Cu-Zn-Al-Li催化生物质合成气合成甲醇

在模拟生物质合成气气氛(CO/H2/CO2/N2=22/47/27/4, 体积比)下对Cu-Zn催化生物质合成气合成甲醇进行活性评价,发现Cu-Zn催化剂合成甲醇活性随反应时间单调下降,40 h后Cu-Zn催化剂活性比初始活性下降15%,添加Al能提高Cu-Zn催化剂的稳定性,添加Al后的Cu-Zn-Al及Cu-Zn-Al-Li催化剂40 h内合成甲醇的活性均未见明显下降. SEM和XRD表征研究发现,添加Li助剂有助于分散Cu活性组分,从而提高催化剂活性. 不同压力、空速及气体成分下,CO转化率均远高于CO2转化率,CO是生物质合成气合成甲醇的主要C来源.     

甲醇合成反应热力学分析及实验研究

比较了近年来文献中甲醇合成反应平衡常数的各种计算方法,采用固定反应器在反应温度为230－270℃和反应压力为5－8MPa的条件下对甲醇合成反应热力进行了实验研究。结果表明,不同计算方法的预测结果存在较大的差异,而采用Reid的热容 数据及SRK方程得到的计算结果与实验结果吻合很好,具有良好的预测能力。     

生物质气制甲醇取得重大进展

中科院广州能源研究所合成燃料实验室与香港大学合作项目生物质气制甲醇近日取得重大进展。课题组研究出几种活性及选择性均优于合成气制甲醇工业催化剂的新型合成甲醇催化剂，其中有的催化剂粒径达到纳米级。     

净化气补CO_2提高甲醇合成转化率的技术改造

针对解化化工公司因低温甲醇洗出口净化气中的CO2含量偏低,影响甲醇合成转化率及粗甲醇产量的问题,进行了技术改造。通过将合成氨厂低温甲醇洗装置出CO2再生塔的CO2送入甲醇合成工段低温甲醇洗净化气管,达到提高入甲醇合成塔合成气中CO2含量的目的。运行结果表明,净化气补入CO2后,甲醇合成塔合成气中CO2体积分数提高至3%,甲醇合成转化率提高了4%,粗甲醇耗净化气量明显下降。     

气液固相催化合成甲醇本征动力学

研究了以液体石蜡为液相介质在铜基催化剂上由CO、CO_2与氢气合成甲醇的本征动力学,按CO和CO_2加氢生成甲醇的反应途径,提出了反应机理,建立了6种动力学模型,经参数估值及模型筛选,得出了最终模型,该模型的计算值与实验值吻合很好,对CO及CO_2转化速率的平均偏差分别为3.69%和3.92%。     

原料气对甲醇合成新鲜气的影响

甲醇合成新鲜气由原料气、PSA—H2、转化气组成,本文分析了不同的原料气组成对甲醇合成新鲜气的影响,给出了合成新鲜气的合理组成,有利于提高甲醇的产量和质量。     

生物质合成气调变方式对其合成甲醇的影响

对生物质气、工业合成气、重整后生物质气及配氢后生物质气4种合成气进行了合成甲醇的研究. 发现甲醇产率顺序为工业合成气>重整生物质气>配氢生物质气>生物质气,生物质气合成甲醇产率较低主要是因为其为富CO2体系. 实验同时发现(H2-CO2)/(CO+CO2)比值在1.5~2之间时,(H2-CO2)/(CO+CO2)比值对液相产物中甲醇选择性没有明显影响. 液相产物中甲醇选择性随CO2含量上升而下降.     

生物质气一步法合成二甲醚中试实验

在列管式连续固定床中试系统上,采用自制二甲醚(DME)合成催化剂,以玉米芯经两段式固定床富氧气化合成气为气源,进行一步法合成DME实验研究.考察了催化剂反应温度(210-295℃)、空速(650-3 000 h-1)对合成过程的影响.并对合成DME催化剂反应前后进行XRD表征.实验结果表明:反应空速为1 200 h-1时,最佳反应温度为270℃时.此时CO转化率最高为73.55%;空速在650-3 000 h-1时,CO转化率为82.00%～67.74%,时空产率为124.28～281.24 kg/(m3·h).     

合成甲醇用新鲜气的气相色谱分析

本文介绍一种简便、实用、稳定、可靠,国内外都不曾使用的色谱法。设计最适宜的气路流程,选用稳定性好、寿命长(4～5年)的新型固定相——TDX,完成合成甲醇用新鲜气的分析任务。进样一次在8分钟之内可使CH_4、CO_2、O_2、N_2、CO依次得到分离。     

Liquid phase methanol and dimethyl ether synthesis from syngas

The Liquid Phase Methanol Synthesis (LPMeOH^TM) process has been investigated in our laboratories since 1982The reaction chemistry of liquid phase methanol synthesis over commercial Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts, established for diverse feed gas conditions including H₂-rich, CO-rich, CO₂-rich, and CO-free environments, is predominantly based on the CO₂ hydrogenation reaction and the forward water-gas shift reactionImportant aspects of the liquid phase methanol synthesis investigated in this in-depth study include global kinetic rate expressions, external mass transfer mechanisms and rates, correlation for the overall gas-to-liquid mass transfer rate coefficient, computation of the multicomponent phase equilibrium and prediction of the ultimate and isolated chemical equilibrium compositions, thermal stability analysis of the liquid phase methanol synthesis reactor, investigation of pore diffusion in the methanol catalyst, and elucidation of catalyst deactivation/regenerationThese studies were conducted in a mechanically agitated slurry reactor as well as in a liquid entrained reactorA novel liquid phase process for co-production of dimethyl ether (DME) and methanol has also been developedThe process is based on dual-catalytic synthesis in a single reactor stage, where the methanol synthesis and water gas shift reactions takes place over Cu/ZnO/Al₂O₃ catalysts and the in-situ methanol dehydration reaction takes place over -Al₂O₃ catalystCo-production of DME and methanol can increase the single-stage reactor productivity by as much as 80%. By varying the mass ratios of methanol synthesis catalyst to methanol dehydration catalyst, it is possible to co-produce DME and methanol in any fixed proportion, from 5% DME to 95% DMEAlso, dual catalysts exhibit higher activity, and more importantly these activities are sustained for a longer catalyst on-stream life by alleviating catalyst deactivation.     

含CO2合成气低温合成甲醇的研究

以含CO₂的合成气为原料,Cu-Zn基催化剂,醇溶剂,低温、低压（443 K、3.0 MPa）下合成甲醇。考察了时间、溶剂和催化剂对反应的影响。结果表明,随着反应时间的增加,碳的总转化率、甲醇选择性及收率均逐渐增加;醇溶剂参与反应,但并不被消耗,起到助催化作用,且2-丁醇溶剂表现出较高的反应活性;ZnO、Y₂O₃、La₂O₃、MgO和Al₂O₃作为载体制得的Cu/M_xO_y催化剂,Cu/ZnO呈现出较高的反应活性;稀土元素La作为助剂,能提高Cu-Zn基催化剂的活性,当使用n(Cu)∶n(Zn+La)=1∶1,且n(Zn)∶n(La)=3∶2的Cu/ZnO/La2O3催化剂进行甲醇合成反应时,碳总转化率、甲醇的选择性和收率均高于Cu/ZnO催化剂。     

甲烷-二氧化碳-水蒸气转化制甲醇合成气催化剂Z412W/Z413W的工业应用

总结了甲烷-二氧化碳-水蒸气转化制甲醇合成气用催化剂Z412W/Z413W的工业运行情况。4年工业应用表明,该催化剂的使用强度、转化活性及抗结碳性能均满足高生产负荷、低转化水碳比、低出口转化温度的工艺要求,增产降耗的经济效果明显。     

Design framework for dimethyl ether (DME) production from coal and biomass-derived syngas via simulation approach

A comprehensive thermodynamic study was conducted to evaluate the comparative efficacy of methanol and dimethyl ether (DME) synthesis using CO₂ rich syngas feed. The first part of our study included assessing the relative performances of the methanol synthesis system, two step DME synthesis system, and one step DME synthesis system in terms of the CO_x conversion and product yield (methanol/DME) based on the Gibbs free energy minimization approach. The wide range of composition of CO₂-enriched syngas feed produced by the coal and biomass gasification was simulated using Aspen Plus and the following evaluation parameters were analyzed for a broad parameter range: reaction temperature (180–280°C), reaction pressure (10–80 bar), stoichiometry number (SN) (0–11), and CO₂/(CO₂ + CO) molar feed ratio (0–1) for isothermal as well as adiabatic conditions. Based on the equilibrium yield, one-step DME synthesis was discovered as the most viable process to utilize the co-gasification derived syngas effectively. In the second part of our study, the overall process efficiency was inspected through the process design of 1 tonnes per day (TPD) DME plant inclusive of heat integration, resulting in significant CO₂ abatement and DME production with high product purity and minimum energy consumption. Consequently, one-step DME production via CO₂-enriched syngas obtained through the coal or biomass gasification process is identified as the leading technology based on energy utilization and CO₂ abatement.     

液相法甲醇合成的平衡收率

对液相法甲醇合成系统进行了热力学分析，建立了求解该系统相平衡和化学平衡问题的非线性方程组。在此基础上，分别对以四甘醇二甲醚和角鲨烷为液相介质的反应热力学平衡进行了计算，结果表明液相介质具有提高甲醇平衡收率的作用。研究了液相介质的性能、用量、温度、压力及原料气组成对甲醇平衡收率的影响。     

工业化甲醇催化剂在CO2加氢制备甲醇过程中的应用研究

系统地将工业化甲醇催化剂应用于CO₂加氢制备甲醇反应中,考察5种工业化甲醇催化剂在CO₂加氢反应中的反应活性,运用ICP、N₂-物理吸附、XRD和H₂-TPR等手段对催化剂进行表征。结果表明,Cu/Zn/Al催化剂具有较高的CO₂加氢反应活性,在温度220 ℃和压力3 MPa条件下,CO₂转化率为22.9%,甲醇选择性为64.8%。催化剂活性与组分含量、晶粒大小、比表面积和孔结构等因素有关,CuO和ZnO组分含量越高,催化活性越好,适度晶粒大小的CuO物种可能是该反应中有效催化活性位前驱体,反应规律与甲酸铜中间体理论基本吻合;高比表面积和规整孔结构均有助于提高催化活性。     

甲醇合成中CO2作用的研究进展

在合成气（CO/H₂）制备甲醇的过程中,向原料气中添加一定量CO₂,可以大幅提高铜基催化剂上甲醇合成的反应速率,而对于这一现象的原因尚未有统一的认识。本文对合成气（CO/H₂）制甲醇的过程中所添加的CO₂对催化剂活性中心的影响、对合成过程中所出现的中间产物的影响,以及对合成甲醇的碳源的归属的影响等方面的研究进行了总结,可以看出,CO₂的加入使得整个反应机理更加复杂。最后在此基础上对未来的研究方向进行了展望,认为相关基础研究应努力缩小和实际工业反应在条件上的差别,并把针对催化剂、反应过程的原位表征技术和理论计算相结合,以期为提高合成气制甲醇的效率提供借鉴。     

合成气一步法制二甲醚工艺及催化剂研究进展

二甲醚在车用燃料和民用燃料方面具有良好发展前景。合成气一步法制二甲醚工艺分气相法和浆态床法。综述了合成气一步法制取二甲醚的工艺和催化剂的研究进展以及工业化前景。     

合成气制混合燃料醇的研究进展

合成气直接转化制混合燃料醇等清洁燃料是能源化工领域的研究热点,过程涉及醇合成和费托合成步骤,体系非常复杂,而高性能催化剂和高效分离工程的开发是混合燃料醇工艺大规模应用的关键技术.本文综述了合成气制混合燃料醇的典型反应工艺和当前催化剂的最新研究进展,系统总结了改性甲醇合成、改性费托合成、硫化物及其他类型催化剂体系的研究现状,指出通过调控活性相结构与组成、提高催化剂稳定性和产物中混合醇的选择性是合成气制混合醇催化剂的发展方向,提出了通过多反应、多过程耦合实现合成气定向转化制混合醇及C₂₊醇的应用前景.     

吸附相反应技术制备Cu基催化剂在甲醇合成第一步反应中的活性

采用吸附相反应技术(APRT)制备了Cu基催化剂,并用XRD、HRTEM、H₂-TPR等表征手段进行了分析。结果表明催化剂中的Cu良好分散于载体表面,粒径在5～10 nm。在液相乙醇体系合成气制甲醇的反应中,该Cu基催化剂对第一步形成中间产物甲酸乙酯的催化活性远高于工业催化剂。APRT制备的催化剂与其他催化剂(包括工业催化剂)在液相合成气制甲醇的两步反应中表现出的显著差异,不仅说明APRT催化剂具有不同的结构特点,也表明甲酸乙酯的形成和进一步的加氢的活性位是不同的。