乙酸乙酯催化加氫制乙醇研究.pdf

1、乙醇俗稱酒精，常溫、常壓下是一種易燃、易揮發(fā)的無色透明液體，它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略帶刺激性。乙醇的用途很廣，尤其是乙醇汽油作為一種新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點(diǎn)。乙醇的工業(yè)制法有發(fā)酵法、乙烯水化法和煤化工技術(shù)。其中煤化工技術(shù)最符合我國的國情。醋酸是一種很重要的化工原料，主要用于生產(chǎn)醋酸酯、醋酸乙烯、PTA等。目前醋酸生產(chǎn)工藝基本采用羰基合成法。隨著國內(nèi)醋酸行業(yè)的快速發(fā)展，醋酸成為中國重要煤化工產(chǎn)品之一

2、，產(chǎn)能迅速過剩，價(jià)格低迷不振。在發(fā)酵法制乙醇停止發(fā)展的背景下，我國對(duì)燃料乙醇巨大的潛在消費(fèi)需求與乙醇有限的供應(yīng)能力，為醋酸加氫制乙醇帶來了良好的市場(chǎng)機(jī)遇。理論上1.3噸醋酸可以生產(chǎn)1噸乙醇，而近年來醋酸市場(chǎng)價(jià)格在3000元/噸左右，而乙醇約為7000元/噸，將產(chǎn)生一筆非?？捎^的利潤。預(yù)計(jì)催化劑和氫氣成本、乙醇的選擇性和提純分離能耗將在很大程度上決定從醋酸到乙醇的加工費(fèi)用。運(yùn)用醋酸酯化加氫制乙醇工藝反應(yīng)、分離更為簡單，且催化劑為常規(guī)的銅基

3、復(fù)合催化劑，成本更低。同時(shí)，由于其原料及產(chǎn)物的腐蝕性較弱，可以采用碳鋼材質(zhì)，投資額大大降低。此外，我國現(xiàn)在醋酸工業(yè)酯化技術(shù)相當(dāng)成熟。本論文旨在對(duì)乙酸乙酯加氫制乙醇的新型銅基催化劑及反應(yīng)工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化。
　　銅基催化劑是目前已報(bào)道的最好的酯類化合物加氫還原催化劑。價(jià)格便宜，制備工藝簡單，活性和穩(wěn)定性都比較好。本文在乙酸乙酯加氫制乙醇反應(yīng)中通過對(duì)銅基催化劑載體、制備方法、活性組分含量、焙燒溫度等參數(shù)進(jìn)行工藝篩選:以硝酸銅為銅源、以

4、氧化鋯為載體、用草酸共沉淀法制備、在500℃下焙燒、含活性組分30％(wt)的Cu/ZrO2催化劑使反應(yīng)具有較高的收率。
　　其次，使用上述Cu/ZrO2催化劑對(duì)乙酸乙酯加氫制乙醇反應(yīng)進(jìn)行研究和優(yōu)化工藝。通過改變反應(yīng)的溶劑、氫酯比、氫氣壓力、反應(yīng)溫度和接觸時(shí)間，對(duì)比了不同條件下對(duì)反應(yīng)收率的影響程度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乙酸乙酯加氫制乙醇反應(yīng)最佳的條件是240℃，3.0Mpa氫氣，氫酯比為80∶1，空速0.15h-1，溶劑是乙醇。通過助劑

5、的添加進(jìn)一步優(yōu)化催化性能，最終的有效催化劑是含活性中心銅30％(wt) Zr∶Zn=2∶1的Cu/ZnO/ZrO2催化劑。并且對(duì)該催化劑進(jìn)行了石墨添加和壽命測(cè)試，為工業(yè)化放大提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論指導(dǎo)。
　　與此同時(shí)，運(yùn)用XRD、TEM、BET、TPR、TPD等表征手段對(duì)催化劑的形態(tài)、活性組分的組成及含量對(duì)反應(yīng)影響進(jìn)行了初步的探討，發(fā)現(xiàn)催化劑活性組分的高分散有利于提高反應(yīng)活性。載體ZrO2和活性中心Cu在加氫催化中有一定的相互