डिमेथिल ईथर (डीएमई) रूपांतरण के लिए उत्प्रेरक की अल्ट्रासोनिक तैयारी

डिमेथिल ईथर (डीएमई) एक अनुकूल वैकल्पिक ईंधन है, जिसे मेथनॉल, सीओ से संश्लेषित किया जा सकता है2 या उत्प्रेरित के माध्यम से सिंगास। डीएमई में उत्प्रेरक रूपांतरण के लिए, शक्तिशाली उत्प्रेरक की आवश्यकता होती है। नैनो के आकार के मेसोपोरस उत्प्रेरक जैसे मेसोपोरस अम्लीय ज़ीओलाइट्स, डेकोरेटिव ज़ीओलाइट्स या नैनो आकार के धातु उत्प्रेरक जैसे एल्यूमीनियम या कॉपर डीएमई रूपांतरण में काफी सुधार कर सकते हैं। उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड अत्यधिक प्रतिक्रियाशील नैनो उत्प्रेरक की तैयारी के लिए बेहतर तकनीक है। उत्कृष्ट प्रतिक्रियाशीलता और चयनशीलता के साथ सूक्ष्म और मेसोपोरस उत्प्रेरक के उत्पादन के लिए अल्ट्रासोनिकेशन का उपयोग करने के तरीके के बारे में अधिक जानें!

प्रत्यक्ष डीएमई रूपांतरण के लिए बिफंक्शनल उत्प्रेरक

डाइमेथिल ईथर (डीएमई) का उत्पादन एक अच्छी तरह से स्थापित औद्योगिक प्रक्रिया है जिसे दो चरणों में विभाजित किया गया है: पहला, सिंगास का उत्प्रेरक हाइड्रोजनीकरण मेथनॉल (सीओ/सीओ) में2 + 3H2 → सीएच3ओह + एच2हो) और दूसरा, एसिड उत्प्रेरक पर मेथनॉल के बाद उत्प्रेरक निर्जलीकरण का उत्पादन करने के लिए (2CH3ओह → CH3ओच3 + एच2O) इस दो चरण DME संश्लेषण की प्रमुख सीमा मेथनॉल संश्लेषण के चरण के दौरान कम थर्मोडायनामिक्स से संबंधित है, जिसके परिणामस्वरूप प्रति पास कम गैस रूपांतरण (15-25%) इस प्रकार, उच्च रिसर्चर अनुपात के साथ-साथ उच्च पूंजी और परिचालन लागतें हो रही हैं।
इस थर्मोडायनामिक सीमा को दूर करने के लिए, प्रत्यक्ष डीएमई संश्लेषण काफी अधिक अनुकूल है: प्रत्यक्ष डीएमई रूपांतरण में, मेथनॉल संश्लेषण कदम एक ही रिएक्टर में निर्जलीकरण चरण के साथ मिलकर होता है
(2CO/सीओ2 + 6H2 → सीएच3ओच3 + 3H2ओ)।

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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.

अल्ट्रासोनिकेटर UIP2000hdT (2kW) फ्लो-थ्रू रिएक्टर के साथ मेसोपोरस नैनोकैटेलिस (जैसे सजाया ज़ीओलाइट्स) के सोनोकेमिकल संश्लेषण के लिए आमतौर पर उपयोग किया जाने वाला सेटअप है।

डीएमई का प्रत्यक्ष संश्लेषण प्रति कदम रूपांतरण के स्तर को 19% तक बढ़ाने की अनुमति देता है, जिसका अर्थ है डीएमई के निवेश और परिचालन उत्पादन लागत के बारे में महत्वपूर्ण लागत में कटौती। अनुमानों के आधार पर, पारंपरिक दो-चरण रूपांतरण प्रक्रिया की तुलना में प्रत्यक्ष संश्लेषण में डीएमई उत्पादन लागत में 20-30% की कमी की जाती है। प्रत्यक्ष डीएमई संश्लेषण मार्ग को संचालित करने के लिए, एक अत्यधिक कुशल हाइब्रिड द्विमान्य उत्प्रेरक प्रणाली आवश्यक है। आवश्यक उत्प्रेरक को मेथनॉल संश्लेषण और अम्लीय कार्यक्षमताओं के लिए सीओ/सीओ 2 हाइड्रोजनीकरण के लिए कार्यक्षमता की पेशकश करनी चाहिए, जो मेथनॉल के निर्जलीकरण में सहायता करते हैं । (cf. Millán एट अल 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.

बिफंक्शनल उत्प्रेरक पर सिंगास से डाइमिथाइल ईथर (डीएमई) का प्रत्यक्ष संश्लेषण।
(© Millán एट अल 2020)

पावर-अल्ट्रासाउंड का उपयोग करके डीएमई रूपांतरण के लिए अत्यधिक प्रतिक्रियाशील उत्प्रेरक का संश्लेषण

डिमेथिल ईथर रूपांतरण के लिए उत्प्रेरक की प्रतिक्रियाशीलता और चयनशीलता को अल्ट्रासोनिक उपचार के माध्यम से काफी सुधारा जा सकता है। एसिड ज़ेओलाइट्स (उदाहरण के लिए, एल्यूमिनोसिलिकेट ज़ेओलाइट एचजेडएसएम-5) और सजाए गए ज़ीओलाइट्स (उदाहरण के लिए, CuO/ZnO/Al के साथ)2हे3) मुख्य उत्प्रेरक है कि डीएमई उत्पादन के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता है।

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

क्यूओ-जेडएनओ-अल2ओ3/एचजेडएसएम-5 के हाइब्रिड सह-वर्षा-अल्ट्रासाउंड संश्लेषण का उपयोग सिंगास के सीधे कन्वर-सायन में हरे ईंधन के रूप में डाइमिथाइल ईथर के लिए किया जाता है।
अध्ययन और चित्र: खोशबिन और हाघी, 2013.]

ज़ीओलाइट्स का क्लोरीनेशन और फ्लोरियोन उत्प्रेरक अम्लता को ट्यून करने के लिए प्रभावी तरीके हैं। अबोल-फोटोह की शोध टीम द्वारा अध्ययन में दो हैलोजन प्रीकर्स (अमोनियम क्लोराइड और अमोनियम फ्लोराइड) का उपयोग करके ज़ीओलाइट्स (एच-जेडएसएम-5, एच-मोर या एच-वाई) के गर्भवती द्वारा क्लोरीनेटेड और फ्लोरिनेटेड ज़ीओलाइट उत्प्रेरक तैयार किए गए थे। अल्ट्रासोनिक विकिरण के प्रभाव का मूल्यांकन एक निश्चित बिस्तर रिएक्टर में मेथनॉल निर्जलीकरण के माध्यम से डाइमेथाइलेथर (डीएमई) के उत्पादन के लिए दोनों हैलोजन अग्रदूतों को अनुकूलित करने के लिए किया गया था। तुलनात्मक डीएमई उत्प्रेरक परीक्षण से पता चला है कि अल्ट्रासोनिक विकिरण के तहत तैयार हैलोजेनेटेड ज़ीओलाइट उत्प्रेरक डीएमई गठन के लिए उच्च प्रदर्शन दिखाते हैं। (अब्ऊल-फोटोआह एट अल., 2016)
एक अन्य अध्ययन में, अनुसंधान टीम ने डीमेथाइलेथर का उत्पादन करने के लिए एच-मोर zeolite उत्प्रेरक पर मेथनॉल के निर्जलीकरण को अंजाम देने के दौरान सामना करने वाले सभी महत्वपूर्ण अल्ट्रासोनिकेशन चर की जांच की । उनके सोनीशन eperiments के लिए, अनुसंधान टीम का इस्तेमाल किया Hielscher UP50H जांच प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर. सोनिकेटेड एच-मोर ज़ीओलाइट (मॉर्डेनाइट ज़ीओलाइट) के स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (एसईएम) इमेजिंग ने स्पष्ट किया है कि एक अल्ट्रासोनिकेशन माध्यम के रूप में उपयोग किए जाने वाले मेथनॉल अनुपचारित उत्प्रेरक की तुलना में कण आकार की सजातीयता से संबंधित सर्वोत्तम परिणाम देता है, जहां बड़े समूह और गैर-सजातीय क्लस्टर दिखाई देते हैं। इन निष्कर्षों ने प्रमाणित किया कि अल्ट्रासोनिकेशन का यूनिट सेल रिज़ॉल्यूशन पर गहरा प्रभाव पड़ता है और इसलिए मेथनॉल के निर्जलीकरण के उत्प्रेरक व्यवहार पर डाइमेथिल ईथर (डीएमई) तक। एनएच 3-टीपीडी से पता चलता है कि अल्ट्रासाउंड विकिरण ने एच-मॉर्प उत्प्रेरक की अम्लता को बढ़ाया है और इसलिए यह डीएमई गठन के लिए उत्प्रेरक प्रदर्शन है। (अब्ऊल-घेत एट अल., 2014)

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

विभिन्न मीडिया का उपयोग कर अल्ट्रासोनिक एच-मोर के एसईएम
अध्ययन और तस्वीरें: ©अबाउल-Gheit एट अल., २०१४

लगभग सभी वाणिज्यिक डीएमई विभिन्न ठोस एसिड उत्प्रेरक जैसे ज़ीओलाइट्स, सिलिका-एल्यूमिना, एल्यूमिना, अल का उपयोग करके मेथनॉल के निर्जलीकरण द्वारा उत्पादित किया जाता है2हे3-B2हे3, आदि प्रतिक्रिया का पालन करके:
2CH3आह <—> सीएच3ओच3 +एच2ओ (-22.6k jmol-1)

कोशबिन और हाघी (2013) ने क्यूओ-ज़नो-अल तैयार किया2हे3/एचजेडएसएम-5 नैनोकैटेलिस्ट एक संयुक्त सह-वर्षा-अल्ट्रासाउंड विधि के माध्यम से । अनुसंधान टीम ने पाया "कि अल्ट्रासाउंड ऊर्जा के रोजगार सह हाइड्रोजनीकरण समारोह के फैलाव पर बहुत प्रभाव पड़ता है और फलस्वरूप डीएमई संश्लेषण प्रदर्शन । अल्ट्रासाउंड सहायता प्राप्त संश्लेषित नैनोकैटेलिस्ट के स्थायित्व की जांच डीएमई प्रतिक्रिया के लिए सिंगास के दौरान की गई थी। नैनोकैटेलिस्ट तांबे की प्रजातियों पर कोक गठन के कारण प्रतिक्रिया के दौरान नगण्य गतिविधि खो देता है । [खोशबिन और हाघी, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.एक वैकल्पिक गैर-zeolite नैनो उत्प्रेरक, जो डीएमई रूपांतरण को बढ़ावा देने में भी बहुत कुशल है, एक नैनो आकार के असुरक्षित γ-एल्यूमिना उत्प्रेरक है। नैनो आकार असुरक्षित γ-एल्यूमिना सफलतापूर्वक अल्ट्रासोनिक मिश्रण के तहत वर्षा द्वारा संश्लेषित किया गया था । सोनोकेमिकल उपचार नैनो कणों संश्लेषण को बढ़ावा देता है। (cf. रहमानपोर एट अल., 2012)

अल्ट्रासोनिक रूप से तैयार नैनो उत्प्रेरक सुपीरियर क्यों हैं?

विषम उत्प्रेरक के उत्पादन के लिए अक्सर उच्च मूल्य वर्धित सामग्री जैसे कीमती धातुओं की आवश्यकता होती है। यह उत्प्रेरक को महंगा बनाता है और इसलिए, दक्षता वृद्धि के साथ-साथ उत्प्रेरक का जीवन चक्र विस्तार महत्वपूर्ण आर्थिक कारक हैं। नैनोकैटेलिस्ट्स के तैयार करने के तरीकों में, सोनोकेमिकल तकनीक को एक अत्यधिक कुशल विधि माना जाता है। अल्ट्रासाउंड की क्षमता अत्यधिक प्रतिक्रियाशील सतहों बनाने के लिए, मिश्रण में सुधार करने के लिए और बड़े पैमाने पर परिवहन को बढ़ाने के लिए यह उत्प्रेरक तैयारी और सक्रियण के लिए पता लगाने के लिए एक विशेष रूप से आशाजनक तकनीक बनाता है । यह महंगे उपकरणों और चरम स्थितियों की आवश्यकता के बिना सजातीय और बिखरे हुए नैनोकणों का उत्पादन कर सकता है।
कई शोध अध्ययनों में वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचते हैं कि अल्ट्रासोनिक उत्प्रेरक तैयारी सजातीय नैनो उत्प्रेरक के उत्पादन के लिए सबसे लाभप्रद विधि है । नैनोकैटेलिस्ट्स के तैयार करने के तरीकों में, सोनोकेमिकल तकनीक को एक अत्यधिक कुशल विधि माना जाता है। अत्यधिक प्रतिक्रियाशील सतहों को बनाने, मिश्रण में सुधार करने और बड़े पैमाने पर परिवहन बढ़ाने के लिए तीव्र सोनीशन की क्षमता उत्प्रेरक तैयारी और सक्रियण के लिए पता लगाने के लिए एक विशेष रूप से आशाजनक तकनीक बनाती है। यह महंगे उपकरणों और चरम स्थितियों की आवश्यकता के बिना सजातीय और बिखरे हुए नैनोकणों का उत्पादन कर सकता है। (सीएफ कोशबिन और हाघी, 2014)

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

सोनोकेमिकल संश्लेषण के परिणामस्वरूप एक अत्यधिक सक्रिय नैनो-संरचित CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 उत्प्रेरक होता है।
अध्ययन और चित्र: खोशबिन और हाघी, २०१३ ।

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

धातु के कणों के संशोधन पर ध्वनिक कैविटेशन के प्रभावों की योजनाबद्ध प्रस्तुति। जिंक (जेडएन) के रूप में कम पिघलने वाले बिंदु (एमपी) वाली धातुएं पूरी तरह से ऑक्सीकृत होती हैं; निकल (एनआई) और टाइटेनियम (टीआई) जैसे उच्च पिघलने वाले बिंदु वाली धातुएं सोनीशन के तहत सतह संशोधन प्रदर्शित करते हैं। एल्यूमीनियम (अल) और मैग्नीशियम (एमजी) मेसोपोरस संरचनाएं बनाते हैं। नोबेल धातुएं ऑक्सीकरण के खिलाफ उनकी स्थिरता के कारण अल्ट्रासाउंड विकिरण के लिए प्रतिरोधी हैं। धातुओं के पिघलने वाले बिंदुओं को डिग्री केल्विन (कश्मीर) में निर्दिष्ट किया जाता है।

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मेसोपोरस उत्प्रेरक के संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

उच्च प्रदर्शन नैनो उत्प्रेरक के संश्लेषण के लिए सोनोकेमिकल उपकरण किसी भी आकार में आसानी से उपलब्ध है – कॉम्पैक्ट लैब अल्ट्रासोनिकेटर से पूरी तरह से औद्योगिक अल्ट्रासोनिक रिएक्टरों तक। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स उच्च शक्ति वाले अल्ट्रासोनिकेटर डिजाइन, निर्माण और वितरित करता है। सभी अल्ट्रासोनिक सिस्टम जर्मनी के टेल्टो में मुख्यालय में बनाए जाते हैं और दुनिया भर में वहां से वितरित किए जाते हैं।
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर के परिष्कृत हार्डवेयर और स्मार्ट सॉफ्टवेयर विश्वसनीय संचालन, प्रजनन योग्य परिणामों के साथ-साथ उपयोगकर्ता-मित्रता की गारंटी देने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। हिल्स्चर अल्ट्रासोनिकेटर मजबूत और विश्वसनीय हैं, जो भारी शुल्क शर्तों के तहत स्थापित और संचालित होने की अनुमति देता है। ऑपरेशनल सेटिंग्स को सहज मेनू के माध्यम से आसानी से एक्सेस और डायल किया जा सकता है, जिसे डिजिटल कलर टच-डिस्प्ले और ब्राउज़र रिमोट कंट्रोल के माध्यम से एक्सेस किया जा सकता है। इसलिए, शुद्ध ऊर्जा, कुल ऊर्जा, आयाम, समय, दबाव और तापमान जैसी सभी प्रसंस्करण स्थितियां स्वचालित रूप से निर्मित एसडी-कार्ड पर दर्ज की जाती हैं। यह आपको पिछले सोनीशन रन को संशोधित और तुलना करने और नैनो-उत्प्रेरक के संश्लेषण और कार्यात्मकता को उच्चतम दक्षता में अनुकूलित करने की अनुमति देता है।
Hielscher अल्ट्रासोनिक्स सिस्टम का उपयोग दुनिया भर में सोनोकेमिकल संश्लेषण प्रक्रियाओं के लिए किया जाता है और उच्च गुणवत्ता वाले ज़ीओलाइट नैनो-उत्प्रेरक के संश्लेषण के साथ-साथ ज़ीओलाइट डेरिवेटिव के संश्लेषण के लिए विश्वसनीय साबित होते हैं। Hielscher औद्योगिक अल्ट्रासोनिकेटर आसानी से निरंतर आपरेशन (24/7/365) में उच्च आयाम चला सकते हैं । 200μm तक के आयामों को मानक सोनोटरोड (अल्ट्रासोनिक प्रोब/सींग) के साथ आसानी से लगातार उत्पन्न किया जा सकता है। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोटरोड उपलब्ध हैं। उनकी मजबूती और कम रखरखाव के कारण, हमारे अल्ट्रासोनिकेटर आमतौर पर भारी शुल्क अनुप्रयोगों और मांग वाले वातावरण में स्थापित होते हैं।
सोनोकेमिकल संश्लेषण, कार्यात्मकता, नैनो-स्ट्रक्चरिंग और डीग्ग्लोमेरेशन के लिए हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर पहले से ही वाणिज्यिक पैमाने पर दुनिया भर में स्थापित हैं। अपने नैनो उत्प्रेरक विनिर्माण प्रक्रिया पर चर्चा करने के लिए अब हमसे संपर्क करें! हमारे अच्छी तरह से अनुभवी कर्मचारियों को सोनोकेमिकल संश्लेषण मार्ग, अल्ट्रासोनिक सिस्टम और मूल्य निर्धारण के बारे में अधिक जानकारी साझा करने में खुशी होगी!
अल्ट्रासोनिक संश्लेषण विधि के लाभ के साथ, अन्य उत्प्रेरक संश्लेषण प्रक्रियाओं की तुलना में आपका मेसोपोरस नैनो-उत्प्रेरक उत्पादन दक्षता, सादगी और कम लागत में उत्कृष्टता प्राप्त करेगा!

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूम प्रवाह की दर अनुशंसित उपकरणों
1 से 500 एमएल 10 से 200 मील / मिनट UP100H
10 से 2000 मील 20 से 400 एमएल / मिनट UP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल 0.2 से 4 एल / मिनट UIP2000hdT
10 से 100 एल 2 से 10 एल / मिनट UIP4000hdT
एन.ए. 10 से 100 एल / मिनट UIP16000
एन.ए. बड़ा के समूह UIP16000

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कृपया अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर, अनुप्रयोगों और कीमत के बारे में अतिरिक्त जानकारी का अनुरोध करने के लिए नीचे दिए गए फॉर्म का उपयोग करें। हम आपके साथ आपकी प्रक्रिया पर चर्चा करने और आपकी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एक अल्ट्रासोनिक सिस्टम पेश करने के लिए खुश होंगे!









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

डॉ Andreeva-Bäumler, Bayreuth विश्वविद्यालय, के साथ काम कर रहा है अल्ट्रासोनिकेटर यूआईपी1000एचडीटी बेहतर उत्प्रेरक प्राप्त करने के लिए धातुओं की नैनो-संरचना पर।


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

Hielscher Ultrasonics प्रयोगशाला, पायलट और औद्योगिक पैमाने पर अनुप्रयोगों, फैलाव, पायसीकरण और निष्कर्षण मिश्रण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक समरूपता का निर्माण करता है ।



साहित्य/संदर्भ


जानने के योग्य तथ्य

ईंधन के रूप में डिमेथिल ईथर (डीएमई)

डाइमेथिल ईथर के प्रमुख परिकल्पित उपयोगों में से एक एलपीजी (तरल प्रोपेन गैस) में प्रोपेन के विकल्प के रूप में इसका आवेदन है, जिसका उपयोग घरों और उद्योग में वाहनों के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है। प्रोपेन ऑटोगैस में, डिमेथिल ईथर का उपयोग ब्लेंडस्टॉक के रूप में भी किया जा सकता है।
इसके अलावा, डीएमई डीजल इंजन और गैस टर्बाइनों के लिए एक आशाजनक ईंधन भी है। डीजल इंजनों के लिए, 40-53 की सेटेन संख्या के साथ पेट्रोलियम से डीजल ईंधन की तुलना में 55 की उच्च सेटेन संख्या अत्यधिक लाभप्रद है। डीजल इंजन को डिमेथिल ईथर जलाने में सक्षम बनाने के लिए केवल मध्यम संशोधन आवश्यक हैं। इस छोटे कार्बन चेन यौगिक की सादगी दहन के दौरान कण पदार्थ के बहुत कम उत्सर्जन की ओर जाता है। इन कारणों के साथ-साथ सल्फर-मुक्त होने के साथ-साथ, डिमेथिल ईथर यूरोप (EURO5), अमेरिका (अमेरिका 2010), और जापान (2009 जापान) में सबसे कड़े उत्सर्जन नियमों को भी पूरा करता है।


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.

हिल्स्चर अल्ट्रासोनिक्स उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक होमोजेनाइजर्स से बनाती है प्रयोगशाला सेवा मेरे औद्योगिक आकार।