[发明专利]一种合成气合成低碳醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，尤其涉及一种合成气合成低碳醇的方法。

技术背景

成气生产低碳醇(C₁-C₅醇)是合成气生产甲醇工业化后的一次突破性进展。随着能源危机和各国对环保要求的重视，使得合成气合成低碳醇更加受到人们的重视。低碳醇的应用主要有以下几方面：

以低碳醇为代表的液体燃料主要用途是作为洁净汽油添加剂(我们这里定义的低碳醇为以乙醇为主，包含部分的C2+醇)，这主要是因为混合醇中含有一定量的C2+醇，对水的稳定性好，溶剂化效果也相对比较好，而且可以明显提高汽油辛烷值，增强其抗震性能，在这方面，低碳醇有望取代污染严重的甲基叔丁基醚(MTBE)；其次，低碳醇可以替代石油单独用作发动机新一代低污染的清洁燃料，并且可以在不改变现有发动机结构的情况下使用。煤基醇醚(包括甲醇、低碳醇和二甲醚)燃料是基于能源化工原料多样化的具有战略意义的燃料化学品，低碳醇已被证实是高辛烷值、低污染的车用燃料添加剂，可与汽油混合配成醇-油混合动力燃料，也可直接单独使用，近年来由于环保方面的原因，甲基叔丁基醚(MTBE)作为油品添加剂在一些国家和地区(如美国加州)已被禁用，使得低碳醇作为油品添加剂的实用价值倍增.也有人使用直链低碳混合醇制备柴油产品。另外，低碳醇还可以作为新的化工原料。目前，无论是能源工业还是化学工业的基本原料，都主要来自石油，为了改变这种状况，开发和生产来源于石油以外的基础化工原料具有重要意义，合成低碳醇便是其中很有价值的途径。因此，从合成气直接合成低碳醇的新催化体系倍受许多国家化学工作者的青睐。到目前为止，各国在由合成气合成低碳醇工艺的研究方面做了大量的工作，而且对低碳醇合成催化剂进行了广泛的研究，开发出了多种合成低碳醇的催化剂合成工艺体系。

目前低碳醇中以燃料乙醇的运用最为广泛。燃料乙醇也称生物燃料、燃料酒精、汽油醇、乙醇汽油等，它是在汽油或柴油中加入一定比例的乙醇所形成的改进型混合燃料，是一种经济实用的清洁燃料。当乙醇混配比在25％以内时，燃料可保持其原有动力性。更重要的是，乙醇是太阳能的一种表现形式，在整个自然界大系统中，乙醇的生产和消费过程可形成无污染的闭路循环，永恒再生永不枯竭。燃料乙醇也是目前应用最广泛的生物燃料，已在一些国家和地区得到广泛使用。同时，因石油储量不足，其进口的依存度较大，故我们认为，具有较好替代作用的燃料乙醇，其发展空间将越来越大。

但是总体来说现有的合成气合成低碳醇催化体系都存在C2+醇的选择性低的问题(＜30％)，因此，合成低碳醇的新工艺体系近来倍受关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种高选择性、高效率的合成气合成低碳醇的方法。

为了达到以上目的，本发明采取了以下技术方案：

如图1所示，本发明方法包括以下步骤：

1)催化剂制备及还原；

2)合成气预热；

3)催化合成反应；

4)产物冷却收集。

步骤1)中本发明催化剂的表达式为：CuFeCoM_AM_B/SiO₂，其中M_A是Zn、Cr、Zr、Mn、Ni等过渡金属元素中的一种或几种元素的组合，M_B是碱金属、碱土金属或者稀土元素的一种，包括：Li、Na、K、Ca等。

催化剂采用分段浸渍法及分段焙烧法制备。

制得的催化剂经烘干，研磨(优选至80-100目)，填充于反应器中，在氢气氛围下进行还原，并缓慢降温至室温。

还原时优选参数为温度在300-400度之间，还原时间8小时。

步骤2)中合成气由气罐经过减压阀通入反应体系，将压力控制在4～9Mpa，并且通过流量计控制其流量，使H₂/CO摩尔比达到1～3之间，同时控制空速在3000～8000h^-1之间；为了使合成气预热充分，在预热段填充石英砂，使气体充分受热。

气体受热达到250度为佳。

步骤3)中经过预热的合成气，在通过催化剂进行催化反应时，温度控制在300～450℃之间，为了使气体在催化段停留时间充分，在反应器中填充催化剂的同时混合石英砂，以提高催化剂的填充高度，使反应充分进行。

步骤4)中经过催化反应后的气体经过水冷冷却至20～40℃，并收集尾气。