Hielscher Ultrasonics
Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.
Zvaniet mums: +49 3328 437-420
Nosūtiet mums e-pastu: info@hielscher.com

Katalizatoru ultraskaņas sagatavošana dimetilētera (DME) pārveidošanai

Dimetilēteris (DME) ir labvēlīga alternatīva degviela, ko var sintezēt no metanola, CO2 vai singas, izmantojot katalīzi. Katalītiskai pārveidošanai par DME ir nepieciešami spēcīgi katalizatori. Nano izmēra mezopori katalizatori, piemēram, mezoporozi skābie ceolīti, dekorēti ceolīti vai nanoizmēra metāla katalizatori, piemēram, alumīnijs vai varš, var ievērojami uzlabot DME pārveidošanu. Augstas intensitātes ultraskaņa ir augstākā metode ļoti reaktīvu nano-katalizatoru sagatavošanai. Uzziniet vairāk par to, kā izmantot ultrasonication mikro- un mezoporu katalizatoru ražošanai ar lielisku reaktivitāti un selektivitāti!

Bifunkcionāli katalizatori tiešai DME pārveidošanai

Dimetilētera (DME) ražošana ir vispāratzīts rūpniecisks process, kas ir sadalīts divos posmos: pirmkārt, singāzes katalītiskā hidrogenēšana metanolā (CO / CO2 + 3H2 → CH3AK + H2HO) un, otrkārt, sekojoša metanola katalītiskā dehidratācija virs skābes katalizatoriem, lai iegūtu (2CH3AK → CH3OČS3 + H2O). Šīs divpakāpju DME sintēzes galvenais ierobežojums ir saistīts ar zemo termodinamiku metanola sintēzes fāzē, kas rada zemu gāzes konversiju uz vienu caurlaidi (15-25%). Tādējādi rodas augsti recirkulācijas rādītāji, kā arī augstas kapitāla un darbības izmaksas.
Lai pārvarētu šo termodinamisko ierobežojumu, tiešā DME sintēze ir ievērojami labvēlīgāka: tiešā DME pārveidošanā metanola sintēzes solis tiek savienots ar dehidratācijas soli vienā reaktorā
(2CO / CO2 + 6H2 → CH3OČS3 + 3H2O).

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Nano-katalizatori, piemēram, funkcionāli ceolīti, tiek veiksmīgi sintezēti ar ultraskaņu. Funkcionalizēti nanostrukturēti skābie ceolīti - sintezēti sonoķīmiskos apstākļos - dod augstākus dimetilētera (DME) konversijas rādītājus.

Ultrasonicator UIP2000hdT (2kW) ar caurplūdes reaktoru ir plaši izmantots iestatījums mezoporu nanokatalizatoru (piemēram, dekorētu ceolītu) sonoķīmiskai sintēzei.

DME tiešā sintēze ļauj palielināt konversijas līmeni vienā solī līdz 19%, kas nozīmē ievērojamu izmaksu samazinājumu attiecībā uz DME ieguldījumu un darbības ražošanas izmaksām. Pamatojoties uz aplēsēm, DME ražošanas izmaksas tiešajā sintēzē tiek samazinātas par 20-30%, salīdzinot ar parasto divpakāpju pārveidošanas procesu. Lai darbotos tiešais DME sintēzes ceļš, ir nepieciešama ļoti efektīva hibrīda bifunkcionāla katalītiskā sistēma. Nepieciešamajam katalizatoram jāpiedāvā CO / CO2 hidrogenēšanas funkcionalitāte metanola sintēzei un skābās funkcijas, kas palīdz metanola dehidratācijai. (sk. Millán et al. 2020)

Dimetilētera (DME) tiešai sintēzei nepieciešami ļoti reaktīvi, bifunkcionāli katalizatori. Ultraskaņas katalizatora sintēze ļauj izveidot ļoti efektīvus nano strukturētus mezoporu katalizatorus, piemēram, funkcionalizētus skābos ceolītus, lai nodrošinātu izcilus katalītiskās reakcijas rezultātus.

Dimetilētera (DME) tieša sintēze no singas uz bifunkcionāla katalizatora.
© ( Millán et al. 2020)

Ļoti reaktīvu katalizatoru sintēze DME pārveidošanai, izmantojot jaudas ultraskaņu

Katalizatoru reaktivitāti un selektivitāti dimetilētera pārveidošanai var ievērojami uzlabot, izmantojot ultraskaņas apstrādi. Ceolīti, piemēram, skābie ceolīti (piemēram, aluminosilikāta ceolīts HZSM-5) un dekorēti ceolīti (piemēram, ar CuO/ZnO/Al2O3) ir galvenie katalizatori, ko veiksmīgi izmanto DME ražošanā.

Ultraskaņas ko-nokrišņi ļauj ražot ļoti efektīvus CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 nano-katalizatorus

CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 hibrīda ko-nokrišņu-ultraskaņas sintēze, ko izmanto singas tiešā konverģencē ar dimetilēteri kā zaļo degvielu.
Pētījums un attēls: Khoshbin un Haghighi, 2013.]

Ceolītu hlorēšana un fluorēšana ir efektīvas metodes katalītiskā skābuma regulēšanai. Hlorētie un fluorētie ceolīta katalizatori tika sagatavoti, sterilizējot ceolītus (H-ZSM-5, H-MOR vai H-Y), izmantojot divus halogēna prekursorus (amonija hlorīdu un amonija fluorīdu) Aboul-Fotouh pētnieku grupas pētījumā. Ultraskaņas apstarošanas ietekme tika novērtēta, lai optimizētu abus halogēna prekursorus dimetilētera (DME) ražošanai, izmantojot metanola dehidratāciju fiksētā slāņa reaktorā. Salīdzinošais DME katalīzes pētījums atklāja, ka halogenētie ceolīta katalizatori, kas sagatavoti ultraskaņas apstarošanai, uzrāda augstāku veiktspēju DME veidošanai. (Aboul-Fotouh et al., 2016)
Citā pētījumā pētnieku grupa pētīja visus svarīgos ultrasonication mainīgos, kas radās, veicot metanola dehidratāciju uz H-MOR ceolīta katalizatoriem, lai ražotu dimetilēteri. Ultraskaņas apstrādei pētnieku komanda izmantoja Hielscher UP50H zondes tipa ultrasonikators. Skenēšanas elektronu mikroskops (SEM) ultraskaņas H-MOR ceolīta (Mordenite ceolite) attēlveidošana ir noskaidrojusi, ka metanols pats par sevi, ko izmanto kā ultrasonikācijas vidi, dod vislabākos rezultātus attiecībā uz daļiņu izmēru viendabīgumu, salīdzinot ar neapstrādāto katalizatoru, kur parādījās lieli aglomerāti un nehomogēnas kopas. Šie atklājumi apstiprināja, ka ultrasonication ir dziļa ietekme uz vienības šūnu izšķirtspēju un līdz ar to uz katalītisko uzvedību, kas saistīta ar metanola dehidratāciju uz dimetilēteri (DME). NH3-TPD parāda, ka ultraskaņas apstarošana ir uzlabojusi H-MOR katalizatora skābumu, un tāpēc tā ir katalītiskā veiktspēja DME veidošanai. (Aboul-Gheit et al., 2014)

H-MOR (mordenīta ceolīta) katalizatora ultrasonication deva ļoti reaktīvu nano-katalizatoru DME pārveidošanai.

Ultrasonicated H-MOR SEM, izmantojot dažādus materiālus
Pētījums un attēli: ©Aboul-Gheit et al., 2014

Gandrīz visu komerciālo DME ražo metanola dehidratācija, izmantojot dažādus cietskābju katalizatorus, piemēram, ceolītus, sillica–alumīnija oksīdu, alumīnija oksīdu, Al2O3–B2O3, u.c. ar šādu reakciju:
2CH3AK <—> CH3OČS3 +H2O(-22,6k jmol-1)

Koshbin un Haghighi (2013) sagatavoja CuO–ZnO–Al2O3/HZSM-5 nanokatalizatori, izmantojot kombinētu ko-nokrišņu-ultraskaņas metodi. Pētnieku komanda atklāja, ka "ultraskaņas enerģijas izmantošanai ir liela ietekme uz CO hidrogenēšanas funkcijas izkliedi un līdz ar to arī DME sintēzes veiktspēju. Ultraskaņas atbalstītā sintezētā nanokatalizatora izturība tika pētīta syngas un DME reakcijas laikā. Nanokatalizators reakcijas gaitā zaudē niecīgu aktivitāti, jo kokss veidojas uz vara sugām." [Khoshbin un Haghighi, 2013.]

Ultrasoniski nogulsnēts gamma-Al2O3 nano-katalizators, kas parāda augstu efektivitāti DME konversijā.Alternatīvs ne-ceolīta nano-katalizators, kas arī ir ļoti efektīvs DME pārveidošanas veicināšanā, ir nano izmēra porains γ-alumīnija oksīda katalizators. Nano izmēra porains γ-alumīnija oksīds tika veiksmīgi sintezēts ar nokrišņiem ultraskaņas sajaukšanā. Sonoķīmiskā apstrāde veicina nano daļiņu sintēzi. (sal. ar Rahmanpour et al., 2012)

Kāpēc ultrasoniski sagatavoti Nano-katalizatori ir pārāki?

Neviendabīgu katalizatoru ražošanai bieži ir nepieciešami materiāli ar augstu pievienoto vērtību, piemēram, dārgmetāli. Tas sadārdzina katalizatorus, un tāpēc efektivitātes uzlabošana, kā arī katalizatoru dzīves cikla pagarināšana ir svarīgi ekonomiskie faktori. Starp nanokatalizatoru sagatavošanas metodēm sonochemical tehnika tiek uzskatīta par ļoti efektīvu metodi. Ultraskaņas spēja radīt ļoti reaktīvas virsmas, uzlabot sajaukšanu un palielināt masu transportu padara to par īpaši daudzsološu tehniku, lai izpētītu katalizatora sagatavošanu un aktivizēšanu. Tas var radīt viendabīgas un izkliedētas nanodaļiņas bez nepieciešamības pēc dārgiem instrumentiem un ekstremāliem apstākļiem.
Vairākos pētījumos zinātnieki secina, ka ultraskaņas katalizatora sagatavošana ir visizdevīgākā metode viendabīgu nano-katalizatoru ražošanai. Starp nanokatalizatoru sagatavošanas metodēm sonochemical tehnika tiek uzskatīta par ļoti efektīvu metodi. Intensīvas ultraskaņas apstrādes spēja radīt ļoti reaktīvas virsmas, uzlabot sajaukšanu un palielināt masu transportēšanu padara to par īpaši daudzsološu tehniku, lai izpētītu katalizatora sagatavošanu un aktivizēšanu. Tas var radīt viendabīgas un izkliedētas nanodaļiņas bez nepieciešamības pēc dārgiem instrumentiem un ekstremāliem apstākļiem. (sk. Koshbin un Haghighi, 2014)

Ultraskaņas katalizatora sagatavošana rada izcilus mezoporus nanokatalizatorus dimetilētera (DME) pārveidošanai

Sonoķīmiskās sintēzes rezultātā tiek iegūts ļoti aktīvs nano strukturēts CuO–ZnO–Al2O3/HZSM-5 katalizators.
Pētījums un attēls: Khoshbin un Haghighi, 2013. gads.

Lieljaudas ultrasonatori, piemēram, UIP1000hdT, tiek izmantoti ļoti porainu metālu un mezoporu nano-katalizatoru nanostrukturēšanai. (Noklikšķiniet, lai palielinātu!)

Shematisks akustiskās kavitācijas efektu attēlojums uz metāla daļiņu modifikāciju. Metāli ar zemu kušanas temperatūru (MP) kā cinks (Zn) ir pilnīgi oksidēti; metāliem ar augstu kušanas temperatūru, piemēram, niķeli (Ni) un titānu (Ti), ultraskaņas apstākļos piemīt virsmas modifikācija. Alumīnijs (Al) un magnijs (Mg) veido mezoporu struktūras. Nobela metāli ir izturīgi pret ultraskaņas apstarošanu, pateicoties to stabilitātei pret oksidāciju. Metālu kušanas punkti ir norādīti Kelvina (K) grādos.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Augstas veiktspējas ultrasonikatori mezoporu katalizatoru sintēzei

Sonochemical iekārtas augstas veiktspējas nano-katalizatoru sintēzei ir viegli pieejamas jebkurā izmērā – no kompaktiem laboratorijas ultrasonikatoriem līdz pilnībā rūpnieciskiem ultraskaņas reaktoriem. Hielscher Ultrasonics projektē, ražo un izplata lieljaudas ultrasonatorus. Visas ultraskaņas sistēmas tiek izgatavotas galvenajā mītnē Teltovā, Vācijā un izplatītas no turienes visā pasaulē.
Hielscher ultrasonikatorus var attālināti kontrolēt, izmantojot pārlūka vadību. Ultraskaņas parametrus var uzraudzīt un precīzi pielāgot procesa prasībām.Hielscher ultrasonikatoru izsmalcinātā aparatūra un viedā programmatūra ir izstrādāta, lai garantētu uzticamu darbību, reproducējamus rezultātus, kā arī lietotājdraudzīgumu. Hielscher ultrasonikatori ir izturīgi un uzticami, kas ļauj uzstādīt un darbināt lieljaudas apstākļos. Darbības iestatījumiem var viegli piekļūt un tos var izsaukt, izmantojot intuitīvu izvēlni, kurai var piekļūt, izmantojot digitālo krāsu skārienekrānu un pārlūkprogrammas tālvadības pulti. Tāpēc visi apstrādes apstākļi, piemēram, neto enerģija, kopējā enerģija, amplitūda, laiks, spiediens un temperatūra, tiek automātiski ierakstīti iebūvētajā SD kartē. Tas ļauj pārskatīt un salīdzināt iepriekšējos ultraskaņas braucienus un optimizēt nano-katalizatoru sintēzi un funkcionalizāciju līdz augstākajai efektivitātei.
Hielscher Ultrasonics sistēmas tiek izmantotas visā pasaulē sonochemical sintēzes procesiem, un ir pierādīts, ka tās ir uzticamas augstas kvalitātes ceolīta nano-katalizatoru, kā arī ceolīta atvasinājumu sintēzei. Hielscher rūpnieciskie ultrasonikatori var viegli darbināt augstas amplitūdas nepārtrauktā darbībā (24/7/365). Amplitūdas līdz 200 μm var viegli nepārtraukti ģenerēt ar standarta sonotrodes (ultraskaņas zondes / ragi). Vēl augstākām amplitūdām ir pieejami pielāgoti ultraskaņas sonotrodes. Sakarā ar to izturību un zemu apkopi, mūsu ultrasonikatori parasti tiek uzstādīti lieljaudas lietojumiem un prasīgā vidē.
Hielscher ultraskaņas procesori sonochemical syntheses, funkcionalizācijai, nano-strukturēšanai un deagglomerācijai jau ir uzstādīti visā pasaulē komerciālā mērogā. Sazinieties ar mums tagad, lai apspriestu savu nanokatalizatora ražošanas procesu! Mūsu pieredzējušais personāls labprāt dalīsies ar vairāk informācijas par sonochemical sintēzes ceļu, ultraskaņas sistēmām un cenām!
Ar ultraskaņas sintēzes metodes priekšrocību jūsu mesoporous nano-katalizatora ražošana izcelsies ar efektivitāti, vienkāršību un zemām izmaksām, salīdzinot ar citiem katalizatora sintēzes procesiem!

Zemāk redzamajā tabulā ir sniegta norāde par mūsu ultrasonikatoru aptuveno apstrādes jaudu:

Partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamās ierīces
1 līdz 500 ml 10 līdz 200 ml/min UP100H
10 līdz 2000 ml 20 līdz 400 ml/min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 02 līdz 4 l/min UIP2000hdT
10 līdz 100L 2 līdz 10L/min UIP4000hdT
n.p. 10 līdz 100L/min UIP16000
n.p. Lielāku kopa UIP16000

Sazinieties ar mums! / Jautājiet mums!

Jautājiet vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo veidlapu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.




Metālu un ceolītu ultraskaņas nano-strukturēšana ir ļoti efektīva metode augstas veiktspējas katalizatoru ražošanai.

Dr. Andreeva-Bäumler, Baireitas Universitāte, strādā ar Ultrasonicator UIP1000hdT par metālu nanostrukturēšanu, lai iegūtu izcilus katalizatorus.


Ultraskaņas augstas bīdes homogenizatori tiek izmantoti laboratorijā, stendā, izmēģinājuma un rūpnieciskajā apstrādē.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus sajaukšanas lietojumiem, dispersijai, emulgācijai un ekstrakcijai laboratorijā, izmēģinājuma un rūpnieciskā mērogā.



Literatūra / Atsauces


Fakti, kurus ir vērts zināt

Dimetilēteris (DME) kā degviela

Viens no galvenajiem paredzamajiem dimetilētera izmantošanas veidiem ir tā izmantošana par propāna aizstājēju LPG (šķidrā propāna gāze), ko izmanto kā degvielu transportlīdzekļiem mājsaimniecībās un rūpniecībā. Propāna autogāzē dimetilēteri var izmantot arī kā maisījuma celmu.
Turklāt DME ir arī daudzsološa degviela dīzeļdzinējiem un gāzes turbīnām. Dīzeļdzinējiem ļoti izdevīgs ir augstais cetānskaitlis 55, salīdzinot ar dīzeļdegvielu no naftas ar cetānskaitli 40–53. Lai dīzeļdzinējs varētu sadedzināt dimetilēteri, ir nepieciešamas tikai mērenas modifikācijas. Šī īsā oglekļa ķēdes savienojuma vienkāršība degšanas laikā noved pie ļoti zemām cieto daļiņu emisijām. Šo iemeslu dēļ dimetilēteris ir ne tikai bez sēra, bet arī atbilst pat visstingrākajiem emisiju noteikumiem Eiropā (EURO5), ASV (ASV 2010. gadā) un Japānā (2009. gada Japānā).


Augstas veiktspējas ultraskaņa! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru, sākot no kompaktā laboratorijas ultraskaņas aparāta virs stenda vienībām līdz pilnībā rūpnieciskām ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Lab līdz rūpnieciskais izmērs.

Mēs ar prieku apspriedīsim jūsu procesu.

Sazināsimies.