Ultrazvučna priprema katalizista za dimetatil eter (DME) Konverzija

Dimetil eter (DME) je blagonaklono alternativno gorivo, koje se može sintetizirati iz metanola, CO2 ili singas kroz katalizu. Za katalitičnu konverziju u DME potrebni su potentni katalizatori. Mezoporni katalizisti veličine nanoa kao što su mezoporozna kiselina zeolita, ukrašeni zeoliti ili katalizisti metala veličine nano kao što su aluminij ili baker mogu značajno poboljšati DME konverziju. Ultrazvuk visokog inteziteta je superiorna tehnika za pripremu visoko reaktivnih nano-katalizista. Saznajte više o tome kako koristiti ultrasonikaciju za proizvodnju mikro- i mezoporoznih katalizista sa odličnom reaktivnošću i selektivnošću!

Bifunkcionalni kataliznici za direktnu DME konverziju

Proizvodnja dimetil etera (DME) je dobro uspostavljen industrijski proces koji je podijeljen u dva koraka: prvo, katalitička hidrogenacija singase u metanol (CO / CO)2 + 3H2 → CH3OH + H2HO) i drugo, naknadno katalitička dehidacija metanola preko acid catalysts za proizvodnju (2CH3OH → CH3OCH3 + H2O). Veliko ograničenje ove sinteze DME u dva koraka je povezano sa niskom termodinamičkom tokom faze sinteze metanola, što rezultira niskom konverzacijom gasa po prolazu (15-25%). Time se događaju visoki omjeri recikulacije kao i visoki kapitalni i operativni troškovi.
Da bi se prevazišlo ovo termodinamičko ograničenje, direktna DME sinteza je znatno poželjnija: U direktnoj DME konverzaciji, korak sinteze metanola je zajedno sa korakom dehidacije u jednom reaktoru
(2CO / CO2 + 6H2 → CH3OCH3 + 3H2O).

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Nano-catalysts such as functionalized zeolites are successfully synthezized under sonication. Functionalized nano-structured acidic zeolites - syntheiszed under sonochemical conditions - give superior rates for dimethyl ether (DME) conversion.

Ultrasonicator UIP2000hdT (2kW) sa protočnom reaktorom je uobičajeno korištena postava za sonohemijsku sintezu mezoporoznih nanokatalizata (npr. ukrašenih zeolita).

Direktna sinteza DME omogućava povećanje nivoa konverzije po koraku, do 19%, što znači značajna smanjenja troškova u vezi sa investicijom i operativnim proizvodnim troškovima DME. Na osnovu procjena, DME proizvodni trošak u direktnoj sintezi se smanjuje za 20-30% u odnosu na konvencionalni proces konverzije u dva koraka. Da bi se upravljalo putem direktne DME sinteze, potreban je veoma efikasan hibridni bifunkcionalni katalitički sistem. Potreban katalizacioni mora ponuditi funkcionalnost za CO / CO2 hidrogenaciju za sintezu metanola i kisele funkcionalnosti, koje asistiraju dehidaciju metanola. (cf. Millán et al. 2020)

Direct synthesis of dimethyl ether (DME) requires highly reactive, bifunctional catalysts. Ultrasonic catalyst synthesis allows to create highly efficient nano-structured mesoporous catalysts such as functionalized acidic zeolites for superior catalytic reaction outputs.

Direktna sinteza dimetil etera (DME) iz singase na bifunkcionalnom katalizistu.
(© Millán et al. 2020)

Sinteza visokoreaktivnih katalizista za DME konverziju pomoću Power-Ultrazvuka

Reaktivnost i selektivnost katalizista za konverziju dimetil etra mogu se značajno poboljšati putem ultrazvučnog tretmana. Zeoliti kao što su kiseli zeoliti (npr. aluminosilikat zeolit HZSM-5) i ukrašeni zeoliti (npr. sa CuO/ZnO/Al2The3) su glavni katalisti koji se uspješno koriste za DME proizvodnju.

Ultrasonic co-precipitation allows for the production of highly efficient CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 nano-catalysts

Hibridna ko-precipitacija-ultrazvučna sinteza CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 koji se koristi u direktnom konver- sionu singasa u dimetil eter kao zeleno gorivo.
Studija i slika: Khoshbin and Haghighi, 2013.]

Hloracija i fluoracija zeolita su efikasne metode za podešavanje katalitičke kiseline. Hlorinirani i fluorirani katalisti zeolita pripremljeni su impregancijom zeolita (H-ZSM-5, H-MOR ili H-Y) koristeći dva halogena prekursora (amonijev hlorid i amonijev fluor) u studiji istraživačkog tima Aboul-Fotouha. Utjecaj ultrazvučnog ozračivanja je bio ocijenjen za optimiziranje oba halogena prekurzora za proizvodnju dimetiletra (DME) putem metanola dehidracije u reaktoru fiksnog kreveta. Komparativna DME katalizaciona ispitivanja su otkrila da halogenirani katalizatori zeolita pripremljeni pod ultrazvučnim ozračivanje pokazuju veće performanse za DME formiranje. (Aboul-Fotouh et al., 2016)
U drugoj studiji, istraživački tim je istraživao sve važne varijable ultrasonication na koje su naišle tokom izvršavanja dehidacije metanola na H-MOR zeolit katalizcima za proizvodnju dimetiltera. Za svoje eperimente Sonication, istraživački tim je koristio Hielscher UP50H ultrasonicator tipa sonde. Skeniranje elektronskog mikroskopa (SEM) skeniranje sonificiranog H-MOR zeolita (Mordenite zeolita) je razjasnilo da metanol sam po sebi koji se koristi kao ultrasonikacioni medij daje najbolje rezultate u vezi homogenosti veličina čestica u odnosu na neliječenog katalizatora, gdje su se pojavili veliki aglomerati i nehomogeni skupovi. Ovi nalazi su certificirani da ultrasonikacija ima duboko utiče na razlučivost jedinicnih ćelija i tako na katalitički ponašanje dehidacije metanola do dimetil etra (DME). NH3-TPD pokazuje da je ultrazvučna radijacija poboljšala kiselinu H-MOR katalizacionog i zato je riječ o katalitičke performanse za DME formiranje. (Aboul-Gheit et al., 2014)

Ultrasonication of H-MOR (mordenite zeolite) catalyst gave highly reactive nano-catalyst for DME conversion.

SEM ultrazvučnog H-MOR-a koristeći različite medije
Studija i slike: ©Aboul-Gheit et al., 2014

Gotovo svi komercijalni DME proizvodi se dehidracijom metanola koristeći različite katalizte čvrste kiseline kao što su zeoliti, sillika-alumina, alumina, Al2The3–B2The3, itd. slijedecim reakcijom :
2CH3OH <—> CH3OCH3 +H2O(-22,6k jmol-1)

Koshbin i Haghighi (2013) pripremili su CuO–ZnO–Al2The3/HZSM-5 nanokatalisti putem kombinirane ko-precipitacije-ultrazvučni metod. Istraživački tim je otkrio "da zapošljavanje ultrazvuka energije ima veliki uticaj na disperziju funkcije CO hidrogenacije i posledno na performanse sinteze DME-a. Trajnost ultrazvuka asistiran sintetiziranog nanokatalista je istražena tokom singase na DME reakciju. Nanokatalist gubi zanemarivu aktivnost tokom reakcije zbog formiranja koksa na vrstama bakra." [Khoshbin and Haghighi, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.Alternativni ne-zeolit nano-katalizist, koji je također vrlo efikasan u promicanju DME konverzije, je nano-veličine porozni γ-alumina katalizist. Nano veličina porozne γ-alumina je uspješno sintetizirana padavinama pod ultrazvučnim miješanje. Sonohemijski tretman promiče sintezu nano čestica. (cf. Rahmanpour et al., 2012)

Zašto su ultrazvučno pripremljeni Nano-katalizci Superiorni?

Za proizvodnju heterogenih katalizista često su potrebni materijali visoke dodane vrijednosti kao što su dragocjeni metali. Zbog toga su katalizisti skupi i stoga su poboljšanje efikasnosti kao i produžetak životnog ciklusa katalizista važni ekonomski faktori. Među metodama pripreme nanokatalista, sonokemijska tehnika se smatra visoko efikasnom metodom. Sposobnost ultrazvuka da stvori vrlo reaktivne površine, da poboljša miješanje i poveća masovni transport čini posebno obećavajućom tehnikom istraživanje za pripremu i aktivaciju katalizacionog sistema. Može proizvesti homogene i raspršene nanočestice bez potrebe za skupim instrumentima i ekstremnim uslovima.
U nekoliko istraživačkih studija naučnici dolaze do zaključka da je ultrazvučna priprema katalizista najpouzdanija metoda za proizvodnju homogenih nano-katalizista. Među metodama pripreme nanokatalista, sonokemijska tehnika se smatra visoko efikasnom metodom. Sposobnost intenzivnog sonikacije za stvaranje visoko reaktivnih površina, za poboljšanje miješanja i povećanje masovnog transporta čini posebno obećavajućom tehnikom istraživanje za pripremu i aktivaciju katalizacionog sistema. Može proizvesti homogene i raspršene nanočestice bez potrebe za skupim instrumentima i ekstremnim uslovima. (cf. Koshbin and Haghighi, 2014)

Ultrasonic catalyst preparation results in superior mesoporous nanocatalysts for dimethyl ether (DME) conversion

Sonokemska sinteza rezultira visoko aktivnim nano-strukturiranom CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 katalizom.
Studija i slika: Khoshbin and Haghighi, 2013.

High-power ultrasonicators such as the UIP1000hdT are used for the nanostructuring of highly porous metals and mesoporous nano-catalysts. (Click to enlarge!)

Shematski prikaz efekata akustičke kavitacije na modifikaciju metalnih čestica. Metali sa niskom talištem (MP) kao cink (Zn) su potpuno oksidisani; metali s visokom talištem poput nikla (Ni) i titanija (Ti) izlaže površinsku modifikaciju pod sonicationom. Aluminium (Al) i magnezij (Mg) formiraju mezoporne strukture. Nobelovi metali su otporni na ultrazvučno ozračavanje zbog njihove stabilnosti protiv oksidacije. Tačke topljenja metala su navedene u stepenima Kelvina (K).

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


High Performance Ultrasonicators for the Synthesis of Mesoporous Catalysts

Sonokemska oprema za sintezu nano-katalizista visokih performansi je dostupna u bilo koju veličinu – od kompaktnih laboratorijskih ultrazvučnikatora do potpuno industrijskih ultrazvučnih reaktora. Hielscher Ultrasonics dizajnira, proizvodi i distribuira ultrasonikatore visoke snage. Svi ultrazvučni sistemi su napravljeni u zaglavlju u Teltowu, Njemačka i distribuirani odatle širom svijeta.
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Sofisticirani hardver i pametni softver Hielscher ultrasonicatora dizajnirani su da garantuju pouzdan rad, reprodukljive ishode kao i korisnik-prijateljnost. Hielscherovi ultrasonicatori su robusni i pouzdani, što omogućava da se instaliraju i upravljaju pod teškim uvjetima. Operativnim postavkama se može lako pristupiti i birate putem intuitivnog menija, kojem se može pristupiti putem digitalnog touch-display ekrana u boji i daljinskog upravljača preglednika. Stoga se svi uslovi obrade kao što su neto energija, totalna energija, amplituda, vrijeme, pritisak i temperatura automatski snimaju na ugrađenoj SD-kartici. To vam omogućava da revidiraš i uporediš prethodne sonication te da optimiziraš sintezu i funkcionalizaciju nano-katalizatora do najviše efikasnosti.
Hielscher Ultrasonics sistemi se koriste širom svijeta za procese sonohemijskih sinteza i dokazano je da su pouzdani za sintezu visokokvalitetnih zeolitnih nano-katalizista kao i za derivate zeolita. Hielscher industrijski ultrasonicatori lako mogu pokrenuti visoke amplitude u kontinuiranom rad (24/7/365). Amplitute do 200μm mogu se lako kontinuirano generirati standardnim sonotrodama (ultrazvučnim sondama / rogovima). Za još više amplitude, dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode. Zbog svoje robusnosti i niskog održavanja naši ultrazvučnici su obično instalirani za teške aplikacije i u zahtjevnim okruženjima.
Hielscherovi ultrazvučni procesori za sonohemske sinteze, funkcionalizaciju, nano-strukturiranje i deagglomeration već su instalirani širom svijeta u komercijalnim razmjerima. Kontaktirajte nas sada da raspravimo o vašem procesu proizvodnje nano-katalizista! Našem dobro iskusnom osoblju bit će drago podijeliti više informacija o sonohemijskim putem sinteze, ultrazvučnim sustavima i ocijenjivanju!
Uz prednost metode ultrazvučne sinteze, vaša mezoporozna proizvodnja nano-katalizosa će se iskusiti u efikasnosti, jednostavnosti i niskim troškovima u odnosu na druge procese sinteze katalizista!

Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
1 do 500ml 10 do 200ml / min UP100H
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000hdT
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite formular ispod da Zatražit dodatne informacije o ultrazvučnim procesorima, aplikacijama i cijeni. Biće nam drago da diskutujemo o vašem procesu sa vama i da vam ponudimo ultrazvučni sistem.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Ultrasonic nano-structuring of metals and zeolites is a highly effective technique to produce high-performance catalysts.

Dr. Andreeva-Bäumler, Univerzitet u Bayreuthu, radi sa ultrasonicator UIP1000hdT na nano-strukturu metala kako bi se dobili superiorni katalizisti.


Ultrasonic high-shear homogenizers are used in lab, bench-top, pilot and industrial processing.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi za miješanje aplikacija, disperziju, emulgaciju i ekstrakciju na laboratorijskim, pilotskim i industrijskim skalama.



Književnost/reference


Činjenice vredi znati

Dimetil Eter (DME) kao gorivo

Jedna od glavnih predviđenih upotreba dimetil etera je njegova primjena kao zamjena za propan u LPG (tekući propan gas), koji se koristi kao gorivo za vozila, u domaćinstvu i industriji. U propan autogasu, dimetil eter se također može koristiti kao spoj.
Nadalje, DME je također obećavajuće gorivo za dizel motore i plinske turbine. Za dizel motore, visok cetani broj od 55, u odnosu na dizelsko gorivo iz petroleja sa cetanim brojevima od 40–53, je vrlo koristan. Potrebne su samo umjerene modifikacije kako bi se dizel motoru omogućilo spaljivanje dimetil etera. Jednostavnost ovog kratkog spoja ugljičnog lanca vodi tokom sagorijevanja do vrlo niskih emisija čestica. Iz tih razloga, kao i bez sumpora, dimetil eter ispunjava i najstržije propise o emisijama u Evropi (EURO5), SAD (SAD 2010), i Japanu (2009 Japan).


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics proizvodi ultrazvučne homogenizatore visokih performansi od laboratorija u industrijske veličine.