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甲醇合成技术的研究进展

2021-05-10

当代化工研究 2021年8期
关键词:催化剂

(北京石油化工工程有限公司西安分公司 陕西 710075)

甲醇作为C1化工的重要产品,在医药、化工等领域得到了广泛的应用[1-4]。根据我国能源的基本特点“富煤、贫油、少气”,甲醇合成技术的研发对我国能源结构的调整有着重大的意义,即煤制甲醇后通过甲醇制烯烃和甲醇制汽油。这一技术为我国相对丰富的煤炭资源清洁高效利用提供了一条现实途径,甲醇应用领域的推广将促进我国绿色、循环、低碳的快速发展。甲醇燃料组分单一,低碳、高含氧,由于燃烧充分,可有效减少有害气体的排放。数据显示,甲醇作为车用燃料,PM2.5排放比汽柴油少80%-85%,氮氧化物排放少60%-80%,一氧化碳排放少75%-90%[5-8]。

目前影响甲醇合成技术的主要因素有合成反应器、催化剂和工艺流程选择。本文通过对甲醇合成的反应机理和甲醇合成技术的简介,为未来甲醇合成技术的研究方向提供指导意义。

1.甲醇合成反应机理

目前国内大型甲醇合成的主要碳源为CO和CO2,CO和CO2在催化剂的作用下与H2反应生成甲醇,催化剂通常为CuO、ZnO、MgO、Al2O。具体反应式如式(1)和式(2)所示。

从以上反应方程式可以看出,甲醇合成是放热反应。反应初期催化剂通过高温活化,当床层温度高于200℃时,即可引入反应气,通过合成反应放出的热量来维持床层温度,此时可视床层温度情况逐步退出高压蒸汽或者中压蒸汽。甲醇合成反应的机理如图1所示。

催化剂前驱体在惰性气氛中分解的TG-DTA如图2所示。

图2 催化剂前驱体在惰性气氛中分解的……

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