一步法制丙醇复合催化剂及其固相制备和使用方法
【专利摘要】本发明属于材料、催化、生物质资源化利用【技术领域】，具体涉及一种生物质合成气一步法制丙醇复合催化剂及其固相制备方法，特别是一步法制丙醇复合催化剂的固相合成方法和使用方法。并将其应用于生物质合成器制取丙醇的催化反应，用于替代传统上昂贵的多步法(H2+CO)合成气为主要原料制备丙醇催化剂，具有廉价，经济，工艺简单，可工业化制备的特点。
【专利说明】一步法制丙醇复合催化剂及其固相制备和使用方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料、催化、生物质资源化利用【技术领域】，具体涉及一种生物质合成气一步法制丙醇复合催化剂及其固相制备和使用方法。
【背景技术】
[0002]生物质具有以下优点:(1)来源广泛、可再生、产量大；(2)价格低廉，不受进口、供应量等因素的影响；(3)生物质中氮、硫等有害元素含量非常低，使用过程中几乎无污染排放；(4)节能环保，使用过程中产生的二氧化碳可被植物或微生物通过光合作用再吸收利用，二氧化碳的净排放量为零，不会引起温室效应。
[0003]通过生物质气化炉和生物质活化炉的联用定向制备合成气(^+⑶)，利用合成气(^+00)生产生物丙醇，从而延长生物质能利用的产业链，为生物质能进一步的高值化利用以及生物质化工产业奠定重要的基础，对缓解我国能源压力，实现可持续发展具有重大的意义。
[0004]目前，虽然生物质气化炉和生物质活化炉的联用定向制备合成气(氏+⑶)的技术已经比较成熟，但我国在生物质气化方面的研究主要集中在燃气生产及发电等领域，针对生物质气化制合成气及后续以合成气为原料加工液体燃料(如丙醇)工艺的探索和实践则相对较少，仅有的少数研究大都停留在实验室阶段。
[0005]当前在煤化工领域中，虽然有以(^+⑶)合成气为主要原料制备丙醇的工艺，但生物质合成气和煤制气存在明显的区别，技术成果难以通用，而且传统的催化剂及催化工艺都是基于两步或者多步反应的，尚未见有一步法合成丙醇的报道，如国家发明专利《一种一氧化碳与氢气间接合成乙醇的方法》(申请号201010299092.X，申请公布号⑶101941887八)即为间接合成，操作步骤复杂。此外，传统的(氏+⑶)合成气为主要原料制备醇催化剂多数以贵金属钯为活性组分，成本高昂难以实际应用，如国家发明专利《一种合成乙醇的方法》(申请号201010177750.8，申请公布号⑶101830776八)即为采用贵金属钯为催化剂。
【发明内容】
[0006]针对上述传统(^+⑶)合成气为主要原料制备丙醇催化剂的不足，本发明公布了一种以生物质合成气为原料，一步法制丙醇的复合催化剂及其固相制备方法和使用方法。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]1、本发明催化剂的载体为多孔氧化铝(八1203)，活性组分为氧化铜((^0)和氧化锌(2110)0其中铝、铜、锌三种元素的摩尔质量比为7:1:2.
[0009]2、本发明催化剂的制备方法:采用固相法制备，先将多孔氧化铝粉末(孔径100-300=0)、碳酸铜、硝酸锌三种固体原料按照铝、铜、锌三种元素的摩尔质量比为6:3:1.的比例加入球磨机混合均勻，球磨机转速为600170111.原料均勻混合后在马弗炉中进行退火，烧结温度为4601，持续3匕升温速率为51 /111111.
[0010]3、本发明催化剂的使用方法:将催化剂制备为颗粒，造粒粒度为1-5皿，造粒络合剂为酚醛树脂，使用温度为2901 -3501，最优3101 ；使用压力范围为1.5-2.61？3，最优1.91？3 ；反应时间为2-611，在氏/⑶为3:1时，反应时间处最优
[0011]本发明与现有技术相比其有益效果是以生物质合成气为原料，一步法制丙醇复合催化剂替代传统上昂贵的多步法(^+⑶)合成气为主要原料制备丙醇催化剂，具有廉价经济、工艺简单、可工业化制备的特点。该方法操作简便，原料价格低廉，产物性能稳定，造粒加工性能好，较大的提高了(4+(:0)合成气为主要原料制备丙醇的综合性能(包括反应转化率和选择性)。在工业生产中，具有一步催化功能呢的廉价的催化剂显然具有明显的技术优势和应用价值。
【具体实施方式】
[0012]实施例一
[0013]采用本发明公布的催化剂，处理经过水煤气变换的生物质合成气，其中％含量65%(主要为芳香化合物)。气体在反应器内进行催化反应，反应温度3051，压力1.91即，反应时间6匕原料转化率59 %，生成丙醇选择性52 %。
[0014]实施例二
[0015]采用本发明公布的催化剂，处理未经水煤气变换，但经过气体水洗净化处理的的生物质粗合成气，其中％含量19%，⑶含量51 %，队含量23%，！！20含量7%。气体在反应器内进行催化反应，反应温度3301，压力2.31%，反应时间处，原料转化率53%，生成丙醇选择性59%。
【权利要求】
1.一种一步法制丙醇的复合催化剂，其特征是以生物质合成气为原料，催化剂的载体为多孔氧化铝Al2O3，活性组分为氧化铜CuO和氧化锌ZnO，其中铝、铜、锌三种元素的摩尔质量比为7:1:2。
2.根据权利要求1所述复合催化剂的制备方法，其特征在于采用固相法制备，先将多孔氧化铝粉末，孔径为100-300nm、碳酸铜、硝酸锌三种固体原料按照铝、铜、锌三种元素的摩尔质量比为6:3:1.的比例加入球磨机混合均勻,球磨机转速为600r/min,原料均勻混合后在马弗炉中进行退火，烧结温度为460°C，持续3h，升温速率为5°C /min。
3.根据权利要求1所述复合催化剂的使用方法，其特征在于将催化剂制备为颗粒，造粒粒度为l_5mm，造粒络合剂为酚醛树脂，使用温度为290°C _350°C，最优310°C，使用压力范围为1.5-2.6MPa，最优1.9MPa，反应时间为2_6h，在H2/C0为3:1时，反应时间4h最优。
【文档编号】C07C31/10GK104399475SQ201410725573
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】李溪, 康诗飞, 秦恒飞, 黄永葵, 孟涛 申请人:盐城环波能源科技有限公司