以拟薄水铝石为铝源完全液相制备浆态床合成二甲醚催化剂

摘要

二甲醚是一种用途广泛的化工产品，主要用作冷冻剂、溶剂、萃取剂、气雾剂、抛射剂和特种原料；更为重要的是二甲醚是一种优良柴油替代燃料和民用燃料，且污染比较小，因此二甲醚在减轻污染、改善地球的生态环境方面发挥着重要作用。 由于浆态床具有传热、传质效果好，原料气来源广，投资少，操作方便等特点，浆态床合成二甲醚工艺成为目前国内外开发的热点，但是浆态床使用中催化剂的稳定性一直是困扰其大型化的主要因素。本课题组针对浆态床催化剂最终以浆状使用的要求，提出了完全液相法，其创新点在于从原料溶液直接制成可用于浆态床使用的浆状催化剂。前期研究结果表明，完全液相法制备的催化剂有良好的DME选择性和稳定性，但前期都以异丙醇铝(AIP)为铝源，生产成本较高。 本文以拟薄水铝石为铝源，采用完全液相法制备铝基浆状催化剂，考察了不同原料配比、不同拟薄水铝石质量分数、不同加酸量、不同加料方式、不同溶剂、不同干燥控制添加剂(DCCA)对催化剂活性的影响；通过XRD、BET、XPS、TPR等对催化剂的物相、孔结构、表面结构及还原情况进行了表征，使用浆态床反应器对一步法合成二甲醚催化剂进行了活性评价，作者期望通过本研究提供一种低成本，并易于工业化生产的铝基浆状催化剂，研究得到以下几点主要结论: 1.在相同的制备条件下，以拟薄水铝石和AIP为铝源制备的催化剂具有相似的相结构和孔结构，但两种催化剂的分散性和表相结构存在差异，导致催化剂活性不同。 2.拟薄水铝石作为铝源时，最佳制备工艺条件为:原料配比为n(Cu):n(zn);n(Al)=1:1:4；拟薄水铝石的最佳质量分数为13％；加酸量的最佳值是n(H+):n(A1OOH)=0.1；铜与锌或者铜与铝同时加入比单独加入更能提高催化剂的活性。 3.以有机溶剂为溶剂比以水为溶剂更有利于提高催化剂的活性，其中，以乙二醇为溶剂的催化剂CO转化率最高，但其目的产物二甲醚的选择性比较低；乙醇为溶剂的催化剂更有利于二甲醚的生成。 4.中性干燥控制剂丙三醇的加入可以有效提高催化剂的活性，其活性超过AIP为铝源的催化剂，且目的产物的选择性高，这为以拟薄水铝石为铝源来制备铝基浆状催化剂显示出良好的前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1选题背景及意义

1.2二甲醚的性质和用途

1.2.1二甲醚的性质

1.2.2二甲醚的用途

1.3二甲醚的合成方法

1.3.1二步法

1.3.2一步法

1.4合成二甲醚的催化剂

1.4.1合成二甲醚催化剂的简介

1.4.2合成二甲醚催化剂的制备方法

1.4.3浆态床合成二甲醚催化剂的稳定性

1.5拟薄水铝石的结构及在胶体制备中的应用

1.5.1拟薄水铝石的结构

1.5.2拟薄水铝石在胶体制备中的应用

1.6本文研究内容

参考文献

第二章实验部分

2.1催化剂的制备

2.2催化剂活性评价

2.2.1反应方法

2.2.2分析方法

2.2.3数据处理

2.2.4实验原料一览表与反应流程装置

2.3催化剂表征

2.3.1样品的制备

2.3.2 XRD表征

2.3.3 BET表征

2.3.4 XPS表征

2.3.5TPR表征

第三章不同制备工艺条件对催化剂性能的影响

3.1引言

3.2实验部分

3.3不同铝源对催化剂性能的影响

3.3.1催化剂的活性评价结果

3.3.2 XRD表征

3.3.3 BET表征

3.3.4 XPS表征

3.3.5 TPR表征

3.4不同原料配比对催化剂性能的影响

3.4.1催化剂的活性评价结果

3.4.2 XRD表征

3.4.3 XPS表征

3.4.4 TPR表征

3.5拟薄水铝石质量分数对催化剂性能的影响

3.6酸量对催化剂性能的影响

3.7不同加料方式对催化剂性能的影响

3.7.1催化剂的活性评价结果

3.7.2 XRD表征

3.7.3 BET表征

3.7.4 XPS表征

3.7.5 TPR表征

3.8小结

参考文献

第四章溶剂对二甲醚合成催化剂性能的影响

4.1引言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.3.1催化剂的活性评价结果

4.3.2 XRD表征

4.3.3 BET表征

4.3.4 XPS表征

4.3.5 TPR表征

4.3结论

参考文献

第五章干燥控制剂的加入对催化剂活性的影响

5.1引言

5.2实验部分

5.3结果与讨论

5.3.1催化剂的活性评价结果

5.3.2 XRD表征

5.3.3 BET表征

5.3.4 XPS表征

5.3.5 TPR表征

5.4小结

参考文献

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

致谢

攻读学位期间发表的论文