Dimetüüleetri (DME) muundamise katalüsaatorite ultraheli ettevalmistamine

Dimetüüleeter (DME) on soodne alternatiivkütus, mida saab sünteesida metanoolist, CO2 või syngas katalüüsi teel. Katalüütiliseks muundamiseks DME-ks on vaja tugevaid katalüsaatoreid. Nanosuuruses mesopoorsed katalüsaatorid, nagu mesopoorsed happelised tseoliidid, kaunistatud tseoliidid või nanosuuruses metallikatalüsaatorid, nagu alumiinium või vask, võivad DME muundumist oluliselt parandada. Kõrge intensiivsusega ultraheli on suurepärane meetod väga reaktiivsete nanokatalüsaatorite valmistamiseks. Lisateave selle kohta, kuidas kasutada ultraheliuuringut suurepärase reaktiivsuse ja selektiivsusega mikro- ja mesopoorsete katalüsaatorite tootmiseks!

Bifunktsionaalsed katalüsaatorid otseseks DME muundamiseks

Dimetüüleetri (DME) tootmine on väljakujunenud tööstusprotsess, mis on jagatud kaheks etapiks: esiteks süntaasi katalüütiline hüdrogeenimine metanooliks (CO / CO2 + 3H2 → CH3OH + H2HO) ja teiseks, järgnev metanooli katalüütiline dehüdratsioon happeliste katalüsaatorite kohal (2CH3OH → CH3OCH3 + H2O). Selle kaheastmelise DME sünteesi peamine piirang on seotud metanooli sünteesi faasis madala termodünaamikaga, mille tulemuseks on madal gaasi muundumine läbipääsu kohta (15-25%). Seega tekivad suured retsirkulatsioonimäärad ning suured kapitali- ja tegevuskulud.
Selle termodünaamilise piirangu ületamiseks on otsene DME süntees oluliselt soodsam: otsese DME konversiooni korral on metanooli sünteesietapp seotud dehüdratsioonietapiga ühes reaktoris.
(2CO / CO2 + 6H2 → CH3OCH3 + 3H2O).

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


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.

Ultrasonikaator UIP2000hdT (2kW) läbivoolureaktoriga on tavaliselt kasutatav seadistus mesopoorsete nanokatalüsaatorite (nt kaunistatud tseoliitide) sonokeemiliseks sünteesiks.

DME otsene süntees võimaldab suurendada ümberarvestust etapi kohta kuni 19%ni, mis tähendab DME investeerimis- ja tegevuskulude märkimisväärset vähendamist. Hinnangute põhjal vähendatakse DME tootmiskulusid otseses sünteesis 20–30% võrreldes tavapärase kaheetapilise muundamisprotsessiga. Otsese DME sünteesiraja käitamiseks on vaja väga tõhusat hübriidbifunktsionaalset katalüütilist süsteemi. Nõutav katalüsaator peab pakkuma CO / CO2 hüdrogeenimise funktsiooni metanooli sünteesiks ja happelisteks funktsioonideks, mis aitavad metanooli dehüdratsiooni. (vrd 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.

Dimetüüleetri (DME) otsene süntees süntgaasist bifunktsionaalsele katalüsaatorile.
(© Millán et al. 2020)

DME konversiooni väga reaktiivsete katalüsaatorite süntees Power-Ultrasound abil

Dimetüüleetri muundamise katalüsaatorite reaktsioonivõimet ja selektiivsust saab ultraheli töötlemise abil oluliselt parandada. Tseoliidid, nagu happelised tseoliidid (nt aluminosilikaattseoliit HZSM-5) ja kaunistatud tseoliidid (nt CuO/ZnO/Al2O3) on peamised katalüsaatorid, mida kasutatakse edukalt DME tootmiseks.

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

CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 hübriidne koossademe-ultraheli süntees, mida kasutatakse syngas'e otsesel konvergeeril dimetüüleetrile rohelise kütusena.
Uuring ja pilt: Khoshbin ja Haghighi, 2013.]

Tseoliitide kloorimine ja fluorimine on tõhusad meetodid katalüütilise happesuse häälestamiseks. Klooritud ja fluoritud tseoliitkatalüsaatorid valmistati tseoliitide (H- ZSM- 5, H- MOR või H- Y) immutamise teel, kasutades Aboul- Fotouhi uurimisrühma uuringus kahte halogeeni lähteainet (ammooniumkloriid ja ammooniumfluoriid). Ultraheli kiiritamise mõju hinnati mõlema halogeeni lähteaine optimeerimiseks dimetüüleetri (DME) tootmiseks metanooli dehüdratsiooni kaudu fikseeritud voodireaktoris. Võrdlev DME katalüüsi uuring näitas, et ultraheli kiiritamise käigus valmistatud halogeenitud tseoliitkatalüsaatorid näitavad suuremat jõudlust DME moodustumisel. (Aboul-Fotouh et al., 2016)
Teises uuringus uuris uurimisrühm kõiki olulisi ultraheliuuringu muutujaid, mis ilmnesid metanooli dehüdratsiooni läbiviimisel H-MOR-tseoliitkatalüsaatoritel dimetüüleetri tootmiseks. Oma ultrahelitöötluse jaoks kasutas uurimisrühm Hielscher UP50H sondi tüüpi ultrasonikaator. Sonicated H-MOR tseoliidi (Mordeniit tseoliit) skaneeriv elektronmikroskoobi (SEM) kujutis on selgitanud, et metanool ise, mida kasutatakse ultraheliuuringuna, annab parimad tulemused osakeste suuruste homogeensuse kohta võrreldes töötlemata katalüsaatoriga, kus ilmusid suured aglomeraadid ja mittehomogeensed klastrid. Need leiud kinnitasid, et ultraheliuuringul on sügav mõju ühiku raku eraldusvõimele ja seega metanooli dehüdratsiooni katalüütilisele käitumisele dimetüüleetriks (DME). NH3-TPD näitab, et ultraheli kiiritamine on suurendanud H-MOR katalüsaatori happesust ja seega on see DME moodustumise katalüütiline jõudlus. (Aboul-Gheit et al., 2014)

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

Ultraheliga H-MOR-i SEM, kasutades erinevaid andmekandjaid
Uuring ja pildid: ©Aboul-Gheit et al., 2014

Peaaegu kogu kaubanduslik DME tekib metanooli dehüdratsioonil, kasutades erinevaid tahke happe katalüsaatoreid, nagu tseoliidid, sillica-alumiiniumoksiid, alumiiniumoksiid, Al2O3–B2O3jne järgmise reaktsiooni abil:
2CH3OH <—> CH3OCH3 +H2O(-22,6k jmol-1)

Koshbin ja Haghighi (2013) valmistasid ette CuO–ZnO–Al2O3/HZSM-5 nanokatalüsaadid kombineeritud koossademe-ultraheli meetodil. Uurimisrühm leidis, "et ultraheli energia kasutamine mõjutab suuresti CO hüdrogeenimise funktsiooni hajumist ja sellest tulenevalt DME sünteesi jõudlust. Ultraheli abil sünteesitud nanokatalüsaatori vastupidavust uuriti DME reaktsiooni syngas ajal. Nanokatalüsaat kaotab vaseliikide koksi moodustumise tõttu reaktsiooni käigus tühise aktiivsuse." [Khoshbin ja Haghighi, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.Alternatiivne mittetseoliitne nanokatalüsaator, mis on samuti väga tõhus DME muundamise edendamisel, on nanosuuruses poorne γ alumiiniumoksiidi katalüsaator. Nano-suurusega poorne γ-alumiinium sünteesiti edukalt sademete abil ultraheli segamise all. Sonokeemiline töötlemine soodustab nanoosakeste sünteesi. (vrd Rahmanpour et al., 2012)

Miks on ultraheliga valmistatud nanokatalüsaatorid paremad?

Heterogeensete katalüsaatorite tootmiseks on sageli vaja kõrge lisandväärtusega materjale, näiteks väärismetalle. See muudab katalüsaatorid kalliks ja seetõttu on katalüsaatorite tõhususe suurendamine ja elutsükli pikendamine olulised majanduslikud tegurid. Nanokatalüsaatide valmistamismeetodite hulgas peetakse sonokeemilist tehnikat väga tõhusaks meetodiks. Ultraheli võime luua väga reageerivaid pindu, parandada segamist ja suurendada massitransporti muudab eriti paljutõotavaks tehnikaks katalüsaatori ettevalmistamise ja aktiveerimise uurimisel. See võib toota homogeenseid ja hajutatud nanoosakesi, ilma et oleks vaja kalleid instrumente ja äärmuslikke tingimusi.
Mitmetes uuringutes jõuavad teadlased järeldusele, et ultraheli katalüsaatori ettevalmistamine on kõige soodsam meetod homogeensete nanokatalüsaatorite tootmiseks. Nanokatalüsaatide valmistamismeetodite hulgas peetakse sonokeemilist tehnikat väga tõhusaks meetodiks. Intensiivse ultrahelitöötluse võime luua väga reageerivaid pindu, parandada segamist ja suurendada massitransporti muudab katalüsaatori ettevalmistamise ja aktiveerimise uurimise eriti paljutõotavaks tehnikaks. See võib toota homogeenseid ja hajutatud nanoosakesi, ilma et oleks vaja kalleid instrumente ja äärmuslikke tingimusi. (vrd Koshbin ja Haghighi, 2014)

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

Sonokeemilise sünteesi tulemuseks on väga aktiivne nanostruktuuriga CuO–ZnO–Al2O3/HZSM-5 katalüsaator.
Uuring ja pilt: Khoshbin ja 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!)

Akustilise kavitatsiooni mõju skemaatiline esitus metalliosakeste modifitseerimisele. Madala sulamistemperatuuriga (MP) metallid kui tsink (Zn) on täielikult oksüdeerunud; metallidel, millel on kõrge sulamistemperatuur, nagu nikkel (Ni) ja titaan (Ti), on ultrahelitöötluse all pinna modifikatsioon. Alumiinium (Al) ja magneesium (Mg) moodustavad mesopoorseid struktuure. Nobeli metallid on oksüdeerumise stabiilsuse tõttu vastupidavad ultraheli kiiritamisele. Metallide sulamispunktid on määratud Kelvini (K) kraadides.

Infonõue




Pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


Suure jõudlusega ultrasonikaatorid mesoporous katalüsaatorite sünteesiks

Sonokeemilised seadmed suure jõudlusega nanokatalüsaatorite sünteesiks on igas suuruses kergesti kättesaadavad – kompaktlaborite ultrasonikaatoritest kuni täielikult tööstuslike ultraheli reaktoriteni. Hielscher Ultrasonics projekteerib, toodab ja jaotab suure võimsusega ultrasonikaatoreid. Kõik ultraheli süsteemid on valmistatud peakontoris Teltowis, Saksamaal ja neid levitatakse sealt üle kogu maailma.
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Hielscheri ultrasonikaatorite keerukas riistvara ja nutikas tarkvara on mõeldud usaldusväärse toimimise, reprodutseeritavate tulemuste ja kasutajasõbralikkuse tagamiseks. Hielscheri ultrasonikaatorid on tugevad ja usaldusväärsed, mis võimaldab paigaldada ja kasutada raskeveokite tingimustes. Tööseadetele pääseb hõlpsasti ligi ja neid saab valida intuitiivse menüü kaudu, millele pääseb ligi digitaalse värvilise puuteekraani ja brauseri kaugjuhtimispuldi kaudu. Seetõttu registreeritakse kõik töötlemistingimused, nagu netoenergia, koguenergia, amplituud, aeg, rõhk ja temperatuur, automaatselt sisseehitatud SD-kaardile. See võimaldab teil vaadata ja võrrelda varasemaid ultrahelitöötlussõite ning optimeerida nanokatalüsaatorite sünteesi ja funktsionaliseerimist kõrgeima efektiivsusega.
Hielscher Ultrasonics süsteeme kasutatakse kogu maailmas sonokeemiliste sünteesiprotsesside jaoks ja need on osutunud usaldusväärseks kvaliteetsete tseoliit-nanokatalüsaatorite ja tseoliitderivaatide sünteesiks. Hielscheri tööstuslikud ultrasonikaatorid võivad pidevas töös kergesti töötada kõrge amplituudiga (24/7/365). Kuni 200 μm amplituudi saab kergesti pidevalt genereerida standardsete sonotroodidega (ultraheli sondid / sarved). Veelgi suuremate amplituudide jaoks on saadaval kohandatud ultraheli sonotroodid. Tänu oma töökindlusele ja madalale hooldusele paigaldatakse meie ultrasonikaatorid tavaliselt raskeveokite rakendustele ja nõudlikes keskkondades.
Hielscheri ultraheli protsessorid sonokeemiliste sünteeside, funktsionaliseerimise, nano-struktureerimise ja deagglomeratsiooni jaoks on juba ülemaailmselt kaubanduslikul tasandil paigaldatud. Võtke meiega kohe ühendust, et arutada oma nanokatalüsaatori tootmisprotsessi! Meie kogenud töötajad jagavad hea meelega rohkem teavet sonokeemilise sünteesitee, ultraheli süsteemide ja hinnakujunduse kohta!
Ultraheli sünteesimeetodi eeliseks on teie mesoporous nano-katalüsaatori tootmine võrreldes teiste katalüsaatori sünteesiprotsessidega tõhususe, lihtsuse ja madalate kuludega!

Alljärgnev tabel annab teile ülevaate meie ultrahelihitiste ligikaudse töötlemisvõimsusest:

partii Köide flow Rate Soovitatavad seadmed
1 kuni 500 ml 10 kuni 200 ml / min UP100H
10 kuni 2000 ml 20 kuni 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 kuni 20 l 0.2 kuni 4 l / min UIP2000hdT
10 kuni 100 l 2 kuni 10 l / min UIP4000hdT
e.k. 10 kuni 100 l / min UIP16000
e.k. suurem klastri UIP16000

Võta meiega ühendust! / Küsi meiega!

Küsige lisateavet

Palun kasutage allolevat vormi, et küsida lisateavet ultraheli protsessorite, rakenduste ja hinna kohta. Meil on hea meel arutada teie protsessi teiega ja pakkuda teile ultraheli süsteem, mis vastab teie vajadustele!









Palun pange tähele, et meie Privaatsuspoliitika.


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

Dr Andreeva-Bäumler, Bayreuthi Ülikool, teeb koostööd ultrasonikaator UIP1000hdT metallide nanostruktuuri kohta, et saada paremaid katalüsaatoreid.


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

Hielscher Ultrasonics toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid rakenduste segamiseks, hajutamiseks, emulgeerimiseks ja ekstraheerimiseks laboris, piloot- ja tööstuslikus mastaabis.



Kirjandus/viited


Faktid Tasub teada

Dimetüüleeter (DME) kütusena

Üks peamisi dimetüüleetri kavandatud kasutusviise on selle kasutamine propaani asendajana veeldatud naftagaasis (vedel propaangaas), mida kasutatakse kütusena sõidukites, kodumajapidamistes ja tööstuses. Propaanigaasides võib dimetüüleetrit kasutada ka seguna.
Lisaks on DME paljutõotav kütus ka diiselmootoritele ja gaasiturbiinidele. Diiselmootorite puhul on väga soodne kõrge tsetaaniarv 55, võrreldes naftast pärit diislikütusega, mille vaalaliste arv on 40–53. Diiselmootori põletamiseks dimetüüleetri põletamiseks on vaja ainult mõõdukaid muudatusi. Selle lühikese süsinikuahela ühendi lihtsus viib põlemise ajal väga väikeste tahkete osakeste heiteni. Nendel põhjustel ja väävlivabana vastab dimetüüleeter isegi kõige rangematele heitenormidele Euroopas (EURO5), USA-s (USA 2010) ja Jaapanis (2009 Jaapan).


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 toodab suure jõudlusega ultraheli homogenisaatoreid Lab et tööstuslik suurus.