[发明专利]一种高CO2

说明书

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种高CO₂含量合成气制甲醇催化剂的制备方法。用共沉淀法制备含有氧化铜和氧化锌的粉体1；采用化学沉积法将硅和铝的沉淀物覆盖在粉体1上，得到粉体2；用试剂处理催化剂粉体2，再经过成型得到催化剂。该方法制备的催化剂具有很好的水热稳定性，在高CO₂含量合成气制甲醇反应中，催化剂的活性比表面积、甲醇产率能够得到很好的保持。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种高CO₂含量合成气制甲醇催化剂的制备方法。

背景技术

大气中主要的温室气体CO₂随着工业的高速发展和化石能源的大量消耗而呈逐年升高趋势，并对生态环境带来了一系列不良影响和潜在的灾难。降低大气中CO₂浓度已成为全世界关注的课题。在强调CO₂减排的同时，更要注重CO₂的综合利用。工业上将CO₂作为一种组分掺入合成气中作为甲醇合成的原料气，可以将其中的CO₂催化转化为甲醇，是CO₂化工利用的一个途径。但考虑到CO₂加氢制甲醇反应的特殊性和对催化剂的影响，工业合成气制甲醇原料中掺入的CO₂量较低，一般为CO的20％～30％。

CO₂加氢制甲醇反应虽然在热力学上可行，但基于CO₂分子的化学稳定性导致该反应过程需要克服很大的能垒。因此，催化剂的作用在该反应过程中显得非常重要。公开报道的用于CO₂加氢制甲醇反应所用催化剂主要是铜锌基催化剂，主要包括铜锌铝和铜锌锆两类体系。其中，铜锌铝催化剂是传统的合成气制甲醇催化剂，已经在工业甲醇生产中得到广泛的使用。但工业甲醇合成催化剂直接用于CO₂加氢制甲醇性能很差，这是由于合成气路线的甲醇合成与CO₂加氢合成甲醇的反应不同，后者除了生成甲醇，还有等量的水产生。因此需要对铜锌铝催化剂进行优化制备，这方面的工作已经得到广泛的开展。中国专利CN102580750A 中公开了一种二氧化碳加氢制甲醇的催化剂及其制备方法，催化剂主要组成为Cu、Zn、Al 和Ti的复合氧化物，采用并流共沉淀方法制备，该催化剂在较低温度和低压下具有较高的活性和稳定性。中国专利CN103252241A中公开了一种二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及制备方法和应用，催化剂除了主要含有Cu、Zn和La氧化物，还含有10％以内的其它助剂金属元素，采用柠檬酸络合燃烧法制得，具有转化率和选择性高的优点。中国专利CN103263926A中公开了一种二氧化碳加氢合成甲醇催化剂及制法和应用，催化剂主要组成为Cu、Zn和Al的氧化物，还含有部分其它金属的氧化物，催化剂采用NaOH和Na₂CO₃混合溶液为沉淀剂的共沉淀方法制备，该催化剂具有二氧化碳转化率高，甲醇选择性好，甲醇收率高的优点。

综合分析以上专利中对铜锌铝催化剂的改性方法，可以主要概括为两种方式，其一是进入助剂；其二是突破共沉淀法，采用新的制备方法。这些方法都能够达到提高铜锌铝催化剂在CO₂加氢制甲醇反应中催化性能的目的，但仍然存在一定不足。助剂组分的引入增加了催化剂的组成，催化剂制备的重复性难以得到保障，性能改进时需要考察和调变的因素较多。柠檬酸络合燃烧法制备条件难以控制，制备的催化剂也不容易成型，此外，为了保证效果，柠檬酸通常是过量的，这在燃烧的过程中将会产生大量的CO₂气体。

发明内容

本发明的目的是针对高CO₂含量合成气制甲醇反应对催化剂的特殊要求，主要是对催化剂的水热稳定性要求，提供一种水热稳定的铜锌基催化剂的制备方法。

本发明的主要特点是采用二氧化硅作为过程模料，构建氧化铝表面分子筛保护膜，有效隔离活性组分金属铜，起到有效抑制铜在化学反应水热条件驱动下的烧结行为。

本发明一种高CO₂含量合成气制甲醇催化剂的制备方法是通过如下方案实现的：