近年來(lái),隨著全球能源和環(huán)境壓力的日益增大,世界各國(guó)都加大了對(duì)非石油路線制取液體燃料的研究。低碳醇(C_(2+)OH)具有較高的辛烷值,不僅可以作為一種燃料添加劑,更可以直接用來(lái)替代傳統(tǒng)液體燃料。目前,由合成氣直接制低碳醇的催化劑存在許多問(wèn)題,如價(jià)格昂貴、活性不高、反應(yīng)條件苛刻、產(chǎn)物種類過(guò)多、甲醇過(guò)多等,這些不足之處都限制了其在工業(yè)上的規(guī)�；\(yùn)用。鑒于漿態(tài)床的特性,本課題組提出了一種全新的催化劑制備方法——完全液相法。前期研究發(fā)現(xiàn),由此法制得的CuZnAl催化劑在合成甲醇過(guò)程中意外發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物含有較多乙醇,但由于催化劑的性能對(duì)結(jié)構(gòu)非常敏感,導(dǎo)致催化劑的穩(wěn)定性和重復(fù)性較差。因此,我們對(duì)其進(jìn)行了更細(xì)致的研究。本文首先研究了不同熱處理壓力和高壓下不同熱處理時(shí)間對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)和性能的影響。在此基礎(chǔ)上,為了減少反應(yīng)過(guò)程中副產(chǎn)物(烷烴和CO_2)的生成,分別研究了高壓條件下熱處理N_2氣氛流速和添加劑的影響。利用XPS、XRD、H_2-TPR、NH_3-TPD和N_2物理吸附對(duì)催化劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。得出的主要結(jié)論如下:1.催化劑在高壓條件下進(jìn)行熱處理有利于尖晶石的形成,此時(shí)催化劑中Cu~+物種的量減少,表面酸量發(fā)生了改變,并形成了具有較大孔容和孔徑的孔道結(jié)構(gòu)。當(dāng)熱處理壓力為1.0 MPa時(shí),催化劑性能最好。2.延長(zhǎng)高壓熱處理時(shí)間增強(qiáng)了催化劑中各物種間作用力,生成尖晶石量更多,催化劑中Cu~+物種的量發(fā)生了改變,表面酸量減少,但孔容和孔徑均增大。當(dāng)熱處理7 h時(shí),總醇中低碳醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。3.催化劑組分摩爾比中較多的Al增大了表面酸量,產(chǎn)物中烴類選擇性較高,減少催化劑組分摩爾比中的Al使烴類產(chǎn)物選擇性降低,但此時(shí)總醇中低碳醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也降低。4.增大高壓熱處理N_2氣氛流速對(duì)催化劑的結(jié)構(gòu)和性能影響較小,也沒(méi)有起到降低烴類選擇性的作用。5.碳納米管的加入對(duì)抑制水煤氣反應(yīng)作用較小,催化劑的性能反而下降。Sn的加入雖然抑制了水煤氣反應(yīng)的進(jìn)行,總醇中低碳醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高,但催化劑的活性下降明顯。6.改變CuZnAl催化劑的工藝條件對(duì)醇類產(chǎn)物的鏈增長(zhǎng)能力有較大影響。催化劑中存在適量的Cu~+物種可以增強(qiáng)Cu~+-Cu~0雙活行位點(diǎn)間的協(xié)同作用,提高總醇中低碳醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。此外,較小的弱酸占比,較大孔容和孔徑均有利于反應(yīng)過(guò)程中低碳醇的生成。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O643.36;TQ223.1
【部分圖文】：

圖 1-1 完全液相法與傳統(tǒng)方法工藝比較Fig. 1-1 The comparison between complete liquid phase preparation and traditional method.1.4 課題組前期研究進(jìn)展及本文研究?jī)?nèi)容1.4.1 課題組前期研究進(jìn)展眾所周知，Cu 基催化劑是用于合成甲醇的催化劑，但將 Cu 基催化劑加入堿金屬改性后可使產(chǎn)物中低碳醇的選擇性升高。由于 Cu 基催化劑成本低廉，如果能通過(guò) Cu 基催化劑制得高選擇性的低碳醇，那將在工業(yè)應(yīng)用上具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本課題組一直致力于 Cu 基催化劑制低碳醇的研究。課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)，將完全液相法制備的 CuZnAl 催化劑用于漿態(tài)床一步法合成 DME 時(shí)，催化劑穩(wěn)定性較好，在持續(xù)近 20d 的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)未發(fā)生失活[62]。俞林美[63]在使用完全液相法制備的 CuZnAl 催化劑合成甲醇時(shí)意外發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中含有較多乙醇（選

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本文編號(hào)：2821484