[发明专利]用于甲醇合成的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于甲醇合成的催化剂及其制备方法，属于化学催化剂及其制备领域。

背景技术

甲醇是重要的基础化工原料，同时甲醇又可以代替汽柴油作为车用液体燃料，基于我国缺油富煤的国情状况，近年来以煤为原料的甲醇项目发展非常迅猛。甲醇生产规模越来越大，由于催化剂的活性还较低，造成合成反应器体积庞大，设备投资高、运行费用高，因此开发高活性的甲醇合成催化剂对本行业整体技术进步意义重大。

EP0864360公开了一种添加ZrO₂、SiO₂、Pd等的CuO/ZnO/Al₂O₃催化剂，其含量为SiO₂0.3-0.9％，ZrO₂10-20％，PdO0.1-5％。SiO₂采用溶胶形式加入硝酸铜、硝酸锌和硝酸铝的混合液中。同时研究了SiO₂含量对催化剂活性的影响，认为最佳含量为0.4-0.6％。

中国专利申请200610102229.1公开了一种CuO40-60％、ZnO30-50％、Al2O33-7％、SiO2、WO3、HAlO23-7％的甲醇催化剂，其目的是用于合成气直接合成二甲醚工艺中。

发明内容

本发明的目的是开发一种用于甲醇合成的催化剂及其制备方法，这种高活性的甲醇催化剂，应提高甲醇的合成效率，减少设备投资，降低生产能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种添加Si元素的CuO/ZnO/Al₂O₃型甲醇合成催化剂，其基本组成是：CuO的质量百分比为60-70％；ZnO的质量百分比为21-30％；Al₂O₃的质量百分比为4-10％；SiO₂的质量百分比为1-3％；这种用于甲醇合成的催化剂制备方法的过程如下：

(1)配制含有Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺的可溶性水溶液，选用这些金属的硝酸盐，也可选用其他形式的可溶性盐；

(2)配制硅酸钠水溶液；

(3)配制碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液，其中CO₃^2-/HCO₃^-＝4/1～1/4(摩尔比)；

(4)硅酸钠水溶液温度保持在60-70℃，在搅拌状态下，控制一定流速滴加含有Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺的可溶性水溶液，当溶液的pH值达到7-8时，开始并流滴加碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液；

(5)保持中和溶液的pH为7-8，温度为60-70℃，直至含有Cu²⁺、Zn²⁺、Al³⁺的可溶性水溶液全部滴加完毕后，停止碳酸钠和碳酸氢钠混合溶液的滴加；

(6)继续搅拌，将中和液的温度升至85-90℃，保持20-30分钟，然后过滤回收沉淀物；

(7)用40-60℃热水洗涤沉淀物数次，尽量洗净所含的NO₃^-、Na⁺；

(8)洗净的沉淀物干燥除去大部分水分，于300-350℃焙烧数小时，加入石墨、水，打片成型，得到成品催化剂。

本发明的有益效果是：这种用于甲醇合成的催化剂是一种添加Si元素的CuO/ZnO/Al₂O₃型甲醇合成催化剂，其基本组成是：CuO的质量百分比为60-70％；ZnO的质量百分比为21-30％；Al₂O₃的质量百分比为4-10％；SiO₂的质量百分比为1-3％。该催化剂与同类催化剂相比，添加Si元素后使催化剂比表面积和孔容均增大10-20％；反应活性明显提高，提高比例达到10％以上；对甲醇工业技术进步有很大促进作用。使用该催化剂，同样规模生产装置，催化剂用量相应减少，由于转化率高，循环比可以降低，节省能耗，可大大提高甲醇的生产效率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1