[发明专利]一种基于非晶态合金用于超临界CO2

说明书

本发明涉及一种基于非晶态合金用于超临界CO₂加氢的工艺，在反应釜中将溶剂和有机胺混合形成溶液，选用非晶态合金作为催化剂，在低温下加入H₂与CO₂，然后升温至CO₂分压达到超临界状态，在该状态下反应，得到产物甲酸和烷烃化合物。与现有技术相比，本发明中，较低的氢碳比和较低的反应温度区别于传统CO₂加氢催化反应体系，更加节约H₂能耗与温度成本。

技术领域

本发明涉及加氢反应技术领域，尤其是涉及一种基于非晶态合金用于超临界 CO₂加氢的工艺。

背景技术

温室效应已经严重影响了人类的生存环境，并伴随着一系列的资源短缺的问题。CO₂作为温室气体的一种，不仅引发了许多类似于冰川融化，海平面上升，土地沙漠化等环境问题，而且，其作为碳资源的最终氧化产物，它的增多意味着其他碳资源的减少。目前，通过不同催化方式将CO₂转变成为附加值比较高的有机物以及直接还原成为简单的含碳产物已经成为CO₂利用的科学研究方向。而CO₂加氢作为一种绿色合成的研究方向在近年研究中展现出新的活力。

在加氢反应过程中，通常将CO₂加氢，通过控制反应的氢碳比，反应温度和压力，实现合成不同的反应产物。通常有：CO₂加氢甲烷化，逆水煤气变换反应， CO₂加氢合成甲醇，甲醛，CO₂加氢合成甲酸，CO₂加氢合成低碳烷烯烃等。而 CO₂加氢生成甲酸的反应是最为原子经济化的一类反应，只需要一分子H₂和一分子CO₂即可以生成。由于这个反应是热力学不利的反应而且为体积减小的反应，因此通常需要加压实现，并且通过较高的氢碳比实现转化率的提升。在传统的热催化加氢反应中，通常提高金属活化温度以促进H₂在其表面实现氢溢流从而与CO₂分子发生反应。较高的氢碳比和温度都极易造成资源的浪费。因此，如何实现在较低氢碳比以及在温和的条件下实现CO₂加氢是我们努力研究的一个方向。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术中传统金属催化CO₂加氢反应中需要较高氢碳比和较高温度的问题，而提供一种在较低氢碳比以及在温和的条件下实现CO₂加氢的基于非晶态合金用于超临界CO₂加氢的工艺。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于非晶态合金用于超临界CO₂加氢的工艺，在反应釜中将溶剂和有机胺混合形成溶液，选用非晶态合金作为催化剂，在低温下加入H₂与CO₂，然后升温至CO₂分压达到超临界状态，在该状态下反应，得到产物甲酸和烷烃化合物。其中，烷烃化合物为甲烷等烷烃化合物。

H₂一般很难在溶剂中溶解，而在超临界CO₂中能与H₂完全互溶，这也有利于氢化反应的发生。较高的氢气溶解性提高了CO₂与H₂的反应接触面从而提高了反应活性。另一方面，传统金属在较低温度下表面能较低，往往得不到很好的活化。而非晶态合金在较低的温度下仍能保持较高的表面能，这是由于其表现的自身不饱和性所造成。因此我们提出了在较低的氢碳比和较低的温度下实现非晶态合金催化超临界CO₂加氢。

作为本发明优选的技术方案，所述的溶剂为DMF、环己烷、乙腈、乙醇和水中的至少一种；进一步优选所述的溶剂为DMF。

作为本发明优选的技术方案，所述的溶剂的用量为反应釜体积的2-40％；进一步优选所述的溶剂的用量为反应釜体积的20％。