Nghiên cứu xúc tác tổng hợp dimethyl ether một giai đoạn ở áp suất thấp từ khí tổng hợp
Tóm tắt
Nhóm tác giả đã nghiên cứu phát triển hệ xúc tác CuZnO kết hợp với các loại acid rắn bao gồm ZSM-5, γ-Al2O3, SiO2, MCM-41 sử dụng cho quá trình tổng hợp dimethyl ether (DME) một giai đoạn từ khí tổng hợp. Các mẫu xúc tác được khảo sát hoạt tính thông qua phản ứng chuyển hóa khí tổng hợp (CO và H2) thành DME ở áp suất thấp (6,89 bar) và nhiệt độ trong khoảng từ 250 - 300oC trên thiết bị phản ứng lớp xúc tác cố định duy nhất. Các mẫu xúc tác được phân tích tính chất hóa lý bằng các phương pháp XRD, BET, TPD-NH3, TPR-H2 và SEM. Trong 4 hệ xúc tác ở điều kiện nghiên cứu hiện tại, hệ xúc tác với acid rắn γ-Al2O3 cho kết quả vượt trội, độ chuyển hóa CO cực đại ứng với mẫu xúc tác có tỷ lệ 20% khối lượng CuZn-O/ γ-Al2O3, tỷ lệ mol Cu/Zn = 70/30. Tại nhiệt độ phản ứng 275oC và áp suất cố định 6,89 bar mẫu xúc tác này cho độ chọn lọc và tốc độ phản ứng hình thành DME tốt nhất.
Các tài liệu tham khảo
F.Trippe, M.Fröhling, F.Schultmann, R.Stahl, E.Henrich, A.Dalai. Comprehensive techno-economic assessment of dimethyl ether (DME) synthesis and Fischer-Tropsch synthesis as alternative process steps within biomass-to-liquid production. Fuel Processing Technology. 2013; 106: p. 577 - 586.
A.E.Atabani, A.S.Silitonga, I.A.Badruddin, T.Mahlia, H.Masjuki, S.Mekhilef. A comprehensive review on biodiesel as an alternative energy resource and its characteristics. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2012; 16(4): p. 2070 - 2093.
Z.Hosseini, M.Taghizadeh, F.Yaripour. Synthesis of nanocrystalline γ-Al2O3 by sol-gel and precipitation methods for methanol dehydration to dimethyl ether. Journal of Natural Gas Chemistry. 2011; 20(2): p. 128 - 134.
F.Raoof, M.Taghizadeh, A.Eliassi, F.Yaripour. Effects of temperature and feed composition on catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether over γ-alumina. Fuel. 2008; 87(13 - 14): p. 2967 - 2971.
L.Travalloni, A.C.L.Gomes, A.B.Gaspar, M.A.P.da Silva. Methanol conversion over acid solid catalysts. Catalysis Today. 2008; 133 - 135: p. 406 - 412.
Q.Tang, H.Xu, Y.Zheng, J.Wang, H.Li, J.Zhang. Catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether over micro-mesoporous ZSM-5/MCM-41 composite molecular sieves. Applied Catalysis A: General. 2012; 413 - 414: p. 36 - 42.
R.Ladera, E.Finocchio, S.Rojas, J.L.G.Fierro, M.Ojeda. Supported niobium catalysts for methanol dehydration to dimethyl ether: FTIR studies of acid properties. Catalysis Today. 2012; 192(1): p. 136 - 143.
D.Mao, W.Yang, J.Xia, B.Zhang, G.Lu. The direct synthesis of dimethyl ether from syngas over hybrid catalysts with sulfate-modified γ-alumina as methanol dehydration components. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. 2006; 250(1 - 2): p. 138 - 144.
J.Ereña, I.Sierra, A.T.Aguayo, A.Ateka, M.Olazar, J.Bilbao. Kinetic modelling of dimethyl ether synthesis from (H2 + CO2) by considering catalyst deactivation. Chemical Engineering Journal. 2011; 174(2 - 3): p. 660 - 667.
J.Ereña, R.Garoña, J.M.Arandes, A.T.Aguayo, J.Bilbao. Effect of operating conditions on the synthesis of dimethyl ether over a CuO-ZnO-Al2O3/NaHZSM-5 bifunctional catalyst. Catalysis today. 2005; 107 - 108: p. 467 - 473.
G.Moradi, F.Yaripour, P.Vale-Sheyda. Catalytic dehydration of methanol to dimethyl ether over mordenite catalysts. Fuel Processing Technology. 2010; 91(5): p. 461 - 468.
W-H.Chen, B-J.Lin, H-M.Lee, M-H.Huang. One-step synthesis of dimethyl ether from the gas mixture containing CO2 with high space velocity. Applied Energy. 2012; 98: p. 92 - 101.
L.Wang, D.Fang, X.Huang, S.Zhang, Y.Qi, Z.Liu. Influence of reaction conditions on methanol synthesis and WGS reaction in the syngas-to-DME process. Journal of Natural Gas Chemistry. 2006; 15(1): p. 38 - 44.
Q.Ge, Y.Huang, F.Qiu, S.Li. Bifunctional catalysts for conversion of synthesis gas to dimethyl ether. Applied Catalysis A: General. 1998; 167(1): p. 23 - 30.
G.Bozga, I.T.Apan, R.E.Bozga. Dimethyl ether synthesis catalysts, processes and reactors. Recent Patents on Catalysis. 2013; 2(1): p. 68 - 81.
G.Moradi, S.Nosrati, F.Yaripor. Effect of the hybrid catalysts preparation method upon direct synthesis of dimethyl ether from synthesis gas. Catalysis Communications. 2007; 8(3): p. 598 - 606.
A.Venugopal, J.Palgunadi, J-K.Deog, O-S.Joo, C-H. Shin. Hydrotalcite derived Cu-Zn-Cr catalysts admixed with γ-Al2O3 for single step dimethyl ether synthesis from syngas: Influence of hydrothermal treatment. Catalysis Today. 2009; 147(2): p. 94 - 99.
Z.Azizi, M.Rezaeimanesh, T.Tohidian, M.R.Rahimpour. Dimethyl ether: A review of technologies and production challenges. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 2014; 82: p. 150 - 172.
S.P.Naik, V.Bui, T.Ryu, J.D.Miller, W.Zmierczak. Al-MCM-41 as methanol dehydration catalyst. Applied Catalysis A: General. 2010; 381(1 - 2): p. 183 - 190.
H.-J.Chen, C.-W.Fan and C.-S.Yu. Analysis, synthesis, and design of a one-step dimethyl ether production via a thermodynamic approach. Applied Energy. 2013; 101: p. 449 - 456.
F.Ramos, A.D.de Farias, L.E.P.Borges, J.Monteiro, M.A.Fraga, E.F.Sousa-Aguiar, L.G.Appel. Role of dehydration catalyst acid properties on one-step DME synthesis over physical mixtures. Catalysis Today. 2005; 101(1): p. 39 - 44.
1. Tác giả giao bản quyền bài viết (tác phẩm) cho Tạp chí Dầu khí, bao gồm quyền xuất bản, tái bản, bán và phân phối toàn bộ hoặc một phần tác phẩm trong các ấn bản điện tử và in của Tạp chí Dầu khí.
2. Bằng cách chuyển nhượng bản quyền này cho Tạp chí Dầu khí, việc sao chép, đăng hoặc sử dụng một phần hay toàn bộ tác phẩm nào của Tạp chí Dầu khí trên bất kỳ phương tiện nào phải trích dẫn đầy đủ, phù hợp về hình thức và nội dung như sau: tiêu đề của bài viết, tên tác giả, tên tạp chí, tập, số, năm, chủ sở hữu bản quyền theo quy định, số DOI. Liên kết đến bài viết cuối cùng được công bố trên trang web của Tạp chí Dầu khí được khuyến khích.
