[发明专利]一种合成甲醇的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种催化剂及其制备方法，尤其涉及一种用于合成甲醇的催化剂及其制备方法，该催化剂同样适用于其他的加氢、脱氢反应等。

技术背景：

甲醇是一种极其重要的化工原料，广泛应用于有机合成、染料、燃料、医药、涂料和国防工业，由甲醇作为原料加工生产的化工产品达百余种以上。近年来，随着甲醇深加工产品的不断增加和化学应用领域的不断开拓，甲醇在国民经济中的地位愈显重要和突出。甲醇下游市场的强劲需求，以及甲醇下游衍生物规模化生产对甲醇生产技术的要求，都需要甲醇生产技术不断完善，生产条件不断优化，甲醇合成催化剂性能进一步提高。

工业上甲醇一般用含有H₂、CO、CO₂的合成气在一定压力、温度和催化剂存在的条件下生成。目前世界上普遍采用中、低压气相法合成甲醇，所用催化剂基本上为铜、锌、铝的混合氧化物。现有先进的工业甲醇合成催化剂，国外主要有英国ICI公司的ICI51-1、ICI51-2、ICI51-7，德国BASF公司的S3-85、S3-86，德国Sud Chemie公司的C₇₉-04GL、C₇₉-05GL、C₇₉-06GL，丹麦TopsΦe公司的MK101、MK121等，国内主要有南化集团研究院的C207、C301、C306、C307、C309，西南化工研究设计院的C302、C302-2、XNC-98，西北化工研究院的LC210、LC308，齐鲁石化公司研究院的QCM-01等。

目前国内外都已经开发了第四代催化剂，并向高活性和高寿命的方向发展。从国内甲醇合成催化剂的研究发展情况看，已具有相当的水平，大大缩短了与国外同类产品的差距，但仍存在着一些不足，如堆密度，国产催化剂比国外产品高；工业催化剂产能、稳定性特别是结蜡等方面，国内催化剂与国外催化剂的差异较大。因此合成甲醇催化的研发方向是：进一步提高催化剂的低温低压活性、热稳定性和抗毒性等，以进一步提高国内工业甲醇合成催化剂的性能。

发明内容：

本发明的目的为了进一步提高现有催化剂的低温低压活性、热稳定性和抗毒性等而开发一种高活性及热稳定性好的用于甲醇合成的催化剂；本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。

本发明的技术方案：本发明合成甲醇催化剂由铜、锌、铝的氧化物和二氧化钛组成，在传统的铜、锌、铝三组分催化剂基础上引入二氧化钛作为第四助剂制成的，制备方法采用分步共沉淀法，并在沉淀过程中加入超声条件。

本发明的具体技术方案为：一种合成甲醇的催化剂，由铜、锌、铝的氧化物和二氧化钛组成，其特征在于：合成甲醇催化剂的载体为Al₂O₃，活性组分为CuO，ZnO和TiO₂作为助催化剂；其中催化剂各组分及各组分占催化剂总量的质量百分含量分别为：CuO56～70％，ZnO19～32％，Al₂O₃5～15％，TiO₂1～10％，其中Cu与Zn的摩尔比为2.0～3.0。

本发明还提供了上述催化剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将铝的可溶性盐配制成摩尔浓度为0.5～2.0mol/L水溶液，记为盐A液；将碱性沉淀剂配制成摩尔浓度为0.5～2.0mol/L水溶液，记为碱A液；将盐A液加入碱A液，控制温度在50～90℃发生沉淀反应，沉淀反应完成时控制pH值为6.5～7.5，得到沉淀液1；

(2)将Cu、Zn的硝酸盐按Cu与Zn的摩尔比为2.0～3.0配制成金属离子总摩尔浓度为0.2～2.0mol/L的水溶液，记为盐B液；将碱性沉淀剂配制成摩尔浓度为0.5～2.0mol/L水溶液，加入二氧化钛，控制二氧化钛浓度为0.3～2.5g/L，记为碱B液；将碱B液在超声条件下充分搅拌，使二氧化钛分散均匀；然后在超声条件下，将盐B液加入碱B液，控制温度在50～90℃发生沉淀反应，沉淀反应完成时控制pH值在6.5～7.5，得到沉淀液2；

(3)在超声条件下，按催化剂的组成比例，将沉淀液1加入沉淀液2中，充分搅拌，在50～90℃温度下老化0.5～5小时，过滤、洗涤、烘干得催化剂前驱体，催化剂前驱体在300～350℃温度下焙烧2～5小时，即得催化剂粉体。

优选所述的Al的可溶性盐为醋酸铝、硫酸铝或硝酸铝，更优选为硝酸铝；优选所述碱性沉淀剂为碳酸盐或碳酸氢盐；更优选为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾。