合成气制异丁醇的催化剂研究合成气制异丁醇的催化剂研究摘要摘要由合成气制低碳混合醇是煤炭资源洁净利用的重要途径之一。低碳混合醇不仅是优质的动力燃料，而且可以作为清洁汽油添加剂取代MTBE。由煤制合成气的工艺已经成熟，开展低碳混合醇的研究对合理利用煤炭资源，开发洁净能源以及减少环境污染都有十分重要的意义。本文从近年来研究方向进行总结，将合成气制混合醇催化剂分为四类，分别为改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和锆基催化剂这几类。其改性金属包括碱金属，过渡金属，稀土金属以及贵金属。并根据最新的进展情况提出本课题合成气制异丁醇的研究方案，从工业甲醇合成催化剂出发，对其进行改性。同时提出催化剂表征方法，以更加深入的对催化剂进行研究。关键字：关键字：合成气 催化剂 异丁醇AbstractThe synthesis of higher alcohols from CO hydrogenation is one of the important routes for effectively utilizing coal resourceThe higher alcohols are excellent fuels，and they can also be used as clean gasoline additives to replace MTBESince it is mature to produce syngas from coal，it is significant to study the synthesis of higher alcohols for developing clean fuels and reducing environment pollutionsIn this paper ,we summarizes the kinds of catalyst researched recent in the synthesis of mixed alcohol from the syngas.and it can be divided into four categories, namely, modified methanol catalysts, modified Fischer-Tropsch (FT) catalyst, molybdenum-based catalysts, and zirconium-based catalysts .To synthesis the isobutanol from syngas,we propose a feasible program ,that is starting from the modified industrial methanol synthesis catalyst according to the latest progress made in this project. Catalyst characterization methods also proposed to conduct more in-depth study on the study.Keyword: syngas Catalyst isobutanol目录目录1 引言.41.1 课题背景.4 1.2 文献综述.4 1.2.1 改性甲醇催化剂.5 1.2.2 改性 F-T 合成催化剂.7 1.2.3 钼基催化剂.8 1.2.4 ZrO2基催化剂.102 实验方案.132.1 实验目的.13 2.2 研究方法及步骤.13 2.2.1 实验方法：.13 2.2.2 实验步骤：.13 2.3 实验方案.13 2.4 试剂及仪器.14 2.4.1 试剂.14 2.4.2 仪器.14 2.5 实验反应装置和流程说明.14 2.6 产物分析方法及计算.15 2.7 催化剂表征手段：.153 实验安排.174 参考文献.181 引言1.1 课题背景合成气是主要含有H2、CO，可以通过煤炭、天然气页岩气或者秸秆等生物资源制取，原料来源较广，根据制取方法的不同可含有不同比例的CO2、CH4、N2等。由合成气制优质能源如甲醇、汽油、柴油、优质蜡、醇、烯及其它化学品。而由合成气制取低碳（C1-C6）混合醇早在20世纪初就引起了人们的关注。自70年代的两次能源危机以及各国对环境保护的逐渐重视，混合醇的制取越来越受到人们的重视，合成气转化在C1化工中占有越来越重要的地位。在混合醇的众多产物中，异丁醇不仅可以作为优质动力能源，而且可以以其高辛烷值、防爆抗震性能优越等指标用以取代对人类健康存在威胁的MTBE，同时还可制备附加值较高的精细化学品。近年来，由于世界经济的发展，能源需求不断提高，国际油价不断上涨，如1998年大概平均为13美元桶，2000年大约为29美元，桶，2006年4月国际油价已突破70美元桶，而专家认为煤液化的燃料油成本约为25美元桶，因此目前发展合成气制低碳醇产业展示出良好的市场竞争力。另外，发展煤炭液化是我国保证煤炭工业可持续发展，缓解环境恶化，优化能源结构，解决石油短缺，保证能源供应安全的最有效途径之一。另据世界能源组织估计，全球能源消费到2030 年时将从2006 年4721015 Btu（1 Btu = 1055J）增长到6781015 Btu，而且这些能源多数来自化石燃料，特别是煤和石油。据统计，世界石油消费将从2006 年的每天85.0 百万桶原油增加到2030 年每天106.6 百万桶1。由此可见，开展合成气制异丁醇的研究对于制备洁净能源以及环境保护有着重要的现实和理论义。1.2 文献综述国内外有关个合成气制取混合醇的研究已经有相当一段时间，关于这方面的文献综述也比较多2-7。. 由合成气制异丁醇的催化剂主要集中在对以下几类催化剂的：改性甲醇催化剂、改性费托(FT)催化剂、钼基催化剂和锆基催化剂这几类。其改性金属包括碱金属，过渡金属，稀土金属以及贵金属。但是,以上各类催化剂均存在总醇选择性不够高、高碳醇选择性低及稳定性差等问题. 如何进一步发展新催化剂, 使其具有更高的总醇选择性, 尤其异丁醇选择性和稳定性是混合醇合成的研究重点。除对催化剂组分的改性外，还可对催化剂的制备方法以及反应器的进行改进。1.2.1 改性甲醇催化剂改性甲醇合成催化剂包括高压和低压两类, 分别由意大利 Snam 公司和德国 Lugi 公司开发, 用来主要合成甲醇和异丁醇。改性高温甲醇合成催化剂改性高温甲醇合成催化剂该体系主要以碱金属改性高温甲醇合成催化剂 Zn/Cr 氧化物制得，反应条件较为苛刻：温度 400-460，压力 12-16 MPa，产物主要为甲醇、乙醇、正丙醇和异丁醇，其中甲醇和异丁醇占主导。William S. Epling8-15