[发明专利]合成二甲醚的催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种以酸改性高岭土制备合成二甲醚(DME)的催化剂，该催化剂的制备，以及该催化剂应用于合成气(CO和H₂)一步法催化合成二甲醚。将此催化剂应用于合成气二甲醚过程，与原有未改性高岭土及γ-Al₂O₃制备的催化剂相比，CO的转化率与二甲醚的选择性均明显提高，所以二甲醚的收率也提高。

背景技术

目前二甲醚大多是由甲醇脱水制取。近年来，以合成气为原料一步法合成二甲醚的技术受到重视，因此，二甲醚合成反应的催化剂也是主要研究课题之一。

合成气在铜基催化剂作用下合成甲醇，然后在甲醇脱水催化剂下甲醇脱水生成二甲醚，在铜基催化剂上还发生水汽变换反应使平衡移动，因此一步法合成二甲醚的催化剂是由甲醇合成催化剂的活性组分和甲醇脱水催化剂活性组分所组成。其中，甲醇合成催化剂组分主要为铜基催化剂，而甲醇脱水的催化剂有γ-Al₂O₃，HZSM-5，高岭土等，合成气(CO，H₂)在合成反应器中，在催化剂作用下合成二甲醚，反应式为

CO+2H₂＝CH₃OH                                     (1)

2CH₃OH＝CH₃OCH₃+H₂O                               (2)

H₂O+CO＝CO₂+H₂                                    (3)

反应式(1)为甲醇合成反应，通常采用的催化剂以铜为主要活性组分的铜基催化剂，如Cu-Zn-Al(铜-锌-铝)。反应式(2)为甲醇脱水反应，由于甲醇脱水反应是酸催化反应，所以甲醇脱水活性组分一般为固体酸，目前主要采用γ-Al₂O₃、HZSM-5分子筛等。反应式(3)为水汽变换反应，Cu-Zn-Al催化剂也是该反应的催化剂，因此，所制备的催化剂为多功能催化剂。

以γ-Al₂O₃为甲醇脱水催化剂适宜的活性温度范围为300～350℃，而铜基催化剂适宜的活性温度为230～260℃，因此铜基催化剂与γ-Al₂O₃催化剂的活性温度不相匹配。

HZSM-5作为甲醇脱水活性组分具有最佳的催化活性，在较低的反应温度(270℃)，CO转化率和二甲醚的选择性均较高，因此与γ-Al₂O₃相比，HZSM-5具有活性高、反应温度低的优点，但催化剂容易积炭失活，需后处理和加入改性剂进行改善。

由于铜基催化剂与γ-Al₂O₃活性温度不匹配，而HZSM-5催化剂制造工艺复杂，价格昂贵，因此开发酸改性高岭土作为甲醇脱水剂，并与铜基催化剂混合制备多功能催化剂具有现实意义的。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成二甲醚的催化剂；

本发明的目的是提供一种上述合成二甲醚的催化剂的制备方法；

本发明的另一目的是提供一种上述合成二甲醚的催化剂的用途。

本发明的合成二甲醚的催化剂由以酸改性的高岭土作为甲醇脱水剂和常用的铜基催化剂组成，其中铜基催化剂与以酸改性的高岭土催化剂重量比为1：1～5。

本发明的催化剂是将酸改性高岭土催化剂与铜基催化剂充分混合，过滤，水洗涤，干燥和/或焙烧，成型；所述的铜基催化剂与以酸改性的高岭土催化剂重量比为1：1～5。

本发明中所述的酸改性高岭土催化剂采用如下的步骤合成：

高岭土和浓度为0.1～3mol/l的无机酸在20～100℃时处理1～10h；所述的高岭土和无机酸的重量比为1：0.008～0.48。所述的无机酸是盐酸、硫酸或硝酸。

本发明的催化剂不仅制备方法简便，适合工业化生产，而且用于以合成气为原料的一步法催化制备二甲醚时，CO的转化率与二甲醚的选择性均明显提高，二甲醚的收率也提高，酸改性高岭土与铜基催化剂的温度匹配较好，且CO转化率可达40～60％，二甲醚的选择性可达99％。

附图说明

图1是二甲醚合成的催化剂制备工艺流程框图。

符号说明