甲醇制二甲醚用工業催化劑的失活原因

史立杰，李晨佳，常俊石

(新地能源工程技術有限公司北京技術研發中心，北京 100176)

二甲醚的工業生產主要采用兩步法，以甲醇氣相脫水法為主[1-3]，所用催化劑可以分為氧化鋁系催化劑和分子篩系催化劑[4-12]。

目前，國內外對兩步法制二甲醚的催化劑研究主要集中在催化劑的制備、表征，助劑和載體對催化劑性能的影響，以及反應工藝條件的優化等方面，而對催化劑的失活研究較少。本工作針對二甲醚工業生產裝置更換下來的催化劑，選取不同裝填部位的樣品進行分析比較，研究了催化劑活性下降的原因。

1 實驗部分

1.1 原料和儀器

新奧集團20萬噸/年工業裝置所用的氧化鋁系催化劑為研究對象，新催化劑編號為0，更換卸下的(使用后)催化劑按其在反應器中由上到下的順序依次編號為1～5(見表1)。

表1 催化劑信息

HPMR-1010型高壓微反評價裝置，石油化工科學研究院；Netzsch STA449F3型熱重差示掃描量熱儀，德國耐馳公司；ASAPTM2020型氣體吸附孔徑測定儀，美國麥克公司；D/max 2000 X射線衍射儀，日本理學；Nicolet iS10傅里葉變換紅外光譜儀，美國尼高力儀器公司；FEI-QUANTA 200 F型掃描電子顯微鏡，荷蘭FEI公司；Angilent 6890N型氣相色譜儀，美國安捷倫公司。

1.2 催化劑表征

TG-DSC(熱重-差示掃描量熱)： 空氣流速60 mL/min，測定溫度40～800 ℃，升溫速率10 ℃/min。

催化劑的比表面積和孔結構：試樣在200 ℃抽真空，預處理6 h后于-196 ℃進行N2吸附。

XRD(X射線衍射)：采用CuKα(λ=0.154 06 nm)為射線源，管電流40 mA，管電壓40 kV，掃描范圍5°～80°，步幅0.05°。

FT-IR(傅里葉變換紅外光譜)：掃描速度0.2 cm/s，波數范圍400～4 000 cm-1，固體樣品采用溴化鉀壓片，以空氣為背景室溫攝譜。

SEM(掃描電子顯微鏡)：樣品經干燥、研磨、物理方法鍍金后，放入掃描電子顯微鏡中進行掃描測試，結果放大10 000倍。……