STUDY OF PROPERTIES OF CuO-ZnO-Al2O3 CATALYSTS FOR METHANOL SYNTHESIS

Abstract

В работе проведено комплексное исследование современных промышленных каталитических систем марки ММ-7 и К. Лучший образец – катализатор марки ММ-7 исследован до и после 5 лет промышленной эксплуатации в крупнотоннажном агрегате синтеза метанола. Для изучения физико-химических характеристик катализаторов были использованы методы рентгенофазового анализа, сканирующей электронной микроскопии, низкотемпературной адсорбции-десорбции азота, индикаторный метод Гаммета, газовой хроматографии. Проведено температурно-программируемое восстановление образцов. В работе приведены данные по фазовому составу катализаторов, их морфологии, удельной поверхности, дисперсности и размеру частиц меди. Установлено, что катализатор марки ММ-7 по своим физико-химическим характеристикам и каталитической активности превосходит катализатор марки К. Исследование отработанного катализатора после 5 лет промышленной эксплуатации показало, что потеря активности происходит по причине термической дезактивации и отравления каталитическими ядами – соединениями серы. Каталитическая активность образца оценивалась по удельной производительности по метанолу на каталитической установке высокого давления ПКУ-2. Условия эксперимента были максимально приближены к промышленным: давление в реакторе составляло 2,0 МПа, интервал исследуемых температур 200-300 °С, объемная скорость газа 8705 ч-1. Максимальная удельная производительность по метанолу достигается при 260 °С и составляет 0,07 мкмоль/гкат·с. Также приведены данные образцов по селективности по метанолу. Максимальная селективность по метанолу достигается на катализаторе марки ММ-7 и составляет 98,7 % при 220 °С. В качестве побочных продуктов, образующихся в процессе синтеза метанола, идентифицированы метан и диметиловый эфир.