【文章內容簡介】 北京化工廠 3 無水 Na2CO3 分析純 齊齊哈爾大學試劑廠 4 Al(OH)3 化學純 天津化學試劑廠 5 MnO2 化學純 天津化學試劑廠 6 H2 高純 市售 7 N2 高純 市售 8 CO2 高純 市售 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 11 實驗原理 催化劑的制備 催化劑的制備方法可以分為濕法和干法。干法包括熱溶法、混碾法、和噴涂法等。濕法包括凝膠法、共沉淀法、浸漬法、離子交換法和瀝濾法等。濕法使用較多。其中，濕法中的沉淀法又是制備固體催化劑最常見的方法之一。此法是借助沉淀反應，用沉淀劑將可溶性的催化劑組分轉化 為難溶化合物，再經(jīng)分離 、洗滌、干燥、焙燒、成型等工序制成成品的催化劑。由于該法制備催化劑過程簡單，制備的崔懷機活性穩(wěn)定，所以本實驗的催化劑制備方法采用沉淀法。催化劑的制備原理方程式如下： Cu(NO3)2＋ Na2CO3＋ H2O ? ?? Cu(OH)2 ? +2NaNO3+CO2? Zn(NO3)2+ Na2CO3＋ H2O ? ?? Zn(OH)2? +2NaNO3+CO2? 將生成的沉淀混合洗滌過濾加入其他相應的成分，用壓片機壓片成型后焙燒使分子內脫水變成對應的氧化物催化劑。 CO2＋ H2合成甲醇的反應原理 CO2+3H2 ? ?? CH3OH+H2O (1) CO2+H2 ? ?? CO+H2O (2) CO+2H2 ? ?? CH3OH (3) 實驗流程 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 12 催化劑的制備流程 溶解 沉淀 老化 抽濾洗滌干燥研磨壓片焙燒 粉碎 篩分硝酸鋅硝酸銅加水 碳酸鈉溶液 一定的溫度加入某一組份圖 231 催化劑的制備流程 CO2+H2 ? ?? CH3OH 合成反應流程 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 13 前壓力表放空分析、放空后閥壓力控制器后壓力表冷凝器反應器管式電爐前閥分析、放空壓力表背壓閥質量流量控制器單向閥管路過濾器減壓閥截止閥氣體鋼瓶圖 232 CO2 加氫合成甲醇工藝流程圖 實驗操作步驟 催化劑 Cu 系氧化物的制備 、樣品二的制備 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 14 (1) 用托盤天平準確稱量 50g Cu(NO3)2 3H2O 和 50g Zn(NO3)2 6H2O放入 250ml 的燒杯中，加入蒸餾水溶解。 (2) 稱取 100g 無水碳酸鈉加入蒸餾水配制成 1mol/l 的溶液。 (3) 將配制好的碳酸鈉溶液緩慢的加入到 Cu(NO3)2和 Zn(NO3)2的混合溶液中，邊加邊用攪拌器攪拌。同時測試 pH 值，控制 pH 值在 810之間。 (4) 在常溫下靜止沉化 4h 之后抽濾，濾餅洗滌（打漿）抽濾，重復操作之至 pH 為中性。 (5) 將濾餅放入烘箱，烘箱溫度控制在 110℃，烘 8 小時 。 (6) 將烘干后的濾餅稱重（共計 60g），并將其均勻分成兩份。取其中一份（ 30g） 加入 6gAl(OH)3 碾壓成均勻顆粒之后。分別將其用壓片機壓制成片。 (7) 將成型的片狀樣品放入電爐中在 500℃下焙燒 4 小時。 (8) 最后得到樣品一、樣品二。 2. 樣品三、樣品四的制備 (1) 用托盤天平準確稱量 50g Cu(NO3)2 3H2O 和 50g Zn(NO3)2 6H2O放入 250ml 的燒杯中，加入蒸餾水溶解。 (2) 稱取 100g 無水碳酸鈉加入蒸餾水配制成 1mol/l 的溶液。 (3) 將配制好 的碳酸鈉溶液緩慢的加入到 Cu(NO3)2和 Zn(NO3)2的混合溶液中，邊加邊用攪拌器攪拌。同時測試 pH 值，控制 pH 值在 810之間。 (4) 在 70℃的水浴中靜止沉化 4h 之后抽濾，濾餅洗滌（打漿）抽濾，重復操作之至 pH 為中性。 (5) 將濾餅放入烘箱，烘箱溫度控制在 110℃，烘 8 小時。 (6) 將烘干后的濾餅稱重（共計 47g），并將其均勻分成兩份。取其中一份（ 30g） 加入 6gAl(OH)3碾壓成均勻顆粒之后。取其中另一份加入 3g 石墨和 3g Al(OH)3研磨，分別將其用壓片機壓制成片。 (7) 將成型的片狀樣品放入電爐中在 500℃下焙燒 4 小時。 (8) 最后得到樣品三、樣品四。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 15 3. 樣品五、樣品六的制備 (1) 用托盤天平準確稱量 50g Cu(NO3)2 3H2O 和 50g Zn(NO3)2 6H2O入 250ml 的燒杯中，加入蒸餾水溶解。 (2) 稱取 100g 無水碳酸鈉加入蒸餾水配制成 1mol/l 的溶液。 (3) 將配制好的碳酸鈉溶液緩慢的加入到 Cu(NO3)2和 Zn(NO3)2的混合溶液中，邊加邊用攪拌器攪拌。同時測試 pH 值，控制 pH 值在 810之間。 (4) 在 70℃的水浴中靜止沉化 4h 之后抽濾，濾餅洗滌（打漿）抽濾，重復操作之至 pH 為中性。 (5) 將濾餅放入烘箱，烘箱溫度控制在 110℃，烘 8 小時。 (6) 取出濾餅（ 38g）均勻分成兩份，取其中一份加入 6gMnO2研磨，取其中另一份加入 3g MnO2和 3g Al(OH)3研磨，分別用壓片機將其壓片成型 (7) 將成型的片狀樣品放入電阻爐中焙燒，焙燒溫度同上，都是500℃，焙燒時間為 4 小時。 (8) 得到樣品五和樣品六。 催化劑的活性評價 對催化劑的活性評價采用的是固定床微反裝置，評價的條件為：將制作的催化劑研磨之 后，從中篩選 40～ 60 目的催化劑，裝入固定床反應器中。通入 3％ H2/N2,以 1℃ /min 的速度進行升溫，在 300℃下恒溫2h 進行催化劑還原，再在一定的溫度、壓力、空速條件下進行二氧化碳加氫反應，反應物用氣相色譜進行在線分析。 1. 固定床微反裝置的使用 (1) 減壓閥的使用 當壓力上升至最大輸出壓力的 ～ 倍時，安全閥會自動打開排氣，減壓閥最大額輸出壓力值為低壓表滿量程的 1/2，因此所使用的壓力要在減壓閥所允許的最大輸出壓力范圍內使用。打開鋼瓶的閥門時應避免站在減壓器的正面及出口處，且要緩慢打開 以避免發(fā)生事故。 齊齊哈爾大學畢業(yè)設計（論文） CO2+H2 反應過程中催化劑的研究 16 (2) 質量流量計的使用 質量流量計是有流量顯示儀和質量流量控制器組合而成的，前者是控制器，后者為執(zhí)行器。后者的工作范圍為 ～ ，可承受壓力為 10MPa，當實際壓力不在器所規(guī)定的壓力范圍內時，器將不能有效控制質量流量。因此盡可能讓其工作在其所規(guī)定的壓力范圍內。且不可超過其最大的工作壓力（ 10MPa）。 質量顯示儀的使用。在其使用前先將其調零。當其不使用時，應處于關閉位置。但進料時，應處于閥控位置，并調節(jié)設定旋鈕，使其顯示所需的流量值。需清洗管路時，將其置于清洗位置，但注意不 要時間太長。之后先將其置關閉位，后置閥控位。其使用前先用泡沫流量計進行標定。具體方法為：用 N2標定，將流量顯示儀置于閥控位置。旋轉設定旋鈕，使其顯示值為 100，等穩(wěn)定后，用泡沫流量計進行標定。記錄流過 100ml 氣體所用的時間。 (3) 截止閥的使用 旋鈕處于豎直方向為截止，水平方向為開通。 (4) 管式加熱器 管式加熱器由管式電爐和 AI708P 型儀表顯示儀組成，主要控制部分在 AI708P 上執(zhí)行。 (5) 壓力控制器的使用 壓力控制器由壓力控制顯示儀（ SY9402） 和壓力控制器（ SY－ 9412）組成，主 要操作