EQ-101型甲醛催化剂采用本课题组发明的无污染制备工艺, 反应后的浆液在一定条件下老化, 过滤, 洗涤去除杂质离子, 然后经烘干、破碎、焙烧和压片成型等步骤制得催化剂成品。其外形呈环形, 规格5 mm× 2.5 mm× 3 mm, 堆积密度0.82 kg· L^-1, 比表面积9.2 m²· g^-1, 强度153 N。

采用常压固定床装置评价EQ-101型催化剂活性, 不锈钢管式反应器, 规格ϕ 23 mm× 1.5 mm, 原粒度催化剂, 以色谱法分析进、出口成分, 计算甲醇转化率和甲醛收率。

在常压、进口甲醇质量分数6.5%以及空速为12 000 h^-1条件下, 考察反应温度对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响, 结果见图1。

图1

Figure 1

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	图1 反应温度对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响Figure 1 Influence of reaction temperatures on EQ-101 catalyst performance

由图1可以看出, 随着反应温度升高, 甲醇转化率迅速提高, 反应温度高于280 ℃, 转化率99.5%, 此后基本稳定, 表明随着反应温度升高, 反应速率迅速增加, 这与反应速率随反应温度升高成指数增加的动力学规律一致。甲醛收率随反应温度升高先增加后降低, 300 ℃达到最大值93.8%。

在常压、进口甲醇质量分数6.5%和反应温度300 ℃条件下, 考察空速对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响, 结果见图2。

图 2

Figure 2

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	图 2 空速对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响Figure 2 Influence of space velocity on EQ-101 catalyst performance

由图2可以看出, 随着空速增大, 甲醇转化率变化不大, 而甲醛收率随着空速增大, 先缓慢增大, 在空速为14 000 h^-1时达到最大值, 之后迅速下降。综合考虑, 适宜的空速为12 000 h^-1。

在常压、反应温度300 ℃和空速12 000 h^-1条件下, 考察进口甲醇含量对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响, 结果见图3。

图 3

Figure 3

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	图 3 进口甲醇含量对EQ-101型甲醛催化剂性能的影响Figure 3 Influence of inlet methanol contents on EQ-101 catalyst performance

由图3可见, 随着进口甲醇含量的增加, 甲醇转化率保持不变, 但甲醛收率缓慢增加, 表明EQ-101型甲醛催化剂具有良好的抗甲醇深度还原能力, 适用于高进口甲醇含量的工况。

在常压、反应温度300 ℃、空速12 000 h^-1和进口甲醇质量分数6.5%条件下, 通过500 h寿命试验, 考察EQ-101型甲醛催化剂的稳定性, 结果见表1和图4。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 EQ-101型甲醛催化剂500 h寿命试验前后的物化性质 Table 1 Physicochemical properties of EQ-101 catalyst before and after 500 h life test 颜色 比表面积/m2· g-1 强度/N 新鲜催化剂 浅黄绿色 9.2 153 使用后催化剂 浅黄绿色 9.3 151

表 1 EQ-101型甲醛催化剂500 h寿命试验前后的物化性质 Table 1 Physicochemical properties of EQ-101 catalyst before and after 500 h life test

图 4

Figure 4

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	图 4 EQ-101型甲醛催化剂的稳定性Figure 4 The stability of EQ-101 catalyst

由表1和图4可以看出, 在整个实验过程中, 甲醇转化率保持不变, 甲醛收率约稳定在93%。卸出的催化剂外观完整, 没有发现破碎或粉化现象, 颜色和强度与新鲜催化剂基本一致, 表明EQ-101型甲醛催化剂活性和稳定性良好。