Environmentally friendly synthesis of methanol by hydrogenation of carbon dioxide through ternary catalysts

摘要

Zaradi naraščanja koncentracije CO2 v ozračju in njenega negativnega vpliva na okolje, se išče načine, s katerimi bi to koncentracijo zmanjšali. Ena izmed možnosti je direktna hidrogenacija atmosferskega CO2 do metanola, s čimer bi CO2 uporabili kot surovino, hkrati pa pridobili metanol, ki je uporabna kemikalija. Ta proces zahteva uporabo učinkovitega in stabilnega katalizatorja ter optimalne reakcijske pogoje. V tem raziskovalnem delu smo s katalitičnimi testi proučevali vpliv reakcijskih pogojev, različnih komponent katalizatorja in sinteznih metod na učinkovitost katalizatorjev za sintezo metanola. Kot optimalna temperatura in tlak sta se izkazala območja od 220 do 240 °C in od 40 do 50 barov, kjer je reakcija dovolj hitra, hkrati pa še ni bistveno termodinamsko zavrta, in pride do zadostne količine sintetiziranega metanola. Kot najbolj učinkovito molsko razmerje plinov se je izkazalo H2 : CO2 = 3 : 1 in kot najbolj učinkovita plinska urna prostorska hitrost 6000 h-1. To sta pogoja, kjer je količina sintetiziranega metanola zadosti velika ob sprejemljivi porabi reaktantov. Kot najbolj učinkovit katalizator se je izkazal komercialno uporabljen HiFUEL®, dobre lastnosti pa sta pokazala tudi CuO/MgO/Al2O3 in CuO/ZnO/CeO2. CuO/MgO/Al2O3 katalizator je dobro aktiven v širšem temperaturnem območju (220–260 °C), njegova aktivnost je okoli 0,6 molCH3OH•l-1•h-1. Prednost CuO/ZnO/CeO2 katalizatorja pa je izredno visoka selektivnost, in sicer pri 220 °C približno 65 %.