[发明专利]一种利用微通道反应器制备甲醇合成催化剂的方法

说明书

本发明涉及一种利用微通道反应器制备甲醇合成催化剂的方法，属于催化剂制备技术领域。将Cu、Zn、Al的混合盐溶液和碱溶液分别泵入到微混合器中混合，混合后的物料接着通入到微通道反应管中老化得到的Cu、Zn、Al三元沉淀，再经过洗涤、过滤、烘干、煅烧、压片制得甲醇合成催化剂。该方法利用了微通道反应器在共沉淀法制备催化剂材料方面的优势，无需添加分散剂和使用其他辅助沉淀手段，实现了高分散性Cu、Zn、Al三元沉淀的连续化制备，具有装置成本低，工艺连续可控，制得的催化剂比表面积大、活性高等优点。

技术领域

本发明涉及一种甲醇合成催化剂的制备方法，尤其涉及一种利用微通道反应器连续制备Cu、Zn、Al甲醇合成催化剂的方法，属于催化剂制备技术领域。

背景技术

甲醇是应用十分广泛的大宗基本有机化工原料，其消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。随着废水脱氮、生物柴油和燃料电池等新兴应用的发展，尤其是随着能源结构的改变，甲醇已发展成为重要的石油替代能源之一。截止2013年底，我国合成气制甲醇的年产能已经超过6千万吨，与此同时对甲醇催化剂的需求也越来越大。

目前，甲醇合成催化剂的制备方法主要有沉淀法、溶胶-凝胶法、复频超声法、火焰燃烧法等，其中共沉淀法由于工艺简单、产品活性高、稳定性强等特点被广泛应用于研究和工业生产中。专利CN1891337公开了一种甲醇合成催化剂的制备方法，该方法以Cu、Zn、Al三元盐溶液和碱溶液为原料在间歇釜式反应器中进行共沉淀反应，制备了甲醇合成催化剂，此方法工艺简单，生产成本低。为了提高Cu、Zn、Al三元沉淀的分散性，获得比表面积高、活性强的催化剂，专利CN1660490A在共沉淀过程中加入少量表面活性剂OP；专利CN101584986在共沉淀过程和老化过程中引入微波辐射。通过加入表面活性剂和引入微波辐射降低了催化剂的粒度，提高了催化剂的活性和稳定性，但是表面活性剂的加入会增加生产成本和造成后期处理困难；而引入微波辐射的方法能耗较高，产品质量也不稳定，难以应用于工业生产。

近些年来，微通道反应器被广泛应用于沉淀法制备纳米有机/无机颗粒，解决传统釜式沉淀中容易出现的局部浓度过高、过饱和度和pH值分布不均匀导致产品的粒径较大、分布较宽的问题。微通道反应器凭借其流体浓度梯度及混合均匀性和优良的传质传热性，可以为微纳米材料的制备提供均一的反应环境，有利于应用沉淀法高效、连续地制备粒径小，粒径分布窄的高品质微纳米材料。因此，我们将微通道反应器应用于甲醇合成催化剂的制备中，改善三元沉淀的分散性以增加催化剂的比表面积，形成连续制备高活性甲醇合成催化剂的工艺。

发明内容

本发明的目的是为了克服间歇釜式反应器生产效率低、沉淀分散性差的缺点，利用微通道反应器在沉淀法制备微纳米材料的优势，提供一种连续制备高活性甲醇合成催化剂的方法。

本发明的技术方案：利用微通道反应器制备甲醇合成催化剂的方法，包括以下步骤：（1）分别配置Cu、Zn、Al三元盐溶液和碱溶液，并加热保温；（2）将Cu、Zn、Al三元盐溶液和碱溶液分别泵入到微混合器中混合，后接微通道反应管进行老化；（3）收集老化出料产物，对所述出料产物进行后处理，得到甲醇合成催化剂。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述步骤（2），还包括测定微混合器出口pH值。

作为本发明进一步改进的技术方案，控制三元盐溶液和碱溶液流量比，使微混合器出口pH值为5-9，这样可以精确控制反应过程的pH值，避免了釜式反应过程中容易出现的局部pH值过高或者过低的情况，保证了反应的稳定性。

作为本发明进一步改进的技术方案，对所述微混合器和微通道反应管进行控温，使其处于40-80^oC，由于微通道反应器具有优良的传热传质性能，可以精确地控制反应温度。

作为本发明进一步改进的技术方案，对所述出料产物进行后处理，是指对收集的产物进行洗涤、过滤、烘干、煅烧、压片（加入石墨）得到甲醇合成催化剂。