种协同作用或促进了催化剂各组分间的协同作用,提高了催化剂活性,0.6%的ZrO2MgO（Zr：Mg摩尔比为2：1）助剂质量百分量是适宜的改性量。综合以上研究结果得出,五组分催化剂CZAZrMg0.6%的催化活性较好,其组成为（CuZnAl）:（ZrMg）质量百分比为99.4%：0.6%,其中Cu:Zn:Al摩尔比为6.0：3.2：0.8,Zr：Mg摩尔比为2：1,CO转化率为56.45%,CO2转化率为28.75%,总碳转化率达到了42.07%,甲醇的选择性为78.43%,甲醇收率为33.0%。
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