ડાયમિથાઈલ ઈથર (DME) રૂપાંતરણ માટે ઉત્પ્રેરકની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી

ડાયમિથાઈલ ઈથર (DME) એ અનુકૂળ વૈકલ્પિક બળતણ છે, જે મિથેનોલ, CO માંથી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે.₂ અથવા ઉત્પ્રેરક દ્વારા સિંગાસ. DME માં ઉત્પ્રેરક રૂપાંતર માટે, બળવાન ઉત્પ્રેરક જરૂરી છે. નેનો-સાઇઝના મેસોપોરસ ઉત્પ્રેરક જેમ કે મેસોપોરસ એસિડિક ઝીયોલાઇટ્સ, ડેકોરેટેડ ઝીયોલાઇટ્સ અથવા નેનો-સાઇઝના મેટલ ઉત્પ્રેરક જેમ કે એલ્યુમિનિયમ અથવા કોપર, ડીએમઇ રૂપાંતરણમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરી શકે છે. ઉચ્ચ-તીવ્રતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એ અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ નેનો-ઉત્પ્રેરકની તૈયારી માટે શ્રેષ્ઠ તકનીક છે. ઉત્કૃષ્ટ પ્રતિક્રિયાશીલતા અને પસંદગી સાથે માઇક્રો- અને મેસોપોરસ ઉત્પ્રેરકના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે વિશે વધુ જાણો!

ડાયરેક્ટ DME કન્વર્ઝન માટે બાયફંક્શનલ કેટાલિસ્ટ્સ

ડાઈમિથાઈલ ઈથર (DME) નું ઉત્પાદન એ એક સુસ્થાપિત ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયા છે જે બે તબક્કામાં વહેંચાયેલી છે: પ્રથમ, મિથેનોલમાં સિંગાસનું ઉત્પ્રેરક હાઇડ્રોજનેશન (CO/CO₂ + 3એચ₂ → સીએચ₃OH + H₂HO) અને બીજું, એસિડ ઉત્પ્રેરક પર મિથેનોલનું અનુગામી ઉત્પ્રેરક નિર્જલીકરણ (2CH₃OH → CH₃OCH₃ + એચ₂ઓ). આ બે-પગલાના DME સંશ્લેષણની મુખ્ય મર્યાદા મિથેનોલ સંશ્લેષણના તબક્કા દરમિયાન નીચા થર્મોડાયનેમિક્સ સાથે સંબંધિત છે, જે પાસ દીઠ નીચા ગેસ રૂપાંતરણમાં પરિણમે છે (15-25%). આથી, ઉચ્ચ પુનઃ પરિભ્રમણ ગુણોત્તર તેમજ ઉચ્ચ મૂડી અને સંચાલન ખર્ચ થાય છે.
આ થર્મોડાયનેમિક મર્યાદાને દૂર કરવા માટે, પ્રત્યક્ષ DME સંશ્લેષણ નોંધપાત્ર રીતે વધુ અનુકૂળ છે: ડાયરેક્ટ DME રૂપાંતરણમાં, મિથેનોલ સંશ્લેષણ સ્ટેપને એક રિએક્ટરમાં ડિહાઇડ્રેશન સ્ટેપ સાથે જોડી દેવામાં આવે છે.
(2CO / CO₂ + 6એચ₂ → સીએચ₃OCH₃ + 3એચ₂ઓ).

DME નું પ્રત્યક્ષ સંશ્લેષણ પ્રતિ પગલું રૂપાંતરણના સ્તરને 19% સુધી વધારવા માટે પરવાનગી આપે છે, જેનો અર્થ છે DME ના રોકાણ અને ઓપરેશનલ ઉત્પાદન ખર્ચ સંબંધિત નોંધપાત્ર ખર્ચમાં ઘટાડો. અંદાજોના આધારે, પરંપરાગત દ્વિ-પગલાની રૂપાંતર પ્રક્રિયાની તુલનામાં પ્રત્યક્ષ સંશ્લેષણમાં DME ઉત્પાદન ખર્ચમાં 20-30% ઘટાડો થાય છે. ડાયરેક્ટ DME સિન્થેસિસ પાથવે ચલાવવા માટે, એક અત્યંત કાર્યક્ષમ હાઇબ્રિડ બાયફંક્શનલ કેટાલિટિક સિસ્ટમ જરૂરી છે. જરૂરી ઉત્પ્રેરકે મિથેનોલ સંશ્લેષણ અને એસિડિક કાર્યક્ષમતા માટે CO/CO2 હાઇડ્રોજનેશન માટે કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરવી આવશ્યક છે, જે મિથેનોલના નિર્જલીકરણમાં મદદ કરે છે. (cf. Millán et al. 2020)

પાવર-અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરીને DME રૂપાંતરણ માટે ઉચ્ચ-પ્રતિક્રિયાશીલ ઉત્પ્રેરકનું સંશ્લેષણ

ડાયમિથાઈલ ઈથર રૂપાંતરણ માટે ઉત્પ્રેરકની પ્રતિક્રિયાશીલતા અને પસંદગીને અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર દ્વારા નોંધપાત્ર રીતે સુધારી શકાય છે. ઝીઓલાઇટ્સ જેમ કે એસિડ ઝીયોલાઇટ્સ (દા.ત., એલ્યુમિનોસિલિકેટ ઝિઓલાઇટ HZSM-5) અને સુશોભિત ઝિઓલાઇટ્સ (દા.ત., CuO/ZnO/Al સાથે₂ઓ₃) મુખ્ય ઉત્પ્રેરક છે જેનો DME ઉત્પાદન માટે સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ થાય છે.

ઉત્પ્રેરક એસિડિટીને ટ્યુન કરવા માટે ઝીઓલાઇટ્સનું ક્લોરિનેશન અને ફ્લોરિનેશન અસરકારક પદ્ધતિઓ છે. અબુલ-ફોટોહની સંશોધન ટીમ દ્વારા અભ્યાસમાં બે હેલોજન પૂર્વવર્તી (એમોનિયમ ક્લોરાઇડ અને એમોનિયમ ફ્લોરાઇડ) નો ઉપયોગ કરીને ક્લોરિનેટેડ અને ફ્લોરિનેટેડ ઝીઓલાઇટ ઉત્પ્રેરક ઝીઓલાઇટ્સ (H-ZSM-5, H-MOR અથવા HY) ના ગર્ભાધાન દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા. અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશનના પ્રભાવનું મૂલ્યાંકન ફિક્સ બેડ રિએક્ટરમાં મિથેનોલ ડિહાઇડ્રેશન દ્વારા ડાયમેથિલેથર (DME) ના ઉત્પાદન માટે બંને હેલોજન પૂર્વવર્તીઓને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે કરવામાં આવ્યું હતું. તુલનાત્મક DME ઉત્પ્રેરક અજમાયશ દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ઇરેડિયેશન હેઠળ તૈયાર કરાયેલ હેલોજેનેટેડ ઝિઓલાઇટ ઉત્પ્રેરક DME રચના માટે ઉચ્ચ પ્રદર્શન દર્શાવે છે. (અબુલ-ફોટોહ એટ અલ., 2016)
અન્ય એક અભ્યાસમાં, સંશોધન ટીમે એચ-એમઓઆર ઝિઓલાઇટ ઉત્પ્રેરક પર મિથેનોલના નિર્જલીકરણને વહન કરતી વખતે ડાઇમેથિલેથર ઉત્પન્ન કરવા માટેના તમામ મહત્વપૂર્ણ અલ્ટ્રાસોનિકેશન ચલોની તપાસ કરી. તેમના સોનિકેશન પ્રયોગો માટે, સંશોધન ટીમે આનો ઉપયોગ કર્યો Hielscher UP50H ચકાસણી-પ્રકાર અલ્ટ્રાસોનિકેટર. સોનિકેટેડ એચ-એમઓઆર ઝિઓલાઇટ (મોર્ડેનાઇટ ઝિઓલાઇટ) ની સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (એસઇએમ) ઇમેજિંગએ સ્પષ્ટ કર્યું છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન માધ્યમ તરીકે મિથેનોલ પોતે જ ઉપયોગમાં લેવાય છે તે સારવાર ન કરાયેલ ઉત્પ્રેરકની તુલનામાં કણોના કદની એકરૂપતાને લગતા શ્રેષ્ઠ પરિણામો આપે છે, જ્યાં મોટા સમૂહ અને બિનજરૂરી - સજાતીય ક્લસ્ટરો દેખાયા. આ તારણો પ્રમાણિત કરે છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશનની યુનિટ સેલ રિઝોલ્યુશન પર ઊંડી અસર પડે છે અને તેથી મિથેનોલથી ડાયમિથાઈલ ઈથર (DME) ના નિર્જલીકરણના ઉત્પ્રેરક વર્તન પર. NH3-TPD દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઇરેડિયેશનથી H-MOR ઉત્પ્રેરકની એસિડિટીએ વધારો કર્યો છે અને તેથી તે DME રચના માટે ઉત્પ્રેરક કામગીરી છે. (અબુલ-ગીત એટ અલ., 2014)

લગભગ તમામ વાણિજ્યિક ડીએમઇ વિવિધ ઘન-એસિડ ઉત્પ્રેરક જેમ કે ઝીઓલાઇટ્સ, સિલિકા-એલ્યુમિના, એલ્યુમિના, અલનો ઉપયોગ કરીને મિથેનોલના નિર્જલીકરણ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.₂ઓ₃-બી₂ઓ₃, વગેરે નીચેની પ્રતિક્રિયા દ્વારા:
2CH₃ઓહ <—> સીએચ₃OCH₃ +એચ₂O(-22.6k jmol^-1)

કોશબિન અને હગીગી (2013) એ CuO–ZnO–Al તૈયાર કર્યા₂ઓ₃સંયુક્ત સહ-વર્ષા-અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પદ્ધતિ દ્વારા /HZSM-5 nanocatalysts. સંશોધન ટીમે શોધી કાઢ્યું કે "અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જાનો ઉપયોગ CO હાઇડ્રોજનેશન કાર્યના વિક્ષેપ પર અને પરિણામે DME સંશ્લેષણની કામગીરી પર ઘણો પ્રભાવ ધરાવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ આસિસ્ટેડ સિન્થેસાઇઝ્ડ નેનોકેટાલિસ્ટની ટકાઉપણાની તપાસ સિંગાસથી DME પ્રતિક્રિયા દરમિયાન કરવામાં આવી હતી. તાંબાની પ્રજાતિઓ પર કોકની રચનાને કારણે પ્રતિક્રિયા દરમિયાન નેનોકેટાલિસ્ટ નજીવી પ્રવૃત્તિ ગુમાવે છે." [ખોશબીન અને હગીગી, 2013.]

વૈકલ્પિક નોન-ઝીઓલાઇટ નેનો-ઉપ્રેરક, જે DME રૂપાંતરણને પ્રોત્સાહન આપવા માટે પણ ખૂબ જ કાર્યક્ષમ છે, તે નેનો-કદના છિદ્રાળુ γ-એલ્યુમિના ઉત્પ્રેરક છે. નેનો-સાઇઝ છિદ્રાળુ γ-એલ્યુમિના અલ્ટ્રાસોનિક મિશ્રણ હેઠળ વરસાદ દ્વારા સફળતાપૂર્વક સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. સોનોકેમિકલ સારવાર નેનો કણોના સંશ્લેષણને પ્રોત્સાહન આપે છે. (cf. રહેમાનપોર એટ અલ., 2012)

શા માટે અલ્ટ્રાસોનિકલી તૈયાર નેનો-ઉત્પ્રેરક શ્રેષ્ઠ છે?

વિજાતીય ઉત્પ્રેરકના ઉત્પાદન માટે ઘણીવાર કિંમતી ધાતુઓ જેવી ઉચ્ચ મૂલ્યવર્ધિત સામગ્રીની જરૂર પડે છે. આ ઉત્પ્રેરકને ખર્ચાળ બનાવે છે અને તેથી, કાર્યક્ષમતામાં વૃદ્ધિ તેમજ ઉત્પ્રેરકનું જીવન ચક્ર વિસ્તરણ મહત્વપૂર્ણ આર્થિક પરિબળો છે. નેનોકેટાલિસ્ટ્સની તૈયારી પદ્ધતિઓમાં, સોનોકેમિકલ તકનીકને અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ તરીકે ગણવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડની ક્ષમતા અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ સપાટીઓ બનાવવા, મિશ્રણમાં સુધારો કરવા અને સામૂહિક પરિવહન વધારવા માટે તેને ઉત્પ્રેરકની તૈયારી અને સક્રિયકરણ માટે અન્વેષણ કરવા માટે ખાસ કરીને આશાસ્પદ તકનીક બનાવે છે. તે મોંઘા સાધનો અને આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓની જરૂર વગર સજાતીય અને વિખરાયેલા નેનોપાર્ટિકલ્સનું ઉત્પાદન કરી શકે છે.
ઘણા સંશોધન અભ્યાસોમાં, વૈજ્ઞાનિકો એવા નિષ્કર્ષ પર આવ્યા છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્પ્રેરક તૈયારી એ સજાતીય નેનો-ઉત્પ્રેરકના ઉત્પાદન માટે સૌથી ફાયદાકારક પદ્ધતિ છે. નેનોકેટાલિસ્ટ્સની તૈયારી પદ્ધતિઓમાં, સોનોકેમિકલ તકનીકને અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ તરીકે ગણવામાં આવે છે. અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ સપાટીઓ બનાવવા માટે, મિશ્રણને સુધારવા અને સામૂહિક પરિવહનને વધારવા માટે તીવ્ર સોનિકેશનની ક્ષમતા તેને ઉત્પ્રેરક તૈયારી અને સક્રિયકરણ માટે અન્વેષણ કરવા માટે ખાસ કરીને આશાસ્પદ તકનીક બનાવે છે. તે મોંઘા સાધનો અને આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓની જરૂર વગર સજાતીય અને વિખરાયેલા નેનોપાર્ટિકલ્સનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. (cf. કોશબિન અને હગીગી, 2014)

મેસોપોરસ ઉત્પ્રેરકના સંશ્લેષણ માટે ઉચ્ચ પ્રદર્શન અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ

ઉચ્ચ-પ્રદર્શન નેનો-ઉત્પ્રેરકના સંશ્લેષણ માટે સોનોકેમિકલ સાધનો કોઈપણ કદમાં સરળતાથી ઉપલબ્ધ છે – કોમ્પેક્ટ લેબ અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સથી સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર સુધી. Hielscher Ultrasonics હાઇ-પાવર અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને વિતરણ કરે છે. તમામ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ જર્મનીના ટેલ્ટો ખાતેના મુખ્ય મથકમાં બનાવવામાં આવે છે અને ત્યાંથી સમગ્ર વિશ્વમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે.
Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સનું અત્યાધુનિક હાર્ડવેર અને સ્માર્ટ સોફ્ટવેર વિશ્વસનીય કામગીરી, પુનઃઉત્પાદન કરી શકાય તેવા પરિણામો તેમજ વપરાશકર્તા-મિત્રતાની ખાતરી આપવા માટે રચાયેલ છે. Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ મજબૂત અને ભરોસાપાત્ર છે, જે હેવી ડ્યુટી શરતો હેઠળ ઇન્સ્ટોલ અને સંચાલિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. ઓપરેશનલ સેટિંગ્સને સાહજિક મેનૂ દ્વારા સરળતાથી એક્સેસ અને ડાયલ કરી શકાય છે, જેને ડિજિટલ કલર ટચ-ડિસ્પ્લે અને બ્રાઉઝર રિમોટ કંટ્રોલ દ્વારા એક્સેસ કરી શકાય છે. તેથી, તમામ પ્રોસેસિંગ સ્થિતિઓ જેમ કે ચોખ્ખી ઉર્જા, કુલ ઊર્જા, કંપનવિસ્તાર, સમય, દબાણ અને તાપમાન બિલ્ટ-ઇન SD-કાર્ડ પર આપમેળે રેકોર્ડ થાય છે. આ તમને અગાઉના સોનિકેશન રનને સુધારવા અને તેની તુલના કરવાની અને નેનો-ઉત્પ્રેરકના સંશ્લેષણ અને કાર્યક્ષમતાને સર્વોચ્ચ કાર્યક્ષમતા માટે ઑપ્ટિમાઇઝ કરવાની મંજૂરી આપે છે.
Hielscher Ultrasonics સિસ્ટમનો ઉપયોગ વિશ્વભરમાં સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓ માટે થાય છે અને ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા ઝીઓલાઇટ નેનો-કેટાલિસ્ટ્સ તેમજ ઝીઓલાઇટ ડેરિવેટિવ્ઝના સંશ્લેષણ માટે વિશ્વસનીય સાબિત થાય છે. Hielscher ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સતત કામગીરીમાં સરળતાથી ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર ચલાવી શકે છે (24/7/365). પ્રમાણભૂત સોનોટ્રોડ્સ (અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોબ્સ / શિંગડા) સાથે 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સરળતાથી સતત જનરેટ કરી શકાય છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે. તેમની મજબૂતાઈ અને ઓછી જાળવણીને લીધે, અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ સામાન્ય રીતે હેવી ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ અને માંગવાળા વાતાવરણમાં ઇન્સ્ટોલ કરવામાં આવે છે.
સોનોકેમિકલ સિન્થેસિસ, ફંક્શનલાઇઝેશન, નેનો-સ્ટ્રક્ચરિંગ અને ડિગગ્લોમેરેશન માટે Hielscher અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ પહેલેથી જ વ્યાપારી ધોરણે વિશ્વભરમાં સ્થાપિત છે. તમારી નેનો-ઉત્પ્રેરક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાની ચર્ચા કરવા માટે હવે અમારો સંપર્ક કરો! અમારા અનુભવી સ્ટાફને સોનોકેમિકલ સિન્થેસિસ પાથવે, અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સ અને કિંમતો વિશે વધુ માહિતી શેર કરવામાં આનંદ થશે!
અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ પદ્ધતિના ફાયદા સાથે, અન્ય ઉત્પ્રેરક સંશ્લેષણ પ્રક્રિયાઓની તુલનામાં તમારું મેસોપોરસ નેનો-ઉત્પ્રેરક ઉત્પાદન કાર્યક્ષમતા, સરળતા અને ઓછી કિંમતમાં શ્રેષ્ઠ બનશે!

નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે: