论文部分内容阅读
甲醛是一种重要的大宗化工原料，目前国内外生产的甲醛主要以甲醇空气氧化法制取。按使用的催化剂类型可以分为铁钼法工艺和银法工艺。但是这样生产的甲醛含水量较大经济价值不高。在无氧及各种催化剂条件下利用甲醇直接脱氢制备无水甲醛是目前研究较多的制备方法，其中对催化剂的选择是该方法研究的关键。为了寻找甲醇直接脱氢的催化剂，研究者对周期表中大量元素和化合物进行了研究，按催化剂性质不同可分为金属、氧化物、碳酸盐和沸石四大类，但是催化剂仍然存在活性低或稳定性差等问题使得这些催化剂都没有实现工业化。另外，由于用于甲醇直接脱氢反应的催化剂种类繁多，该反应的机理仍模糊不清，从而阻碍了人们对各种催化剂的进一步优化。 采用共浸渍法制得Sr-Cu-ZSM-5，用N2吸附/脱附、XRD、UV-vis、TEM、NH3-TPD、CO2-TPD等方法对其进行表征。在气固催化固定床反应器上评价Sr-Cu-ZSM-5对甲醇脱氢制备甲醛的催化性能。考察了碱土金属的类型、nSr/nCu、以及ZSM-5的硅铝比等对催化性能的影响。结果表明，Sr-Cu-ZSM-5分子筛在甲醇脱氢生成甲醛的催化作用中碱性位的发挥着重要作用。催化剂的最佳制备参数为利用碱土金属Sr来改性，nSr/nCu为2∶1，ZSM-5硅铝比为400的，以Cu计的质量负载量为2.13％。该Sr-Cu-ZSM-5在催化剂用量0.60g、甲醇的进料量为0.10ml/min、氮气的流速为330ml/min和反应温度500℃的反应条件下，甲醇转化率为40.28％，甲醛选择性为29.87％。 采用溶胶凝胶法制得Zn-Sr-SiO2催化剂，用N2吸附/脱附、XRD、SEM、NH3-TPD、CO2-TPD、TG-DSC等方法对其进行表征。在气固催化固定床反应器上评价Zn-Sr-SiO2对甲醇脱氢制备甲醛的催化性能。考察了焙烧温度，Zn负载量，nZn/nSr，载气流量，质量空速等对催化性能的影响，同时研究了催化剂的寿命、失活与再生。结果表明催化剂的最佳制备为焙烧温度700℃，以Zn计最佳负载量为15％，nZn/nSr最佳比为5∶1。该参数条件下制备的Zn-Sr-SiO2催化剂在反应温度为600℃，甲醇的质量空速为4.47h-1的反应条件下，甲醇的转化率为25.35％，甲醛的选择性为91.98％。催化剂的寿命为33h，经再生后的Zn-Sr-SiO2催化剂的中强碱性位得到了再生。