[发明专利]一种提高铜基催化剂性能的微波处理方法

说明书

技术领域：本发明涉及一种提高铜基催化剂性能的微波处理方法，属催化剂技术领域。

背景技术：甲醇是最基本的有机化工原料之一。近年来，甲醇需求量及生产能力持续增长，甲醇的用途也有新的发展。工业规模的甲醇一般是用含有H₂、CO、CO₂的合成气在一定压力和温度并有催化剂存在的条件下反应的方法生产。甲醇合成催化剂是合成甲醇工业技术水平高低的关键技术之一，随着甲醇工业的快速发展，特别是甲醇装置的大型化，对甲醇合成催化剂的研究开发提出了更高的要求。

目前甲醇合成催化剂主要由铜、锌和铝等氧化物所组成。通常的催化剂制备方法是先制备铜锌母体，然后使它负载在氧化铝载体上，经洗涤，过滤，烘干，焙烧和成型等工序，制得催化剂。用此方法制备的甲醇合成催化剂基本可以满足生产的需要，但距更高要求尚有距离。

发明内容：本发明的目的在于提出一种新的可以进一步提高铜基催化剂性能的微波处理方法。

本发明是这样来实现的：它主要包括以下步骤，将铜锌母体负载在氧化铝载体上，经洗涤，过滤，烘干，焙烧打片后制备成型，其特点是将制备成型的催化剂在60℃～200℃之间进行1～5小时的微波热处理，即制得本发明催化剂。

微波是波长在1mm～1m之间，频率在3.0×10²～3.0×10⁵MHz具有穿透性的一种电磁波。不管是传导、对流、辐射的加热方式，热源都是在外面，物料温度的升高是由外及里，将表面加热之后再传导到内部，这要受到傅立叶定律的限制，通常被加热物料是热的不良导体，有很大的热阻，加热时间自然很长。微波加热热量在被加热物料内部产生，这样里外一起热，不仅温度很均匀，而且不会带来夹生现象。常规加热时，温度表面高，内部低，这种温度分布，不利于水分迅速蒸发。而微波加热里外一起热，同时因为表面较容易散热，往往是内部温度高于外部，温度梯度方向和水分梯度的方向相同，传热和传质方向一致，促使内部水分迅速蒸发，形成内部压力梯度，使水分很快扩散到表面挥发掉，这就使干燥时间大为缩短。

微波干燥具有以下几个优点：1)微波加热可以提高热扩散和质扩散率；2)形成内部的压力梯度而提高干燥速度；3)提高干燥速度并不提高物料表面温度和内部温度；4)选择性加热使能量在物料中按需分配；5)具有更好的产品质量。

用本发明方法制备的甲醇催化剂和传统方法制备的催化剂相比，可降低片剂收缩率，提高片剂强度，降低堆密度，提高催化活性和热稳定性，能满足更高的需要。

具体实施方式：以下的实施例用以进一步说明本发明的内容：

实施例1：先制备铜锌母体，然后使它负载在氧化铝载体上，经老化，洗涤，过滤，干燥，焙烧和成型等工序，制得催化剂样品。

实施例2：将实例1制得的催化剂样品在60℃～200℃之间用烘箱进行1～5小时的热处理。

实施例3：制备过程同例2，但将热处理方法改为微波加热处理。

实施例4：制备过程同例2，但将热处理方法改为红外热处理。

实施例5：制备过程同例2，但将热处理方法改为烘箱和微波混合热处理。

对上述实施例制得的铜系甲醇合成催化剂样品进行性能测试。

催化剂活性检测条件如下：

催化剂样品：粒度为0.425mm～1.180mm

样品活化：样品在检测活性之前，用还原气(H₂：N₂＝3:97)在210℃还原16h。

活性检测：还原后的样品，通入含一定浓度CO及CO₂的合成气，在压力5.0MPa，一定温度和空速条件下，测定初活性(以生成甲醇的时空产率g·ml^-1·h^-1或CO转化率表示)。然后样品经受350℃、20h的耐热处理，再恢复到上述同一条件下，测定耐热后的活性，以表征样品热稳定性的高低。

采用美国Quantachrome公司Nova 2200e型孔结构分析仪和CHEMBET-3000型全自动比表面积分析仪测定催化剂表面积、孔容与孔径分布。

采用日本理学Dmax IIIA型X光射线衍射仪，扫描范围2θ＝10°～60°，电压40kV，电流30mA，Cu靶，测定催化剂物相，以宽化法计算晶粒大小。

采用大连智能试验机厂ZQJ-II型智能颗粒强度试验机测定催化剂颗粒径向抗压碎力。