[发明专利]一种结构化催化剂强化甲醇制取二甲醚的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构化催化剂强化甲醇制取二甲醚的方法，更具体地说是以泡沫碳化硅为载体，在其上负载活性涂层，在固定床反应器上，以甲醇为原料制取二甲醚的方法。

背景技术

二甲醚（DME）是一种无色、无毒、环境友好的化合物，在制药、农药、燃料等行业有许多用途。特别是DME在民用燃料及车用燃料替代方面的应用已经取得实施和推广，产生了巨大的DME市场需求，因而刺激了DME生产蓬勃发展。

甲醇脱水制二甲醚采用固体酸催化剂，最常用的固体酸催化剂为活性氧化铝，其次是硅铝分子筛。活性氧化铝催化剂应用于甲醇脱水制二甲醚反应的优点是稳定性好，缺点是活性较低和反应空速低，通常需要采取一些改性手段以提高催化剂的活性。硅铝分子筛催化剂应用于甲醇脱水制二甲醚反应的优点是活性较高、反应空速高，缺点是易积碳、稳定性差，通常需要采取一些改性手段以降低催化剂的活性。另外，活性氧化铝催化剂上二甲醚的出口温度较硅铝分子筛高，这一点对于两步法甲醇制丙烯反应节能尤为重要。目前，对于甲醇制二甲醚催化剂研究主要集中在通过各种改性手段来改变催化剂的酸性与孔结构，已达到强化催化剂传质能力、提高二甲醚选择性、提高催化剂抗积碳能力的目的。经过多年的努力，甲醇制二甲醚催化剂的传质能力及和催化剂稳定性都取得了很大的提高，但是现在的研究大多集中在对活性组分的改性，有关影响甲醇制二甲醚选择性及催化剂寿命的一些重要问题始终没有解决。甲醇制二甲醚是一个强放热反应，对于颗粒堆积固定床反应器，当催化剂装填量较大时，产生的热量无法带走，床层局部过热引起催化剂失活。另外，虽然催化剂活性组分的改性使催化剂的传质特性得到了改善，但是在实际应用过程中，必须添加粘结剂将催化剂粉体制成颗粒。反应物和反应产物的扩散颗粒催化剂中路径较长，容易发生二次反应生成长链大分子，极大地削弱了催化剂改性的作用。因此，从根本上提高催化剂的传质能力并迅速带走在反应过程中产生的热量，是一个亟待解决的问题。

将活性组分以涂层形式负载于泡沫碳化硅载体上制成结构化催化剂有两方面好处：一、反应物与反应产物在催化活性涂层中扩散距离较短，有利于提高对低碳烯烃的选择性；二、泡沫碳化硅传热能力好，反应产生的热量可被迅速带走，防止积碳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构化催化剂强化甲醇制取二甲醚的方法，主要解决现有技术中用于甲醇制二甲醚的氧化铝催化剂活性低、易积碳、易飞温、反应空速低的问题。

本发明的技术方案是：

一种结构化催化剂强化甲醇制取二甲醚的方法，所述方法的主要步骤是：在结构化催化剂存在条件下，由甲醇脱水反应获得目标产物。所述的结构化催化剂，以泡沫结构碳化硅为载体；在其上负载经过改性的分子筛活性涂层；或在其上负载活性氧化铝涂层，或在其上负载经锰、铌、钽、钼、钨、镁、硅、镧、钛、铜、锌、镍的氧化物中的一种或两种以上改性的活性氧化铝涂层，或在其上负载经氟、氯、溴等卤族元素中的一种或两种以上改性的活性氧化铝涂层、或在其上负载活性氧化铝中掺入分子筛所得到的活性涂层。

本发明中，甲醇流经装填有结构化催化剂的固定床反应器，经催化脱水反应后获得目标产物。

本发明中，甲醇催化脱水反应温度为150-450℃；反应压力为常压至5.0MPa；体积空速为0.3-100h^-1。优选地，甲醇催化脱水反应温度为200-350℃；反应压力为0.01-3.0MPa；体积空速为0.5-50h^-1。

本发明中，结构化催化剂中泡沫碳化硅载体所占质量分数50-95%，活性涂层所占质量分数为5-50%。优选地，结构化催化剂中泡沫碳化硅载体所占质量分数60-90%，活性涂层所占质量分数为10-50%。

本发明中，泡沫碳化硅载体具有三维连通孔道结构，孔径范围0.1-10mm，泡沫碳化硅体积分数30-90%。优选地，孔径范围0.2-5mm，泡沫碳化硅体积分数50-80%。