Υπερηχητική προετοιμασία καταλυτών για μετατροπή διμεθυλαιθέρα (DME)

Ο διμεθυλαιθέρας (DME) είναι ένα ευνοϊκό εναλλακτικό καύσιμο, το οποίο μπορεί να συντίθεται από μεθανόλη, CO2 ή syngas μέσω της κατάλυσης. Για την καταλυτική μετατροπή σε DME, απαιτούνται ισχυροί καταλύτες. Μεσοπορικοί καταλύτες νανο-μεγέθους, όπως μεσοπορικοί όξινοι ζεόλιθοι, διακοσμημένοι ζεόλιθοι ή μεταλλικοί καταλύτες νανο-μεγέθους, όπως το αλουμίνιο ή ο χαλκός, μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά τη μετατροπή DME. Ο υπέρηχος υψηλής έντασης είναι η ανώτερη τεχνική για την παρασκευή εξαιρετικά αντιδραστικών νανο καταλυτών. Μάθετε περισσότερα σχετικά με τον τρόπο χρήσης υπερήχων για την παραγωγή μικρο- και μεσοπορικών καταλυτών με εξαιρετική αντιδραστικότητα και επιλεκτικότητα!

Διλειτουργούντες καταλύτες για άμεση μετατροπή DME

Η παραγωγή διμεθυλαιθέρα (DME) είναι μια καθιερωμένη βιομηχανική διαδικασία που χωρίζεται σε δύο στάδια: πρώτον, η καταλυτική υδρογόνωση των syngas σε μεθανόλη (CO / CO2 + 3H2 → CH3OH + H2ho) και, δεύτερον, επακόλουθη καταλυτική αφυδάτωση της μεθανόλης έναντι όξινων καταλυτών για την παραγωγή (2CH3Ω → CH3ΟΧ3 + Η2Ο). Ο κύριος περιορισμός αυτής της σύνθεσης DME δύο βημάτων σχετίζεται με τη χαμηλή θερμοδυναμική κατά τη φάση της σύνθεσης μεθανόλης, η οποία έχει ως αποτέλεσμα τη χαμηλή μετατροπή αερίου ανά πέρασμα (15-25%). Με τον τρόπο αυτό, πραγματοποιούνται υψηλοί δείκτες ανακυκλοφορίας, καθώς και υψηλά κεφαλαιακά και λειτουργικά έξοδα.
Προκειμένου να ξεπεραστεί αυτός ο θερμοδυναμικός περιορισμός, η άμεση σύνθεση DME είναι σημαντικά ευνοϊκότερη: Στην άμεση μετατροπή DME, το βήμα σύνθεσης μεθανόλης συνδυάζεται με το βήμα αφυδάτωσης σε έναν μόνο αντιδραστήρα
(2ΚΟ / CO2 + 6H2 → CH3ΟΧ3 + 3H2O).

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


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.

Ο υπερηχητικός UIP2000hdT (2kW) με αντιδραστήρα ροής είναι μια συνήθως χρησιμοποιούμενη ρύθμιση για τη sonochemical σύνθεση των μεσοπορικών νανοκαταλυτών (π.χ. διακοσμημένοι ζεόλιθοι).

Η άμεση σύνθεση του DME επιτρέπει την αύξηση των επιπέδων μετατροπής ανά βήμα, έως και 19%, πράγμα που σημαίνει σημαντική μείωση του κόστους όσον αφορά το κόστος επένδυσης και λειτουργικής παραγωγής DME. Με βάση τις εκτιμήσεις, το κόστος παραγωγής DME στην άμεση σύνθεση μειώνεται κατά 20-30% σε σύγκριση με τη συμβατική διαδικασία μετατροπής δύο βημάτων. Προκειμένου να λειτουργήσει η άμεση οδός σύνθεσης DME, είναι απαραίτητο ένα εξαιρετικά αποδοτικό υβριδικό διλειτουργικό καταλυτικό σύστημα. Ο απαιτούμενος καταλύτης πρέπει να προσφέρει τη λειτουργικότητα για υδρογόνωση CO/ CO2 για τη σύνθεση μεθανόλης και τις όξινες λειτουργίες, οι οποίες βοηθούν στην αφυδάτωση της μεθανόλης. (πρβλ. 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.

Άμεση σύνθεση διμεθυλαιθέρα (DME) από syngas σε διλειτουργικό καταλύτη.
(© Millán κ.λπ. 2020)

Σύνθεση καταλυτών υψηλής αντίδρασης για μετατροπή DME με τη χρήση υπερήχων ισχύος

Η αντιδραστικότητα και η επιλεκτικότητα των καταλυτών για μετατροπή διμεθυλο αιθέρα μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά μέσω υπερήχων θεραπεία. Ζεόλιθοι όπως όξινοι ζεόλιθοι (π.χ. αλουμινοσιλικό zeolite HZSM-5) και διακοσμημένοι ζεόλιθοι (π.χ. με CuO/ZnO/Al2ο3) είναι οι κύριοι καταλύτες που χρησιμοποιούνται με επιτυχία για την παραγωγή DME.

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

Υβριδική συν-καθίζηση-υπέρηχος σύνθεση του CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 που χρησιμοποιείται σε άμεση σύζευκτη syngas σε διμεθυλαιθέρα ως πράσινο καύσιμο.
Μελέτη και εικόνα: Khoshbin και Haghighi, 2013.]

Η χλωρίωση και η φθορίωση των ζεολιτών είναι αποτελεσματικές μέθοδοι για τον συντονισμό της καταλυτικής οξύτητας. Οι χλωριωμένοι και φθοριούργοι καταλύτες ζεόλιθου παρασκευάστηκαν με τον εμποτισμό των ζεολιτών (H-ZSM-5, H-MOR ή H-Y) χρησιμοποιώντας δύο πρόδρομες ουσίες αλογόνου (χλωριούχο αμμώνιο και φθόριο αμμωνίου) στη μελέτη της ερευνητικής ομάδας του Aboul-Fotouh. Η επίδραση της υπερηχητικής ακτινοβολίας αξιολογήθηκε για τη βελτιστοποίηση και των δύο πρόδρομων αλογόνου για την παραγωγή διμεθυλαιθηρού (DME) μέσω αφυδάτωσης μεθανόλης σε αντιδραστήρα σταθερού κρεβατιού. Συγκριτική δοκιμή κατάλυσης DME αποκάλυψε ότι οι αλογονωμένοι καταλύτες ζεόλιθου που παρασκευάζονται υπό υπερηχητική ακτινοβολία παρουσιάζουν υψηλότερη απόδοση για το σχηματισμό DME. (Αμπούλ-Φωτού κ.ά., 2016)
Σε μια άλλη μελέτη, η ερευνητική ομάδα διερεύνησε όλες τις σημαντικές μεταβλητές υπερήχων που συναντώνται κατά τη διάρκεια της διεξαγωγής της αφυδάτωσης της μεθανόλης σε καταλύτες ζεόλιθου H-MOR για την παραγωγή διμεθυλαιθερών. Για τις κρίσεις κατεργασίας με υπερήχους, η ερευνητική ομάδα Hielscher UP50H καθετήρας-τύπου υπερήχων. Η απεικόνιση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM) του υπερήχου ζεόλιθου H-MOR (ζεόλιθος Mordenite) διευκρίνισε ότι η μεθανόλη από μόνη της που χρησιμοποιείται ως μέσο υπερήχων δίνει τα καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά την ομοιογένεια των μεγεθών σωματιδίων σε σύγκριση με τον μη επεξεργασμένο καταλύτη, όπου εμφανίστηκαν μεγάλα συσσωματώματα και μη ομοιογενείς συστάδες. Αυτά τα ευρήματα πιστοποιήθηκαν ότι υπερήχους έχει βαθιά επίδραση στην ανάλυση των κυττάρων μονάδα και ως εκ τούτου στην καταλυτική συμπεριφορά της αφυδάτωσης της μεθανόλης σε διμεθυλαιθέρα (DME). Το NH3-TPD δείχνει ότι η ακτινοβολία υπερήχων έχει ενισχύσει την οξύτητα του καταλύτη H-MOR και ως εκ τούτου είναι καταλυτική απόδοση για το σχηματισμό DME. (Αμπούλ-Γκείτ κ.ά., 2014)

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

SEM υπερήχων H-MOR χρησιμοποιώντας διαφορετικά μέσα
Μελέτη και εικόνες: ©Αβούλ-Γκείτ κ.ά., 2014

Σχεδόν όλο το εμπορικό DME παράγεται από την αφυδάτωση της μεθανόλης χρησιμοποιώντας διαφορετικούς καταλύτες στερεού οξέος όπως ζεόλιθους, σμίλικα-αλουμίνα, αλουμίνα, Al2ο3–Β2ο3, κ.λπ.
2CH3Ω <—> Χ3ΟΧ3 +H2O(-22.6k jmol-1),

Ο Κόσμπιν και ο Χαγκίγκι (2013) προετοίμασαν το CuO-ZnO-Al2ο3/HZSM-5 νανοκαταλυτείες μέσω συνδυασμένης μεθόδου συν-καθίζησης-υπερήχων. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε "ότι η χρήση ενέργειας υπερήχων έχει μεγάλη επίδραση στη διασπορά της λειτουργίας υδρογόνωσης co και κατά συνέπεια στην απόδοση σύνθεσης DME. Η ανθεκτικότητα του υποβοηθούμενης από υπερήχους συντεθειμένου νανοκαταλυστού διερευνήθηκε κατά τη διάρκεια της αντίδρασης syngas σε DME. Ο νανοκαταλυτής χάνει αμελητέα δραστηριότητα κατά τη διάρκεια της αντίδρασης λόγω σχηματισμού οπτάνθρακα σε είδη χαλκού." [Κοσμπίν και Χαγκίγκι, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.Ένας εναλλακτικός μη ζεόλιθος νανο-καταλύτης, ο οποίος είναι επίσης πολύ αποτελεσματικός στην προώθηση της μετατροπής DME, είναι ένας πορώδης καταλύτης γ αλουμίνας νανο-μεγέθους. Νανο-μεγέθους πορώδες γ-αλουμίνα συντέθηκε με επιτυχία από την καθίζηση κάτω από υπερήχων ανάμειξη. Η sonochemical επεξεργασία προωθεί τη σύνθεση νανοσωματιών. (πρβλ. Ραχμανπούρ κ.ά., 2012)

Γιατί είναι υπερηχητικά προετοιμασμένοι νανο-καταλύτες ανώτεροι;

Για την παραγωγή ετερογενών καταλυτών συχνά απαιτούνται υλικά υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως πολύτιμα μέταλλα. Αυτό καθιστά τους καταλύτες δαπανηρούς και, ως εκ τούτου, η βελτίωση της αποδοτικότητας καθώς και η επέκταση του κύκλου ζωής των καταλυτών είναι σημαντικοί οικονομικοί παράγοντες. Μεταξύ των μεθόδων παρασκευής νανοκαταλυστών, η sonochemical τεχνική θεωρείται ως μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος. Η ικανότητα του υπερήχου να δημιουργεί εξαιρετικά αντιδραστικές επιφάνειες, να βελτιώνει την ανάμειξη και να αυξάνει τις μαζικές μεταφορές το καθιστά μια ιδιαίτερα ελπιδοφόρα τεχνική για να εξερευνήσετε για την προετοιμασία και την ενεργοποίηση καταλυτών. Μπορεί να παράγει ομοιογενή και διασκορπισμένα νανοσωματίδια χωρίς να χρειάζεται ακριβά όργανα και ακραίες συνθήκες.
Σε αρκετές ερευνητικές μελέτες, οι επιστήμονες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η προετοιμασία υπερηχητικών καταλυτών είναι η πιο συμφέρουσα μέθοδος για την παραγωγή ομοιογενών νανο-καταλυτών. Μεταξύ των μεθόδων παρασκευής νανοκαταλυστών, η sonochemical τεχνική θεωρείται ως μια εξαιρετικά αποτελεσματική μέθοδος. Η ικανότητα της έντονης κατεργασίας με υπερήχους να δημιουργεί εξαιρετικά αντιδραστικές επιφάνειες, να βελτιώνει την ανάμειξη και να αυξάνει τις μαζικές μεταφορές την καθιστά μια ιδιαίτερα ελπιδοφόρα τεχνική για να εξερευνήσετε για την προετοιμασία και την ενεργοποίηση καταλυτών. Μπορεί να παράγει ομοιογενή και διασκορπισμένα νανοσωματίδια χωρίς να χρειάζεται ακριβά όργανα και ακραίες συνθήκες. (πρβλ. Κόσμπιν και Χαγκίγκι, 2014)

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

Η sonochemical σύνθεση έχει ως αποτέλεσμα έναν εξαιρετικά ενεργό νανο-δομημένο καταλύτη CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5.
Μελέτη και εικόνα: Khoshbin και 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!)

Σχηματική παρουσίαση των επιδράσεων της ακουστικής σπηλαίωσης στην τροποποίηση μεταλλικών σωματιδίων. Μέταλλα με χαμηλό σημείο τήξης (MP) καθώς ο ψευδάργυρος (Zn) οξειδώνονται πλήρως. Τα μέταλλα με υψηλό σημείο τήξης όπως το νικέλιο (Ni) και το τιτάνιο (Ti) παρουσιάζουν επιφανειακή τροποποίηση υπό κατεργασία με υπερήχους. Το αλουμίνιο (Al) και το μαγνήσιο (Mg) σχηματίζουν μεσοπορικές δομές. Τα μέταλλα Νόμπελ είναι ανθεκτικά στην ακτινοβολία υπερήχων λόγω της σταθερότητάς τους κατά της οξείδωσης. Τα σημεία τήξης των μετάλλων καθορίζονται σε βαθμούς Kelvin (Κ).

Αίτηση για πληροφορίες




Σημειώστε τις Πολιτική Απορρήτου.


Υπερήχους υψηλής απόδοσης για τη σύνθεση μεσοπορικών καταλυτών

Ο sonochemical εξοπλισμός για τη σύνθεση νανο-καταλυτών υψηλής απόδοσης είναι άμεσα διαθέσιμος σε οποιοδήποτε μέγεθος – από συμπαγείς υπερηχητικούς εργαστηρίου σε πλήρως βιομηχανικούς αντιδραστήρες υπερήχων. Hielscher Υπερήχων σχεδιάζει, κατασκευάζει, και διανέμει υψηλής ισχύος υπερήχους. Όλα τα συστήματα υπερήχων κατασκευάζονται στην έδρα στο Teltow της Γερμανίας και διανέμονται από εκεί σε όλο τον κόσμο.
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Το εξελιγμένο υλικό και το έξυπνο λογισμικό των υπερήχων Hielscher έχουν σχεδιαστεί για να εγγυώνται αξιόπιστη λειτουργία, αναπαραγώγιμα αποτελέσματα καθώς και φιλικότητα προς το χρήστη. Οι υπερήχους Hielscher είναι ισχυροί και αξιόπιστοι, γεγονός που επιτρέπει την εγκατάσταση και τη λειτουργία υπό συνθήκες βαρέως τύπου. Οι λειτουργικές ρυθμίσεις είναι εύκολα προσβάσιμες και καλούνται μέσω διαισθητικού μενού, το οποίο είναι προσβάσιμο μέσω ψηφιακής έγχρωμης οθόνης αφής και τηλεχειριστηρίου του προγράμματος περιήγησης. Ως εκ τούτου, όλες οι συνθήκες επεξεργασίας όπως η καθαρή ενέργεια, η συνολική ενέργεια, το πλάτος, ο χρόνος, η πίεση και η θερμοκρασία καταγράφονται αυτόματα σε ενσωματωμένη κάρτα SD. Αυτό σας επιτρέπει να αναθεωρήσετε και να συγκρίνετε προηγούμενες διαδρομές κατεργασίας με υπερήχους και να βελτιστοποιήσετε τη σύνθεση και τη λειτουργικότητα των νανο καταλυτών με την υψηλότερη απόδοση.
Hielscher Υπερήχων συστήματα χρησιμοποιούνται σε όλο τον κόσμο για sonochemical διαδικασίες σύνθεσης και έχουν αποδειχθεί αξιόπιστα για τη σύνθεση υψηλής ποιότητας νανο-καταλύτες ζεόλιθου καθώς και ζεόλιθο παράγωγα. Hielscher βιομηχανικοί υπερήχους μπορούν εύκολα να τρέξουν υψηλά πλάτοτα σε συνεχή λειτουργία (24 ώρες το 24ωρο, 7 ημέρες την εβδομάδα/365). Τα πλάτοτα μέχρι 200μm μπορούν εύκολα να δημιουργηθούν συνεχώς με τυποποιημένα sonotrodes (υπερηχητικοί έλεγχοι / κέρατα). Για ακόμη υψηλότερα πλάτος, διατίθενται προσαρμοσμένα υπερηχητικά sonotrodes. Λόγω της ευρωστίας και της χαμηλής συντήρησής τους, οι υπερήχοι μας εγκαθίστανται συνήθως για εφαρμογές βαρέως τύπου και σε απαιτητικά περιβάλλοντα.
Hielscher υπερήχων επεξεργαστές για sonochemical συνθέσεις, λειτουργικότητα, νανο-δόμηση και αποχρωματοποίηση είναι ήδη εγκατεστημένοι σε όλο τον κόσμο σε εμπορική κλίμακα. Επικοινωνήστε μαζί μας τώρα για να συζητήσουμε τη διαδικασία κατασκευής νανο-καταλύτη! Το έμπειρο προσωπικό μας θα χαρεί να μοιραστεί περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το μονοπάτι sonochemical synthesis, τα συστήματα υπερήχων και την τιμολόγηση!
Με το πλεονέκτημα της μεθόδου υπερήχων σύνθεση, μεσοπορική παραγωγή νανο-καταλύτη σας θα υπερέχει στην αποτελεσματικότητα, την απλότητα και το χαμηλό κόστος σε σύγκριση με άλλες διαδικασίες σύνθεση καταλύτη!

Ο παρακάτω πίνακας σας δίνει μια ένδειξη για την κατά προσέγγιση ικανότητα επεξεργασίας των υπερήχων μας:

Μαζική Όγκος Ρυθμός ροής Προτεινόμενες συσκευές
1 έως 500mL 10 έως 200 ml / λεπτό UP100H
10 έως 2000mL 20 έως 400mL / λεπτό Uf200 ः t, UP400St
0.1 έως 20 λίτρα 0.2 έως 4 λίτρα / λεπτό UIP2000hdT
10 έως 100L 2 έως 10 λίτρα / λεπτό UIP4000hdT
μ.δ. 10 έως 100 λίτρα / λεπτό UIP16000
μ.δ. μεγαλύτερος σύμπλεγμα UIP16000

Επικοινωνήστε μαζί μας! / Ρωτήστε μας!

Ζητήστε περισσότερες πληροφορίες

Παρακαλούμε χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα για να ζητήσετε πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με υπερήχους επεξεργαστές, εφαρμογές και τιμή. Θα χαρούμε να συζητήσουμε τη διαδικασία σας μαζί σας και να σας προσφέρουμε ένα υπερηχητικό σύστημα που πληροί τις απαιτήσεις σας!









Παρακαλείστε να σημειώσετε ότι η Πολιτική Απορρήτου.


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

Η Δρ Andreeva-Bäumler, Πανεπιστήμιο του Μπαϊρόιτ, συνεργάζεται με την υπερήχων UIP1000hdT στη νανοκατασκευή μετάλλων προκειμένου να ληφθούν ανώτεροι καταλύτες.


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

Hielscher Υπερήχων κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές για την ανάμειξη εφαρμογών, διασποράς, γαλακτωματοποίηση και εκχύλιση σε εργαστήριο, πιλοτική και βιομηχανική κλίμακα.



Λογοτεχνία / Αναφορές


Γεγονότα που αξίζει να γνωρίζουμε

Διμεθυλαιθέρας (DME) ως καύσιμο

Μία από τις σημαντικότερες προβλεπόμενες χρήσεις του διμεθυλαιθέρα είναι η εφαρμογή του ως υποκατάστατο του προπανίου στο υγραέριο (υγρό προπάνιο αέριο), το οποίο χρησιμοποιείται ως καύσιμο για οχήματα, νοικοκυριά και βιομηχανία. Στο autogas προπανίου, ο διμεθυλαιθέρας μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μείγμα.
Επιπλέον, το DME είναι επίσης ένα πολλά υποσχόμενο καύσιμο για πετρελαιοκινητήρες και αεριοστρόβιλους. Για τους πετρελαιοκινητήρες, ο υψηλός αριθμός κετανίων 55, σε σύγκριση με αυτόν του καυσίμου ντίζελ από πετρέλαιο με αριθμούς κητοειδών 40-53, είναι ιδιαίτερα επωφελής. Μόνο μέτριες τροποποιήσεις είναι απαραίτητες για να επιτρέψουν σε έναν πετρελαιοκινητήρα να κάψει διμεθυλαιθέρα. Η απλότητα αυτής της μικρής ένωσης αλυσίδας άνθρακα οδηγεί κατά τη διάρκεια της καύσης σε πολύ χαμηλές εκπομπές σωματιδίων. Για τους λόγους αυτούς, εκτός από το ότι είναι χωρίς θείο, ο διμεθυλαιθέρας πληροί ακόμη και τους αυστηρότερους κανονισμούς εκπομπών στην Ευρώπη (EURO5), τις ΗΠΑ (ΗΠΑ 2010) και την Ιαπωνία (2009 Ιαπωνία).


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 υπέρηχοι κατασκευάζει υψηλής απόδοσης υπερήχων ομογενοποιητές από Εργαστήριο προς την βιομηχανικό μέγεθος.