[发明专利]多组分甲醇合成催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种多组分甲醇合成催化剂，组分为铜‑锌‑铝‑锆‑镁，以质量计，铜含量为20.0%~60.0%，锌含量为5.0%~25.0%，铝含量为5~20.0%，Zr含量为0.1~5.0%，Mg含量为0.1~5.0%。制备方法：在混合硝酸盐溶液中加入尿素，调节pH值后将水分蒸干，破碎为10~40目的粒子，转移至焙烧器中，将焙烧器放入高温焙烧炉中焙烧，控制焙烧速度和温度，使物料在恒定温度下稳定燃烧完全，冷却后，加入粘结剂，打片成型，制得催化剂。本发明方法操作工艺简单，制备时间短，能耗低，无废水排放；制造的催化剂本体杂质含量低，活性组分分布均匀，副产物少。本发明方法制造的催化剂，适用于含有CO、CO₂和H₂的合成气制甲醇。

技术领域

本发明提供一种多组分甲醇合成催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。

背景技术

目前，合成甲醇使用的催化剂基本上都是铜锌铝系催化剂，该类催化剂的制造方法大多采用浸渍法、共沉淀法或溶胶-凝胶法。然而，用浸渍法制备时，被浸渍的组分一般含量比较低；用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备时，需要沉淀或胶凝多次洗涤、多次过滤等过程，操作工艺比较复杂。

低温燃烧合成法(LCS)是近年来发展起来的一种制备纳米氧化物粉体合成技术，它结合了液相法与自蔓延高温合成(SHS)超细粉体工艺的优点，可以在较低温度下引发化学反应，并利用反应自身放热效应维持反应的持续进行。该方法制备的催化剂具有很好的纳米结构，通常呈晶体状，呈干团聚状。使用于用高浓度原料制成高度蓬松、高均匀性和高纯度的催化剂。以往的研究工作多采用柠檬酸和甘氨酸作燃料，柠檬酸体系虽反应温和，易于控制，但燃烧产物中存在明显的碳粒；甘氨酸体系燃烧反应过于剧烈，难以控制，产物损失较严重。

中国专利CN107010662A一种硝酸盐-尿素燃烧法制备锆酸钇粉体的方法将尿素溶液逐滴加入到Y(NO3)3和Zr(NO3)4的混合溶液中，调节调pH值，超声，经热处理后得到所需催化剂。中国专利CN103537288A尿素燃烧法制备甲烷化催化剂的方法介绍了一种制备甲烷化催化剂的方法。用硝酸铝或拟薄水铝石作为载体的原料、硝酸镍作为主要活性组分的原料、一些其它金属硝酸盐作为助剂的原料、乙醇作为分散剂、尿素作为燃烧剂，通过一步燃烧法制备出甲烷化催化剂。中国专利CN1626437A用尿素燃烧法制备系列金属氧化物固溶体的方法，该方法是用尿素燃烧法将硝酸盐与尿素按一定摩尔数的质量充分混合均匀后燃烧制成氧化物固溶体固体粉末。

以尿素为燃料一步合成纳米级甲醇合成催化剂的研究却未见报道。

发明内容

本发明的目的是提出一种多组分甲醇合成催化剂及其制备方法。

本发明提供一种多组分甲醇合成催化剂及其制备方法，其特征是催化剂组分为铜-锌-铝-锆-镁，以质量百分含量计：铜为20.0~60.0%，锌为5.0%~25.0%，铝为5~20.0%，Zr为0.1~5.0%，Mg为0.1~5.0%。

上述催化剂的制备方法为：在硝酸铜、硝酸锌、硝酸铝、硝酸锆和硝酸镁的混合溶液中加入尿素，溶解，加入氨或铵溶液调节pH值为7.0~7.2，在80~100℃、鼓风条件下干燥，直至将水分蒸干，在常温下将混合物破碎为10~40目的粒子，将粒子转移至焙烧器中，将焙烧器放入焙烧炉中，通入可调节组分和流量的O₂/N₂混合气，程序升温加热，待混合物开始燃烧时，控制焙烧速度和焙烧温度，使物料在恒定温度下稳定燃烧完全，生成黑色固体物，冷却后，将粘结剂和水加入上述煅烧后粒子中，进行打片成型，制得催化剂。

所述加入尿素的物质的量为溶液中铜、锌、铝、锆和镁总物质的量的0.5~5倍。

所述氨或铵溶液为液氨，氨水，硝酸铵，碳酸铵，草酸铵中一种或几种。