本發(fā)明涉及一種合成異丁醇催化劑及制備方法,具體的說涉及一種由合成氣合成異丁醇的催化劑及制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù):
我國的能源結(jié)構(gòu)是富煤、貧油、少氣,在未來相當(dāng)長時期內(nèi),以煤為主體的能源格局不會改變。到目前為止,煤炭的利用率低下、污染物排放嚴(yán)重,浪費了有限的碳資源,又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,因此,開發(fā)綠色、高效的煤炭利用途徑勢在必行。
異丁醇是一種基本有機(jī)化工原料,可以用來制造醋酸異丁酯(油漆溶劑)、抗氧化劑2,6-二叔丁基對甲酚、人造麝香、果子精油、異丁酸異丁酯(食用香料)、乳酸異丁酯、丁酸異丁酯、異丁腈(精細(xì)化工中間體)、鄰苯二甲酸二異丁酯增塑劑、合成橡膠、合成藥物等,也可用來提純鍶、鋇、鋰等鹽類的化學(xué)試劑以及用作高級溶劑;異丁醇與甲醇反應(yīng)制取甲基叔丁基醚(MTBE)從而獲得高純異丁烯;作為氧化劑代替甲基叔丁基醚加入汽油以提高汽油的辛烷值,加入到柴油中以降低空氣中PM 2.5數(shù)值。2010年美國已將其列入環(huán)保署燃料添加劑目錄。異丁醇主要來自丙烯羰基化生產(chǎn)丁/辛醇過程的副產(chǎn)品,其產(chǎn)量難以滿足市場需求,且是石油基產(chǎn)品,不符合我國的能源格局,開辟一條適合我國資源特色的煤基異丁醇合成路線具有廣闊的前景。
目前,用于由合成氣直接生產(chǎn)異丁醇的催化劑體系主要有:Cu基催化劑為基礎(chǔ)的低溫改性甲醇催化劑體系;堿金屬改性的Zn-Cr催化劑體系;ZrO2基催化劑體系。
美國專利(US5387570)報道的在Cu-Mg催化劑基礎(chǔ)上采用金屬Y、Ce、Nd改性制備的Cu-Mg-YOx、Cu-Mg-CeOx、Cu-Y-Ce-MgOx及Cu-Nd-Ce-MgOx催化劑,在50~250atm,260~420℃,GHSV=1000~5000CC(STP)/(g cat·h)反應(yīng)條件下,用于合成氣制異丁醇,異丁醇的收率為5.7~7.5g/(kg cat·h)。
超臨界法制備出Zn-Cr-K催化劑,其催化劑的典型特征是乙醇和丙醇的量大大增加,在反應(yīng)條件為7.5Mpa,400℃,1700h-1、H2/CO/CH4/CO2=65.8/32.3/0.5/1.4時,C2+OH/CH3OH達(dá)到1.7。異丁醇在醇相中的選擇性為26%(Fuel Processing Technology,2001,73:175-183)。由3.0%Cs、6.0%Pd改性的Zn-Cr催化劑,在440℃、10.3MPa、H2/CO=1的條件下,總醇的時空收率達(dá)203g/(kg·h),CH3OH/i-C4H9OH的摩爾比為0.66(CatalysisToday,1999,52:99-109)。采用漿態(tài)床反應(yīng)器,反應(yīng)條件GHSV=5000sl/kg(cat)h,P=13.9MPa,H2/CO摩爾比=1.0,375℃時,乙醇、正丙醇、異丁醇的摩爾百分含量分別為:19、40、41(Applied Catalysis A:General,247:(2003),133–142)。美國專利(US4513100)公布的利用堿金屬/堿土金屬改性Zn/Cr2O3甲醇催化劑,在14~25MPa,350~450℃反應(yīng)條件下,催化劑的活性較高,主要醇類產(chǎn)物為甲醇和異丁醇,且異丁醇含量較高,其中產(chǎn)物中水含量達(dá)到30~50wt%。中國專利(CN103691442A)采用浸漬/分步浸漬法,以氧化鋁為載體,ZnO為活性組分,銅、鐵、硼摻雜的硅P型半導(dǎo)體材料為助劑制備的合成氣制異丁醇催化劑,在較溫和的反應(yīng)條件下具有較高的異丁醇選擇性。中國專利(CN103272609A)公布了由氧化鋅、氧化銅、氧化鋯為主要成分的合成氣制異丁醇催化劑,并添加稀土金屬鑭、鈰、釤、釷等元素,結(jié)果顯示CO總轉(zhuǎn)化率為59.24(mol,%),烴類、CO2、醇類選擇性(Cmol,%)分別為26.35、24.22、49.43,醇相產(chǎn)品主要由甲醇和異丁醇組成。
在反應(yīng)溫度693K、壓力25Mpa、空速20000h-1,合成氣組成比例為CO:H2=1:1的反應(yīng)條件下,組成為Zr(30.5wt%);Mn(15.4wt%);Zn(8.6wt%);Pd(0.2wt%);Li(1.5wt%)的催化劑,其異丁醇的選擇性可以達(dá)到60wt%,產(chǎn)率可以達(dá)到740g/L/h(Catalysis Letter,3:59-64,1989)。中國專利(CN102029166A)中報道采用共沉淀法制備的合成氣制低碳混合醇催化劑,組成為ZrO2:54~75%,MnO2:10~20%,RxO:0.4~1.0%,CuO:3~5%,C:4~20%,貴金屬:0.5~1.5%,其中R為堿金屬,C的前驅(qū)體為淀粉。該催化劑在6.0MPa,340℃,GHSV=7200h-1,H2/CO=1時,C2+醇的選擇性≥36%,異丁醇的選擇性≥25%。
以上研究表明,合成氣合成異丁醇合成中存在反應(yīng)條件苛刻、醇產(chǎn)品組成復(fù)雜,總醇選擇性低,CO2選擇性高,碳的利用率低,產(chǎn)物中異丁醇含量低等問題。開發(fā)合適的催化劑既能使該反應(yīng)在較溫和的實驗工藝條件下進(jìn)行,又可以獲得較高的總醇及異丁醇產(chǎn)率,降低CO2選擇性以提高碳資源利用率仍是研究的難題。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種CO2選擇性低,總醇及異丁醇選擇性高,反應(yīng)條件溫和的由合成氣合成異丁醇的催化劑及制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的催化劑由氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀組成,其重量百分含量為:氧化鋅10.0~45.0%,氧化鉻30.0~65.0%,氧化鎢5.0~20.0%,二氧化硅0.1~0.4%,氧化鉀1.0~5.0%。
本發(fā)明催化劑采用蒸發(fā)誘導(dǎo)溶膠-凝膠法制備,其制備步驟如下:
(1)按可溶性鋅鹽:可溶性鉻鹽:水或醇溶劑=5~50g:10~80g:100~500ml,將可溶性鋅鹽,可溶性鉻鹽加入到水或醇溶劑中,制成鋅鉻混合溶液,加熱到35~60℃,并機(jī)械攪拌1~5h;
(2)按草酸或檸檬酸:硅鎢酸:水或醇溶劑=35~50g:0.5~20g:100~500ml,將草酸或檸檬酸,硅鎢酸加入到水或醇溶劑中,制成有機(jī)酸溶液,加熱到35~60℃,并機(jī)械攪拌1~5h;
(3)按催化劑組成,將上述步驟(2)中制得的有機(jī)酸溶液滴加到步驟(1)中的鋅鉻混合溶液中,滴加速率為5~30ml/min,得到溶膠狀溶液;
(4)將步驟(3)得到溶膠狀溶液密封,室溫老化10~48h,然后在50~70℃下機(jī)械攪拌2~5h,以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,于60~75℃干燥5~10h后,升溫至100~150℃干燥5~10h,于200~275℃焙燒5~10h后,最后升溫至400~600℃焙燒5~10h;
(5)將可溶性鉀鹽制成鉀鹽水溶液,采用等體積浸漬法,將鉀鹽水溶液加到步驟(4)所得到的中間物中,置于超聲振蕩器中超聲30~240min,然后于100~150℃干燥5~10h,于400~600℃干燥5~10h,制得催化劑。
如上所述的可溶性鋅鹽為Zn(NO3)2或Zn(CH3COO)2;可溶性鉻鹽為Cr(NO3)3或Cr(CH3COO);可溶性鉀鹽為KNO3、K2CO3或K(CH3COO)。
本發(fā)明的催化劑應(yīng)用如下:
(1)催化劑還原:以H2體積含量為1~5%的H2與Ar混合氣為還原氣,在氣體空速10~100h-1,還原壓力0.2~1MPa,還原溫度300~360℃的條件下對催化劑還原25~30h;
(2)催化劑反應(yīng):還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO mol比為0.8~3,反應(yīng)壓力8~10MPa、反應(yīng)溫度340~390℃、空速2000~8000h-1的條件下合成異丁醇。
本發(fā)明提出了一條以蒸發(fā)誘導(dǎo)形成溶膠凝膠法為基礎(chǔ)的催化劑制備新方法。與現(xiàn)有方法相比,優(yōu)點在于:
(1)該催化劑組成簡單,采用非貴金屬作為催化劑的活性組分,降低了催化劑成本;
(2)金屬氧化物尺寸較為均一且粒徑較小;催化劑比表面積大,活性中心高分散于催化劑表面,有利于異丁醇合成反應(yīng)的進(jìn)行。
(3)該催化劑用于合成氣合成異丁醇反應(yīng),可以獲得較高的單程總醇選擇性(Cmol,≥60%),較低的CO2選擇性(Cmol,≤10%),醇相產(chǎn)品中異丁醇分布較高;使碳的利用率有較大的提高,從而避免了碳資源的浪費。
具體實施方式
實施例1:
稱取20.1g Zn(NO3)2·6H2O,50.5g Cr(NO3)3·9H2O與200ml去離子水混合后,在加熱到35℃,并機(jī)械攪拌2h配制成混合溶液A。取45.2g檸檬酸,8.5g硅鎢酸與200ml去離子水混合后,加熱到35℃,并機(jī)械攪拌2h配制成混合溶液B。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率30ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將溶膠狀溶液密封室溫老化24h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中60℃干燥5h后,升溫至100℃干燥5h,馬弗爐中200℃干燥5h后,升溫至400℃干燥5h,得到粉末狀固體C。
稱取1.4g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲120min;然后,置于烘箱中100℃干燥5h,置于馬弗爐中400℃干燥5h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt%)分別為:32.67、55.62、10.01、0.21、1.51的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以4V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速80h-1,還原壓力0.2MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=2,10MPa、360℃、3000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為21.12(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為60.12,CO2的選擇性(Cmol.%)為9.82,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為76.03、1.80、0.87、20.67和0.53。
實施例2:
稱取31.2g Zn(CH3COO)2·2H2O,29.6g Cr(CH3COO)3與400ml去離子水配制成混合溶液A,加熱到50℃,并機(jī)械攪拌4h。取48.1g檸檬酸,9.2g硅鎢酸與400ml去離子水配制成混合溶液B加熱到50℃,并機(jī)械攪拌4h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率25ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化30h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中70℃干燥10h后,升溫至110℃干燥10h,馬弗爐中200℃干燥5h后,升溫至400℃干燥5h,得到粉末狀固體C。
稱取0.8g K2CO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲180min;然后,置于烘箱中100℃干燥5h,置于馬弗爐中400℃干燥5h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:29.87、55.50、11.30、0.23、3.10的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以5V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速100h-1,還原壓力0.2MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原25h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=1,8MPa、370℃、5000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為25.32(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為67.48,CO2的選擇性(Cmol.%)為8.94,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為70.14、1.58、2.03、24.97和1.28。
實施例3:
稱取22.1g Zn(NO3)2·6H2O,54.4g Cr(NO3)3·9H2O與200ml無水乙醇配制成混合溶液A,加熱到45℃,并機(jī)械攪拌2h。取31.6g草酸,7.4g硅鎢酸與200ml無水乙醇配制成混合溶液B加熱到45℃,并機(jī)械攪拌2h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率20ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化48h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中60℃干燥5h后,升溫至100℃干燥5h,馬弗爐中200℃干燥5h后,升溫至400℃干燥5h,得到粉末狀固體C。
稱取0.7g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲120min;然后,置于烘箱中100℃干燥5h,置于馬弗爐中400℃干燥5h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:34.02、53.19、9.81、0.19、2.81的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以5V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速100h-1,還原壓力0.3MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=1.5,9MPa、350℃、8000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為24.48(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為66.51,CO2的選擇性(Cmol.%)為7.14,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為68.16、1.89、0.82、27.79和1.33。
實施例4:
稱取40.6g Zn(CH3COO)2·2H2O,46.3g Cr(NO3)3·9H2O與500ml去離子水配制成混合溶液A,加熱到50℃,并機(jī)械攪拌5h。取36.41g草酸,10.5g硅鎢酸與500ml去離子水配制成混合溶液B加熱到50℃,并機(jī)械攪拌5h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率20ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化36h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中70℃干燥5h后,升溫至100℃干燥5h,馬弗爐中200℃干燥5h后,升溫至500℃干燥5h,得到粉末狀固體C。
稱取1.1g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲120min;然后,置于烘箱中100℃干燥5h,置于馬弗爐中400℃干燥5h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:35.17、48.58、12.45、0.25、3.64的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以4V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速100h-1,還原壓力0.2MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原28h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=2,10MPa、390℃、4000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為27.23(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為67.31,CO2的選擇性(Cmol.%)為6.62,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為65.96、1.03、0.90、30.41和1.60。
實施例5:
稱取42.8g Zn(NO3)2·6H2O,48.0g Cr(NO3)3·9H2O與250ml乙醇配制成混合溶液A,加熱到35℃,并機(jī)械攪拌2h。取48.9g檸檬酸,9.8g硅鎢酸與250ml乙醇配制成混合溶液B加熱到35℃,并機(jī)械攪拌2h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率25ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化24h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中70℃干燥5h后,升溫至100℃干燥5h,馬弗爐中220℃干燥5h后,升溫至425℃干燥5h,得到粉末狀固體C。
稱取1.4g K(CH3COO)與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲120min;然后,置于烘箱中100℃干燥5h,置于馬弗爐中400℃干燥5h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:36.92、48.94、11.15、0.24、2.42的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以5V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速100h-1,還原壓力0.2MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=3,8MPa、340℃、2000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為26.52(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為68.55,CO2的選擇性(Cmol.%)為5.52,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為73.81、2.07、0.66、21.95和1.50。
實施例6:
稱取7.5g Zn(NO3)2·6H2O,57.6g Cr(NO3)3·9H2O與200ml去離子水配制成混合溶液A,加熱到60℃,并機(jī)械攪拌1h。取46.9g檸檬酸,4.6g硅鎢酸與200ml去離子水配制成混合溶液B加熱到60℃,并機(jī)械攪拌1h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率10ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化10h后,在70℃下機(jī)械攪拌3h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中60℃干燥6h后,升溫至150℃干燥5h,馬弗爐中250℃干燥10h后,升溫至500℃干燥10h,得到粉末狀固體C。
稱取4.5g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲180min;然后,置于烘箱中150℃干燥5h,置于馬弗爐中500℃干燥10h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt%)分別為:12.35、63.41、18.96、0.39、4.89的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以1.5V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速100h-1,還原壓力0.6MPa,還原溫度300℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=0.8,9MPa、380℃、3000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為20.98(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為63.22,CO2的選擇性(Cmol.%)為8.64,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為74.31、2.61、0.32、22.24和0.52。
實施例7:
稱取40.1g Zn(CH3COO)2·2H2O,27.9g Cr(CH3COO)3與400ml去離子水配制成混合溶液A,加熱到35℃,并機(jī)械攪拌4h。取45.6g檸檬酸,4.6g硅鎢酸與400ml去離子水配制成混合溶液B加熱到35℃,并機(jī)械攪拌4h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率5ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化24h后,在70℃下機(jī)械攪拌5h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中65℃干燥5h后,升溫至150℃干燥10h,馬弗爐中270℃干燥10h后,升溫至600℃干燥10h,得到粉末狀固體C。
稱取0.9g K2CO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲240min;然后,置于烘箱中150℃干燥10h,置于馬弗爐中600℃干燥10h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:38.41、52.21、5.63、0.11、3.64的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以3V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速80h-1,還原壓力0.8MPa,還原溫度350℃的條件下對催化劑還原25h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=2.5,10MPa、370℃、5000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為25.14(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為65.64,CO2的選擇性(Cmol.%)為9.32,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為69.42、2.03、1.97、26.27和0.21。
實施例8:
稱取29.0g Zn(NO3)2·6H2O,34.1g Cr(NO3)3·9H2O與200ml無水乙醇配制成混合溶液A,加熱到55℃,并機(jī)械攪拌2h。取35.2g草酸,12.8g硅鎢酸與200ml無水乙醇配制成混合溶液B加熱到55℃,并機(jī)械攪拌2h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率15ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化12h后,在70℃下機(jī)械攪拌2h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中60℃干燥8h后,升溫至120℃干燥5h,馬弗爐中240℃干燥6h后,升溫至450℃干燥6h,得到粉末狀固體C。
稱取1.1g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲120min;然后,置于烘箱中120℃干燥5h,置于馬弗爐中450℃干燥6h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:44.69、33.27、17.03、0.35、4.66的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以4V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速50h-1,還原壓力0.5MPa,還原溫度300℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=2.3,8MPa、360℃、4000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為20.63(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為64.23,CO2的選擇性(Cmol.%)為6.12,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為71.92、1.42、1.67、24.60和0.32。
實施例9:
稱取33.3g Zn(CH3COO)2·2H2O,54.8g Cr(NO3)3·9H2O與500ml去離子水配制成混合溶液A,加熱到45℃,并機(jī)械攪拌3h。取38.7g草酸,10.4g硅鎢酸與500ml去離子水配制成混合溶液B加熱到45℃,并機(jī)械攪拌3h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率10ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化48h后,在70℃下機(jī)械攪拌5h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中70℃干燥5h后,升溫至150℃干燥8h,馬弗爐中275℃干燥10h后,升溫至600℃干燥10h,得到粉末狀固體C。
稱取0.5g KNO3與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲240min;然后,置于烘箱中150℃干燥8h,置于馬弗爐中600℃干燥10h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:28.82、33.27、12.35、0.24、1.13的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以3V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速60h-1,還原壓力0.3MPa,還原溫度360℃的條件下對催化劑還原25h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=2.8,9MPa、380℃、3000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為23.65(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為60.96,CO2的選擇性(Cmol.%)為9.32,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為68.98、1.67、2.17、26.31和0.72。
實施例10:
稱取21.1g Zn(NO3)2·6H2O,58.4g Cr(NO3)3·9H2O與250ml乙醇配制成混合溶液A,加熱到40℃,并機(jī)械攪拌3h。取49.2g檸檬酸,15.4g硅鎢酸與250ml乙醇配制成混合溶液B加熱到40℃,并機(jī)械攪拌3h。采用蠕動泵,調(diào)節(jié)滴加速率30ml/min,將上述B溶液滴加到上述A溶液中,得到溶膠狀溶液。將上述溶液室溫老化30h后,在70℃下機(jī)械攪拌3h以蒸發(fā)溶劑進(jìn)一步成膠,最后置于烘箱中65℃干燥5h后,升溫至120℃干燥6h,馬弗爐中220℃干燥8h后,升溫至500℃干燥6h,得到粉末狀固體C。
稱取2.3g K(CH3COO)與溶于適量去離子水中配成溶液,采用等體積浸漬法滴加到粉末狀固體C上,置于超聲振蕩器中超聲180min;然后,置于烘箱中120℃干燥6h,置于馬弗爐中500℃干燥6h,制得氧化鋅、氧化鉻、氧化鎢、二氧化硅、氧化鉀含量(wt.%)分別為:18.46、59.69、17.56、0.36、4.02的催化劑。成型、破碎到30~40目,備用。
以5V%稀釋H2(VH2/V(H2+Ar))為還原氣,在氣體空速10h-1,還原壓力1.0MPa,還原溫度300℃的條件下對催化劑還原30h。還原后的催化劑通入合成氣進(jìn)行反應(yīng),在H2/CO(mol)=1.8,10MPa、390℃、6000h-1的條件下,進(jìn)行催化劑性能評價。CO單程轉(zhuǎn)化率為22.57(mol.%),總醇類的選擇性(Cmol.%)為68.30,CO2的選擇性(Cmol.%)為5.69,醇中甲醇、乙醇、丙醇、異丁醇以及C5+醇的分布(wt.%)分別為67.03、1.73、2.51、28.21和0.38。