催化剂在co 催化转化技术中的应用

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1、催化剂在CO2催化转化技术中的应用王瑞(西北师范大学甘肃兰州730070)摘要：简述了CO2的催化消除技术方法，概括了国内外的研究现状，对CO2催化转化的条件、结果进行了讨论，简述了主要技术方案的经济可行性。有必要对适合CO2加氢的甲醇合成活性组分作进一步的研究，以提高CO2加氢直接制二甲醚双功能催化剂的活性、选择性和稳定性。关键词：CO2；催化转化；应用；探讨TheSummarizationinCO2CatalyticConversionWangRuiAbstract：ThispaperreviewedtechnologiesofcatalyticeliminatingC

2、O2methods，includingresearchesathomeandabroad．AndconditionsandresultsofcatalyticconversionCO2werediscussedanditsummarizedmaintechnicalprogramsofeconomicfeasibility．It＇snecessarytoenhanceactivity，selectivityandstabilityofcatalyststhroughusingeffectivecomponents．Keywords：CO2；catalyticconversi

3、on；apllication；discussion矿物燃料煤、油和天然气的大量燃烧为现代工业和社会发展提供了廉价的能源，同时，也造成全球CO2排放总量不断增长，由此引起的全球变暖已经对人类的生存环境构成威胁。因此，在满足人类对能源日益增长需求的同时，控制温室气体的排放总量是全球共同关心的环境问题，已引起各国政府、产业和学术界的广泛关注。目前CO2催化消除的主要技术有:（1）合成甲烷气体；（2）加氢生成甲醇、二甲醚、甲酸等；（3）分解成碳。催化剂是这些转化技术中的重要研究部分。2国内外研究现状2.1CO2的甲烷化技术CO2甲烷化反应是由法国化学家PaulSabatier提出的

4、，因此，该反应又叫做Sabatier反应［1］。反应过程是将按一定比例混合的CO2和H2通过装有催化剂的反应器,在一定的温度和压力条件下反应生成水和甲烷。CO2的甲烷化反应为放热反应，适宜在较低的温度、较高的H2、CO2比例下进行，关键是选择性能良好的催化剂［2］。大量研究发现，A12O3、SiO2、TiO2和MgO等负载的过渡金属Ru、Rh、Ni和Pd催化剂都具有良好的催化CO2甲烷化性能。Ru是CO2甲烷化反应中最具低温催化活性的金属［3］。2.2加氢合成甲醇技术甲醇作为一种基本有机化工产品和环保动力燃料具有广阔的应用前景，CO220催化加氢合成甲醇是合理利用CO2的有

5、效途径。CO2加氢合成甲醇过程中，由于CO2的惰性及热力学上的不利因素，难以活化还原,传统方法制备的催化剂转化率低、副产品多、甲醇选择性不高，因此研究新的廉价的催化剂，提高催化剂的反应活性和选择性来优化利用CO2资源十分必要。20世纪60年代，铜基甲醇合成催化剂诞生，甲醇合成改用低温低压工艺是甲醇合成历史上的一次重大变革。多年来国际上对低压合成甲醇催化剂的研究一直相当活跃，并有显著进展。赵云鹏等人研究了CuO－ZnO／ZrO2催化剂的制备方法及条件对催化剂活性的影响。按照CuO、ZnO、ZrO2质量比为1∶1∶2制备的CO2加氢合成甲醇的催化剂，在反应温度250℃，压力1.

6、0Mpa，空速1600h[1]条件下，确定了催化剂制备条件对CO2转化率的影响：采用并流沉淀法，沉淀温度70℃，生成沉淀的pH值8～9，焙烧温度350℃，制备的CuO－ZnO／ZrO2催化剂的活性最好［4］。2.3加氢合成二甲醚技术二甲醚因其较高的十六烷值、优良的压缩性，而具有良好的工业性能，利用CO2加氢直接制二甲醚可有效地减少工业排放的CO2，生产极具应用前途的清洁燃料和重要的化工原料,有重大的经济和社会效益。CO2加氢直接合成二甲醚的双功能催化剂含有甲醇活性组分和甲醇脱水活性组分。2.3.1甲醇合成活性组分CO2加氢直接制二甲醚双功能催化剂所采用的甲醇合成活性组分大部

7、分为合成气制甲醇的CuO-ZnO基催化剂，研究主要集中在CuO与ZnO质量比（Cu、Zn比）、制备方法和条件对催化活性的影响、助剂的选择等方面。王继元等制备了不同Cu、Zn比的Cu－ZnO／HZSM－5双功能催化剂，实验结果表明Cu、Zn比为3∶2的催化剂，CO2的转化率和二甲醚的选择性最高。Arena等在180～240℃、0.9MPa的条件下研究了CO2加氢直接合成二甲醚的双功能催化剂，实验结果表明，Cu、Zn比为39∶12.4的Cu－ZnO－ZrO2／HZSM－5催化剂的性能较好。他们还发现当Cu、Zn比较大时