甲醇合成催化劑一般可分為鋅鉻催化劑、銅基催化劑、鈀系催化劑和鉬系催化劑.
1)鋅鉻催化劑
鋅鉻(ZnO/Cr2O3)催化劑是一種高壓固體催化劑,由德國BASF公司于1923年首先開發(fā)研制成功.鋅鉻催化劑的活性較低,為了獲得較高的催化 活性,操作溫度必須在590 670 K.為了獲取較高的轉(zhuǎn)化率,操作壓力必須為25 MPa~35 MPa,因 此被稱為高壓催化劑.鋅鉻催化劑的特點(diǎn)是:a)耐 熱性能好,能忍受溫差在100℃以上的過熱過程; b)對(duì)硫不敏感; c)機(jī)械強(qiáng)度高; d)使用壽命長(zhǎng),使 用范圍寬,操作控制容易; d)與銅基催化劑相比較,其活性低、選擇性低、精餾困難(產(chǎn)品中雜質(zhì)復(fù)雜).由于在這類催化劑中Cr2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)10%,故成為鉻的重要污染源之一.鉻對(duì)人體是有毒的,目前該類催化劑已逐步被淘汰[1].
2)銅基催化劑
銅基催化劑是一種低溫低壓甲醇合成催化劑,其主要組分為CuO/ZnO/Al2O3(Cu-Zn-Al),由英國 ICI公司和德國Lurgi公司先后研制成功.低(中) 壓法銅基催化劑的操作溫度為210℃~300℃,壓 力為5MPa~10 MPa,比傳統(tǒng)的合成工藝溫度低得 多,對(duì)甲醇反應(yīng)平衡有利.其特點(diǎn)是:a)活性好,單 程轉(zhuǎn)化率為7% 8%; b)選擇性高,大于99%,其雜質(zhì)只有微量的甲烷、二甲醚、甲酸甲酯,易得到高純度的精甲醇; c)耐高溫性差,對(duì)硫敏感.目前工業(yè)上甲醇的合成主要使用銅基催化劑.
3)鈀系催化劑
由于銅基催化劑的選擇性可達(dá)99%以上,所以新型催化劑的研制方向在于進(jìn)一步提高催化劑的活性、改善催化劑的熱穩(wěn)定性以及延長(zhǎng)催化劑的使用壽命.新型催化劑的研究大都基于過渡金屬、貴重金屬等,但與傳統(tǒng)(或常規(guī))催化劑相比較,其活性并不理想.例如,以貴重金屬鈀為主催化組分的催化劑,其活性提高幅度不大,有些催化劑的選擇性反而降低.
4)鉬系催化劑
銅基催化劑是甲醇合成工業(yè)中的重要催化劑,但是由于原料氣中存在少量的H2S、CS2、Cl2等,極易導(dǎo)致催化劑中毒,因此耐硫催化劑的研制越來越 引起人們的興趣.天津大學(xué)Zhang Jiyan[2]研制出 MoS2/K2CO3/MgO-SiO2含硫甲醇合成催化劑,溫度 為533K,壓力為8.1MPa,空速3 000 h-1,φ(H2)∶ φ(CO)=1.42,含硫質(zhì)量濃度為1 350 mg/L,CO的轉(zhuǎn) 化率為36.1%,甲醇的選擇性為53.2%.該催化劑雖然單程轉(zhuǎn)化率較高,但選擇性只有50%,副產(chǎn)物 后處理復(fù)雜,距工業(yè)化應(yīng)用還有較大差距