浆态床反应器是目前正在研发的可用于醇、醚生产的最先进的反应床型,但目前的浆态床反应器所使用的催化剂都是由传统的固体催化剂分散到有机介质中制备的,易导致催化剂在床层中沉降和介质黏度增大,流变性差。本项目针对浆态床催化剂使用中存在的问题提出了全新的制备思路,其主要创新思想在于由溶液到浆液直接合成浆态床催化剂。主要研究内容有多组分溶胶-凝胶的合成,在有机介质中凝胶转化成多孔复合氧化物适宜的工艺条件研究,复合氧化物相结构、孔结构和表面特性的表征,液相中形成所需的相结构、孔结构和表面特性的规律,不同组成、组分的复合氧化物液相合成工艺的关键因素等。我国煤炭资源丰富,以煤为主的能源结构相当长的时间不会改变,现行的煤炭利用由于效率低、污染重无法满足可持续发展要求,必须尽快开发出煤的经济、高效、清洁的多联产利用技术。浆态床作为该技术的核心内容之一,其催化剂制备新技术的基础研究具有重要的理论意义和实用价值。
煤炭在很长一段时期仍将是中国能源的主要来源。甲醇、二甲醚是公认的可由煤制取的最有前景的汽、柴油替代燃料,超低排放和少污染。浆态床反应器是目前正在研发的可用于醇、醚生产的最先进的反应床型,但目前浆态床反应器所使用的催化剂都是用固体催化剂分散到有机介质中制备的,不仅分散性不好、易结块,而且迅速失活。本项目的主要研究成果是1、提出并建立了浆态床催化剂完全液相制备新方法,摒弃了传统工艺从流体(原料溶液)到固体再到流体(催化剂浆)制备过程,实现了从流体(原料溶液)到流体(催化剂浆)的直接转换,工艺缩短、流程简化、能量节省,450 h的变温变负荷及320 h恒定条件下实验未发现任何失活迹象;2、发现了一种新型高效甲醇脱水催化剂,由此开发出浆态床甲醇脱水新工艺,甲醇转化率可达85%(热力学平衡转化率约87%),选择性大于99.9%,40 d的寿命实验未发现失活;3、在完全液相制备思想框架下,拓展出5种制备工艺,所制备出的醇合成催化剂可以高选择性地合成乙醇,以碳摩尔计选择性可达50%以上。本研究成果丰富了催化剂制备理论与实践,所提出的完全液相法可应用于其它浆态床催化剂的制备,具有很好的延伸和拓展性。