Ultraschall Virbereedung vu Katalysatoren fir Dimethyl Ether (DME) Konversioun

Dimethylether (DME) ass e favorablen alternativen Brennstoff, deen aus Methanol, CO synthetiséiert ka ginn2 oder Syngas duerch Katalyse. Fir déi katalytesch Konversioun op DME si mächteg Katalysatoren noutwendeg. Nanogréisst mesoporéis Katalysatoren wéi mesoporéis sauer Zeoliten, dekoréiert Zeoliten oder Nano-Gréisst Metallkatalysatoren wéi Aluminium oder Kupfer kënnen d'DEME Konversioun bedeitend verbesseren. Héichintensiv Ultraschall ass déi super Technik fir d'Virbereedung vun héich reaktiven Nano-Katalysatoren. Léiert méi iwwer wéi Dir Ultraschall fir d'Produktioun vu mikro- a mesoporöse Katalysatoren mat exzellenter Reaktivitéit a Selektivitéit benotzt!

Bifunktionell Katalysatoren fir Direct DME Conversion

D'Produktioun vun Dimethylether (DME) ass e gutt etabléierten industrielle Prozess deen an zwee Schrëtt opgedeelt ass: éischtens déi katalytesch Hydrogenéierung vu Syngas a Methanol (CO / CO2 + 3H2 → CH3OH + H.2HO) an zweetens eng spéider katalytesch Dehydratioun vum Methanol iwwer sauer Katalysatoren fir ze produzéieren (2CH3OH → CH3OCH3 + H2O). Déi grouss Begrenzung vun dëser Zwee-Schrëtt DME Synthese ass verbonne mat der gerénger Thermodynamik wärend der Phas vun der Methanolsynthese, wat zu enger gerénger Gas Konversioun pro Pass (15-25%) resultéiert. Doduerch kommen héich Recirkulatiounsverhältnisser souwéi héich Kapital- a Betribskäschte vir.
Fir dës thermodynamesch Begrenzung ze iwwerwannen, ass déi direkt DME Synthese wesentlech méi gënschteg: An der direkter DME Konversioun ass de Methanol Synthesestuf gekoppelt mam Dehydratiounsstuf an engem eenzege Reaktor
(2 CO / CO2 + 6H2 → CH3OCH3 + 3H2O).

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


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.

Den Ultraschall UIP2000hdT (2kW) mam Flow-Through Reaktor ass en allgemeng benotzten Setup fir déi sonochemesch Synthese vu mesoporösen Nanokatalysatoren (zB dekoréiert Zeoliten).

Déi direkt Synthese vun DME erlaabt et den Niveau vun der Konversioun pro Schrëtt ze erhéijen, bis zu 19%, wat bedeitend bedeitend Käschtereduktiounen iwwer d'Investitioun an operationell Produktiounskäschte vun DME bedeit. Baséierend op Schätzunge ginn d'DEME Produktiounskäschte bei der direkter Synthese ëm 20-30% reduzéiert am Verglach zum konventionellen Zwee-Schrëtt Konversiounsprozess. Fir den direkten DME Synthese Wee ze bedreiwen, ass en héich effizienten hybride bifunktionnelle katalytesche System noutwendeg. Den erfuerene Katalysator muss d'Funktionalitéit fir CO / CO2 Hydrogenatioun fir d'Methanol Synthese an déi sauer Funktionalitéiten ubidden, déi d'Dehydratioun vum Methanol hëllefen. (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.

Direkte Synthese vun Dimethylether (DME) aus Syngas op bifunktionnellen Katalysator.
(© Millán et al. 2020)

Synthese vun héichreaktive Katalysatoren fir DME Konversioun mat Power-Ultraschall

D'Reaktivitéit an d'Selektivitéit vu Katalysatoren fir Dimethylether Konversioun kënne wesentlech verbessert ginn iwwer Ultraschallbehandlung. Zeolit wéi Sauerzeolit (zB Aluminosilikatzeolit HZSM-5) an dekoréiert Zeolit (zB mat CuO/ZnO/Al2O3) sinn d'Haaptkatalysatoren déi erfollegräich fir DME Produktioun benotzt ginn.

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

Hybrid Co-Ausfällung-Ultraschall Synthese vu CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 benotzt fir direkt Konversioun vu Syngas op Dimethylether als grénge Brennstoff.
Studie a Bild: Khoshbin a Haghighi, 2013.]

Chloréierung a Fluoréierung vun Zeoliten sinn effektiv Methoden fir déi katalytesch Aciditéit ofzestëmmen. Déi chloréiert a fluoréiert Zeolitkatalysatoren goufen virbereet vun der Imprägnatioun vun Zeoliten (H-ZSM-5, H-MOR oder HY) mat zwee Halogen Virgänger (Ammoniumchlorid an Ammoniumfluorid) an der Studie vum Fuerschungsteam vun Aboul-Fotouh. Den Afloss vun der Ultraschallbestrahlung gouf bewäert fir béid Halogen Virgänger fir d'Produktioun vun Dimethylether (DME) iwwer Methanol Dehydratioun an engem fixen Bettreaktor ze optimiséieren. Comparative DME Katalyseprozess huet verroden datt déi halogenéiert Zeolit Katalysatoren, déi ënner Ultraschall Bestralung virbereet goufen, méi héich Leeschtung fir DME Bildung weisen. (Aboul-Fotouh et al., 2016)
An enger anerer Studie huet d'Fuerschungsteam all wichteg Ultraschallvariabelen ënnersicht wärend der Dehydratioun vu Methanol op H-MOR Zeolit Katalysatoren fir Dimethylether ze produzéieren. Fir hir Sonication Eperimenter huet d'Fuerschungsteam de Hielscher UP50H Sonde-Typ Ultraschall. Scannen Elektronenmikroskop (SEM) Imaging vum sonikéierten H-MOR Zeolit (Mordenite Zeolit) hu gekläert datt Methanol u sech als Ultraschallmedium benotzt gëtt déi bescht Resultater iwwer d'Homogenitéit vu Partikelgréissten am Verglach zum onbehandelte Katalysator, wou grouss Agglomerate an net -homogen Cluster erschéngen. Dës Befunde zertifizéiert datt d'Ultraschall en déiwen Effekt op d'Eenheet Zell Resolutioun huet an dofir op dat katalytescht Verhalen vun der Dehydratioun vu Methanol op Dimethylether (DME). NH3-TPD weist datt Ultraschallbestralung d'Aciditéit vum H-MOR Katalysator verbessert huet an dofir ass et katalytesch Leeschtung fir DME Bildung. (Aboul-Gheit et al., 2014)

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

SEM vun ultrasonicated H-MOR mat verschiddene Medien
Studie a Biller: © Aboul-Gheit et al., 2014

Bal all kommerziell DME gëtt produzéiert duerch Dehydratioun vu Methanol mat verschiddene Festsauerkatalysatoren wéi Zeoliten, Sillica-Aluminiumoxid, Aluminiumoxid, Al2O3-B2O3, etc. duerch folgend Reaktioun:
2CH3OH <—> CH3OCH3 +H.2O (-22,6k jmol-1) Fir

Koshbin an Haghighi (2013) hunn de CuO – ZnO – Al virbereet2O3/HZSM-5 Nanokatalysatoren iwwer eng kombinéiert Co-Nidderschlag – Ultraschall Method. D'Fuerschungsteam huet festgestallt "datt d'Benotzung vun Ultraschall Energie en groussen Afloss op d'Dispersioun vun der CO Hydrogenatiounsfunktioun an doduerch op der DME Synthese Leeschtung huet. D'Haltbarkeet vum Ultraschall assistéierte synthetiséierte Nanokatalysator gouf wärend de Syngas zur DME Reaktioun ënnersicht. Den Nanokatalysator verléiert vernoléisseg Aktivitéit am Laf vun der Reaktioun wéinst der Kockbildung op Kupferarten. [Khoshbin a Haghighi, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.En alternative Net-Zeolit Nano-Katalysator, deen och ganz effizient ass fir d'DEME Konversioun ze promoten, ass en nano-Gréisst poröse γ-Alumina Katalysator. Nano-Gréisst porös γ-Alumina gouf erfollegräich synthetiséiert duerch Nidderschlag ënner Ultraschallmëschung. Déi sonochemesch Behandlung fördert d'Nanopartikelsynthese. (cf. Rahmanpour et al., 2012)

Firwat Sinn Ultraschall Preparéiert Nano-Katalysatoren Superior?

Fir d'Produktioun vun heterogenen Katalysatoren sinn dacks héich wäertvoll Materialien wéi Edelmetaller erfuerderlech. Dëst mécht Katalysatoren deier an dofir sinn d'Effizienzverbesserung souwéi d'Liewenszyklusverlängerung vun de Katalysatoren wichteg wirtschaftlech Faktoren. Ënnert Virbereedungsmethoden vun Nanokatalysatoren gëtt déi sonochemesch Technik als eng héich effizient Method ugesinn. D'Kapazitéit vum Ultraschall fir héich reaktiv Uewerflächen ze kreéieren, d'Mëschung ze verbesseren an de Massentransport ze erhéijen mécht et eng besonnesch verspriechend Technik fir z'erklären fir Katalysator Virbereedung an Aktivéierung. Et kann homogen a verspreet Nanopartikel produzéieren ouni deier Instrumenter an extrem Bedéngungen ze brauchen.
A verschiddene Fuerschungsstudien kommen d'Wëssenschaftler zum Schluss datt d'Ultraschallkatalysatorpräparatioun déi avantagéisst Method ass fir d'Produktioun vun homogene Nanokatalysatoren. Ënnert Virbereedungsmethoden vun Nanokatalysatoren gëtt déi sonochemesch Technik als eng héich effizient Method ugesinn. D'Kapazitéit vun der intensiver Sonikatioun fir héich reaktiv Uewerflächen ze kreéieren, d'Mëschung ze verbesseren an de Massentransport ze erhéijen mécht et eng besonnesch verspriechend Technik fir z'erklären fir Katalysator Virbereedung an Aktivéierung. Et kann homogen a verspreet Nanopartikel produzéieren ouni deier Instrumenter an extrem Bedéngungen ze brauchen. (cf. Koshbin an Haghighi, 2014)

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

Déi sonochemesch Synthese resultéiert an engem héich aktive Nano-strukturéierte CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 Katalysator.
Studie a Bild: Khoshbin a 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!)

Schematesch Presentatioun vun den Effekter vun der akustescher Kavitatioun op der Modifikatioun vun Metallpartikelen. Metaller mat engem nidderegen Schmelzpunkt (MP) wéi Zénk (Zn) gi komplett oxidéiert; Metaller mat engem héije Schmelzpunkt wéi Néckel (Ni) an Titan (Ti) weisen Uewerflächemodifikatioun ënner Sonikatioun. Aluminium (Al) a Magnesium (Mg) bilden mesoporéis Strukturen. Nobelmetaller si resistent géint Ultraschallbestralung wéinst hirer Stabilitéit géint Oxidatioun. D'Schmelzpunkte vun de Metalle sinn a Grad Kelvin (K) spezifizéiert.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Héich Performance Ultraschaller fir d'Synthese vu mesoporöse Katalysatoren

Sonochemesch Ausrüstung fir d'Synthese vun héich performante Nano-Katalysatoren ass einfach an all Gréisst verfügbar – vu kompakten Labo Ultraschaller bis vollindustriellen Ultraschallreaktoren. Hielscher Ultrasonics designt, fabrizéiert a verdeelt High-Power Ultrasonicatoren. All Ultraschallsystemer ginn am Sëtz zu Teltow, Däitschland gemaach a vun do aus der ganzer Welt verdeelt.
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Déi raffinéiert Hardware a Smart Software vun Hielscher Ultraschaller sinn entwéckelt fir zouverlässeg Operatioun, reproduzéierbar Resultater souwéi Benotzerfrëndlechkeet ze garantéieren. D'Hielscher Ultraschaller si robust an zouverlässeg, wat et erlaabt ze installéieren an ze bedreiwen ënner schwéiere Bedéngungen. Operatiouns Astellunge kënne liicht zougänglech sinn an iwwer den intuitive Menü gewielt ginn, deen iwwer digital Faarf Touch-Display a Browser Fernbedienung zougänglech ass. Dofir ginn all Veraarbechtungskonditioune wéi Netto Energie, Total Energie, Amplitude, Zäit, Drock an Temperatur automatesch op enger agebauter SD Kaart opgeholl. Dëst erlaabt Iech déi vireg Sonikéierungslinnen z'iwwerpréiwen an ze vergläichen an d'Synthese an d'Funktionaliséierung vun Nano-Katalysatoren op déi héchst Effizienz ze optimiséieren.
Hielscher Ultrasonics Systemer gi weltwäit fir sonochemesch Syntheseprozesser benotzt a si bewisen als zouverléisseg fir d'Synthese vun héichqualitativen Zeolit Nano-Katalysatoren souwéi Zeolit Derivate. Hielscher industriell Ultraschaller kënnen einfach héich Amplituden a kontinuéierlecher Operatioun lafen (24/7/365). Amplituden vu bis zu 200µm kënne ganz einfach kontinuéierlech mat Standard Sonotroden generéiert ginn (Ultraschallproben / Hénger). Fir nach méi héich Amplituden sinn personaliséiert Ultraschall Sonotroden verfügbar. Wéinst hirer Robustheet an dem nidderegen Ënnerhalt sinn eis Ultraschaller allgemeng fir schwéier Aufgaben an an exigent Ëmfeld installéiert.
Hielscher Ultraschallveraarbechter fir sonochemesch Synthes, Funktionaliséierung, Nanostrukturéierung an Deagglomeratioun si scho weltwäit op kommerzieller Skala installéiert. Kontaktéiert eis elo fir Ären Nano-Katalysator Produktiounsprozess ze diskutéieren! Eist gutt erfuerent Personal wäert frou sinn méi Informatioun iwwer de sonochemesche Synthesewee, Ultraschallsystemer a Präisser ze deelen!
Mam Virdeel vun der Ultraschall Synthesemethod wäert Är mesoporéis Nano-Katalysator Produktioun excelléieren an Effizienz, Einfachheet an niddrege Käschten am Verglach mat anere Katalysator Syntheseprozesser!

D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

W.e.g. benotzt d'Form hei ënnen fir zousätzlech Informatiounen iwwer Ultrasonic Prozessoren, Uwendungen a Präis ze froen. Mir freeën eis Äre Prozess mat Iech ze diskutéieren an Iech en Ultrasonic System unzebidden, deen Är Ufuerderungen entsprécht!










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

Dr. Andreeva-Bäumler, Universitéit vu Bayreuth, schafft mat der Ultraschall UIP1000hdT iwwer Nanostrukturéierung vu Metaller fir super Katalysatoren ze kréien.


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

Hielscher Ultrasonics fabrizéiert performant Ultraschall-Homogeniséierer fir Uwendungen, Dispersioun, Emulgatioun an Extraktioun am Labo, Pilot an industrieller Skala ze vermëschen.



Literatur / Referenzen


Fakten Wësse wat weess

Dimethyl Ether (DME) als Brennstoff

Ee vun de grousse virgesinn Notze vun Dimethylether ass hir Uwendung als Ersatz fir Propan am LPG (flëssege Propangas), deen als Brennstoff fir Gefierer, an de Stéit an der Industrie benotzt gëtt. A Propan Autogas kann Dimethylether och als Mëschung benotzt ginn.
Ausserdeem ass DME och e verspriechende Brennstoff fir Dieselmotoren a Gasturbinen. Fir Dieselmotoren ass déi héich Cetanzuel vu 55, am Verglach mat där vum Diesel Brennstoff aus Petrol mat Cetanzuelen vun 40–53, héich avantagéis. Nëmme mëttelméisseg Ännerunge sinn noutwendeg fir en Dieselmotor Dimethylether ze verbrennen. D'Einfachheet vun dëser kuerzer Kuelestoffkettenverbindung féiert wärend der Verbrennung zu ganz nidderegen Emissioune vu Partikelen. Aus dëse Grënn souwéi schwiefelfrei, entsprécht Dimethylether och déi strengste Emissiounsreglementer an Europa (EURO5), US (US 2010), a Japan (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 fabrizéiert performant Ultraschall Homogeniséierer aus Labo ze industriell Gréisst.