Përgatitja tejzanor e katalizatorëve për konvertimin e eterit dimetil (DME)

Dimetil eteri (DME) është një lëndë djegëse alternative e favorshme, e cila mund të sintetizohet nga metanoli, CO2 ose syngas përmes katalizës. Për shndërrimin katalitik në DME, kërkohen katalizatorë të fuqishëm. Katalizatorët mesoporikë me madhësi nano të tilla si zeolitet mesoporike acidike, zeolitet e zbukuruara ose katalizatorët metalikë me madhësi nano të tilla si alumini ose bakri mund të përmirësojnë konvertimin e DME në mënyrë të konsiderueshme. Ekografia me intensitet të lartë është teknika superiore për përgatitjen e nano-katalizatorëve shumë reaktivë. Mësoni më shumë se si të përdorni ultratinguj për prodhimin e katalizatorëve mikro- dhe mesoporozë me reaktivitet dhe selektivitet të shkëlqyeshëm!

Katalizatorë dy -funksionalë për konvertim të drejtpërdrejtë DME

Prodhimi i eterit dimetil (DME) është një proces industrial i vendosur mirë, i cili ndahet në dy hapa: së pari, hidrogjenizimi katalitik i gazit në metanol (CO / CO2 + 3H2 → CH3OH + H2HO) dhe së dyti, një dehidratim katalitik pasues i metanolit mbi katalizatorët acidikë për të prodhuar (2CH3OH → CH3OCH3 + H2O). Kufizimi kryesor i kësaj sinteze DME me dy hapa lidhet me termodinamikën e ulët gjatë fazës së sintezës së metanolit, e cila rezulton në një konvertim të ulët të gazit për kalim (15-25%). Kështu, po ndodhin raporte të larta të qarkullimit, si dhe kosto të larta kapitale dhe operative.
Për të kapërcyer këtë kufizim termodinamik, sinteza e drejtpërdrejtë e DME është dukshëm më e favorshme: Në konvertimin e drejtpërdrejtë të DME, hapi i sintezës së metanolit shoqërohet me hapin e dehidratimit në një reaktor të vetëm
(2CO / CO2 + 6H2 → CH3OCH3 + 3H2O).

Kërkesë informacioni





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.

Ultratingulli UIP2000hdT (2kW) me reaktorin e rrjedhjes është një strukturë e përdorur zakonisht për sintezën sonokimike të nanokatalizatorëve mezopor (p.sh. zeolitet e dekoruara).

Sinteza e drejtpërdrejtë e DME lejon rritjen e niveleve të konvertimit për hap, deri në 19%, që do të thotë ulje të konsiderueshme të kostos në lidhje me investimin dhe koston operacionale të prodhimit të DME. Bazuar në vlerësimet, kostoja e prodhimit të DME në sintezën direkte zvogëlohet me 20-30% në krahasim me procesin konvencional të konvertimit me dy hapa. Për të operuar rrugën e sintezës direkte të DME, është i nevojshëm një sistem katalitik bifunksional hibrid shumë efikas. Katalizatori i kërkuar duhet të ofrojë funksionalitetin për hidrogjenizimin e CO / CO2 për sintezën e metanolit dhe funksionalitetet acidike, të cilat ndihmojnë dehidratimin e metanolit. (krh. 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.

Sinteza e drejtpërdrejtë e dimetil eterit (DME) nga sinkasi në katalizator bifunksional.
(© Millán et al. 2020)

Sinteza e katalizatorëve shumë reaktivë për konvertimin e DME duke përdorur Power-Ultrasound

Reaktiviteti dhe selektiviteti i katalizatorëve për shndërrimin e dimetil eterit mund të përmirësohet ndjeshëm nëpërmjet trajtimit tejzanor. Zeolitë të tillë si zeolitet acid (p.sh. zeoliti aluminosilikat HZSM-5) dhe zeolitet e dekoruara (p.sh., me CuO/ZnO/Al2O3) janë katalizatorët kryesorë që përdoren me sukses për prodhimin e DME.

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

Sinteza hibride e bashkë-reshjeve-ultrazërit e CuO-ZnO-Al2O3/HZSM-5 e përdorur në konvertimin e drejtpërdrejtë të gazit në dimetil eterin si lëndë djegëse e gjelbër.
Studimi dhe fotografia: Khoshbin dhe Haghighi, 2013.]

Klorinimi dhe fluorizimi i zeoliteve janë metoda efektive për të rregulluar aciditetin katalitik. Katalizatorët e zeolitit të klorinuar dhe të fluorizuar u përgatitën nga ngopja e zeoliteve (H-ZSM-5, H-MOR ose HY) duke përdorur dy prekursorë halogjen (klorur amoniumi dhe fluori amoniumi) në studimin nga ekipi kërkimor i Aboul-Fotouh. Ndikimi i rrezatimit tejzanor u vlerësua për optimizimin e të dy pararendësve halogjen për prodhimin e dimetileterit (DME) nëpërmjet dehidratimit të metanolit në një reaktor të shtratit fiks. Gjyqi krahasues i katalizës DME zbuloi se katalizatorët e zeolitit të halogjenizuar të përgatitur nën rrezatim tejzanor tregojnë performancë më të lartë për formimin e DME. (Aboul-Fotouh et al., 2016)
Në një studim tjetër, ekipi kërkimor hetoi të gjitha ndryshoret e rëndësishme të tejzanorizimit të hasura gjatë kryerjes së dehidratimit të metanolit në katalizatorët e zeolitit H-MOR për të prodhuar dimetileter. Për eksperimentet e tyre të Sonication, ekipi kërkimor përdori Ultrasonikator i llojit të sondës Hielscher UP50HMe Mikroskopi elektronik skanues (SEM) i zeolitit të zërit të H-MOR (zeoliti Mordenite) kanë sqaruar se metanoli i përdorur në vetvete si një mjet tejzanor jep rezultatet më të mira në lidhje me homogjenitetin e madhësive të grimcave në krahasim me katalizatorin e patrajtuar, ku aglomeratet e mëdha dhe jo -u shfaqën grupe homogjene. Këto gjetje vërtetuan se tejzanorizimi ka një efekt të thellë në zgjidhjen e njësisë së qelizës dhe kështu në sjelljen katalitike të dehidratimit të metanolit në dimetil eter (DME). NH3-TPD tregon se rrezatimi me ultratinguj ka rritur aciditetin e katalizatorit H-MOR dhe kështu është performancë katalitike për formimin e DME. (Aboul-Gheit et al., 2014)

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

SEM i H-MOR me ultratinguj duke përdorur media të ndryshme
Studimi dhe fotografitë: © Aboul-Gheit et al., 2014

Pothuajse të gjitha DME komerciale prodhohen nga dehidratimi i metanolit duke përdorur katalizatorë të ndryshëm të acidit të ngurtë si zeolitet, sillica-aluminit, aluminit, Al2O3–B2O3, etj. nga reagimi i mëposhtëm:
2CH3OH <—> CH3OCH3 +H2O (-22.6k jmol-1)

Koshbin dhe Haghighi (2013) përgatitën CuO – ZnO – Al2O3/Nanokatalizatorët HZSM-5 përmes një metode të kombinuar të bashkë-reshjeve-ultrazërit. Ekipi kërkimor zbuloi "se përdorimi i energjisë me ultratinguj ka ndikim të madh në shpërndarjen e funksionit të hidrogjenizimit të CO dhe rrjedhimisht në performancën e sintezës DME. Qëndrueshmëria e nanokatalizatorit të sintetizuar të ndihmuar me ultratinguj u hetua gjatë reagimit të sinkronit ndaj DME. Nanokatalizatori humbet aktivitetin e papërfillshëm gjatë rrjedhës së reagimit për shkak të formimit të koksit në speciet e bakrit. " [Khoshbin dhe Haghighi, 2013.]

Ultrasonically precipitated gamma-Al2O3 nano-catalyst, which shows high efficiency in DME conversion.Një nano-katalizator alternativ jo-zeolit, i cili është gjithashtu shumë efikas në promovimin e konvertimit të DME, është një katalizator poroz me madhësi nano të γ-aluminit. Γ-alumina poroze me madhësi nano u sintetizua me sukses nga reshjet nën përzierjen tejzanor. Trajtimi sonokimik promovon sintezën e nano grimcave. (krh. Rahmanpour et al., 2012)

Pse Janë Nano-Katalizatorë të Përgatitur Ultrasonically Superiore?

Për prodhimin e katalizatorëve heterogjenë shpesh kërkohen materiale me vlerë të lartë të shtuar, si metalet e çmuara. Kjo i bën katalizatorët të shtrenjtë dhe për këtë arsye, rritja e efikasitetit si dhe zgjatja e ciklit të jetës së katalizatorëve janë faktorë të rëndësishëm ekonomikë. Ndër metodat e përgatitjes së nanokatalizatorëve, teknika sonokimike konsiderohet si një metodë shumë efikase. Aftësia e ultrazërit për të krijuar sipërfaqe shumë reaktive, për të përmirësuar përzierjen dhe për të rritur transportin në masë e bën atë një teknikë veçanërisht premtuese për të eksploruar për përgatitjen dhe aktivizimin e katalizatorit. Mund të prodhojë nanopërcime homogjene dhe të shpërndara pa pasur nevojë për instrumente të shtrenjta dhe kushte ekstreme.
Në disa studime kërkimore, shkencëtarët arrijnë në përfundimin se përgatitja e katalizatorit tejzanor është metoda më e favorshme për prodhimin e nano-katalizatorëve homogjenë. Ndër metodat e përgatitjes së nanokatalizatorëve, teknika sonokimike konsiderohet si një metodë shumë efikase. Aftësia e zërit intensiv për të krijuar sipërfaqe shumë reaktive, për të përmirësuar përzierjen dhe për të rritur transportin në masë e bën atë një teknikë veçanërisht premtuese për të eksploruar për përgatitjen dhe aktivizimin e katalizatorit. Mund të prodhojë nanopërcime homogjene dhe të shpërndara pa pasur nevojë për instrumente të shtrenjta dhe kushte ekstreme. (krh. Koshbin dhe Haghighi, 2014)

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

Sinteza sonokimike rezulton në një katalizator shumë aktiv nano-strukturor CuO – ZnO – Al2O3/HZSM-5.
Studimi dhe fotografia: Khoshbin dhe 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!)

Paraqitja skematike e efekteve të kavitacionit akustik në modifikimin e grimcave metalike. Metalet me një pikë të ulët të shkrirjes (MP) si zink (Zn) oksidohen plotësisht; metalet me një pikë të lartë shkrirjeje si nikeli (Ni) dhe titani (Ti) shfaqin modifikim të sipërfaqes nën zërit. Alumini (Al) dhe magnezi (Mg) formojnë struktura mesopore. Metalet Nobel janë rezistente ndaj rrezatimit me ultratinguj për shkak të qëndrueshmërisë së tyre kundër oksidimit. Pikat e shkrirjes së metaleve përcaktohen në gradë Kelvin (K).

Kërkesë informacioni





Ultrasonicators me Performancë të Lartë për Sintezën e Katalizatorëve Mesoporous

Pajisjet Sonokimike për sintezën e nano-katalizatorëve me performancë të lartë janë në dispozicion në çdo madhësi – nga ultratinguj laboratorikë kompaktë deri te reaktorët tejzanor plotësisht industrialë. Hielscher Ultrasonics harton, prodhon dhe shpërndan ultratinguj me fuqi të lartë. Të gjitha sistemet tejzanor janë bërë në selinë në Teltow, Gjermani dhe shpërndahen nga atje në të gjithë botën.
Hielscher ultrasonicators can be remotely controlled via browser control. Sonication parameters can be monitored and adjusted precisely to the process requirements.Pajisja e sofistikuar dhe softueri i zgjuar i ultrazërit Hielscher janë krijuar për të garantuar funksionim të besueshëm, rezultate të riprodhueshme, si dhe mirëdashësi për përdoruesit. Ultratinguj Hielscher janë të fortë dhe të besueshëm, gjë që lejon instalimin dhe funksionimin në kushte të rënda. Cilësimet e funksionimit mund të arrihen dhe formohen lehtësisht përmes menusë intuitive, e cila mund të arrihet përmes ekranit dixhital me prekje me ngjyra dhe telekomandës së shfletuesit. Prandaj, të gjitha kushtet e përpunimit si energjia neto, energjia totale, amplituda, koha, presioni dhe temperatura regjistrohen automatikisht në një kartë SD të integruar. Kjo ju lejon të rishikoni dhe krahasoni funksionimet e mëparshme të zërit dhe të optimizoni sintezën dhe funksionalizimin e nano-katalizatorëve në efikasitetin më të lartë.
Sistemet Hielscher Ultrasonics përdoren në të gjithë botën për proceset e sintezës sonokimike dhe janë provuar të jenë të besueshme për sintezën e nano-katalizatorëve të zeolitit me cilësi të lartë, si dhe derivateve të zeolitit. Ultrasonikatorët industrial Hielscher mund të përdorin lehtësisht amplituda të larta në funksionim të vazhdueshëm (24/7/365). Amplituda deri në 200µm mund të gjenerohen lehtësisht në mënyrë të vazhdueshme me sonotrode standarde (sonda / brirë tejzanor). Për amplituda edhe më të larta, sonotrodat tejzanor të personalizuara janë në dispozicion. Për shkak të qëndrueshmërisë dhe mirëmbajtjes së ulët, ultratingujt tanë zakonisht instalohen për aplikime të rënda dhe në mjedise të vështira.
Përpunuesit tejzanor Hielscher për sintezat sonokimike, funksionalizimin, nano-strukturimin dhe deagglomeratimin janë instaluar tashmë në të gjithë botën në shkallë komerciale. Na kontaktoni tani për të diskutuar procesin tuaj të prodhimit nano-katalizator! Stafi ynë me përvojë të mirë do të jetë i lumtur të ndajë më shumë informacion mbi rrugën e sintezës sonokimike, sistemet tejzanor dhe çmimet!
Me përparësinë e metodës së sintezës tejzanor, prodhimi juaj nano-katalizator mesopor do të shkëlqejë në efikasitet, thjeshtësi dhe kosto të ulët kur krahasohet me proceset e tjera të sintezës së katalizatorit!

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë:

Vëllimi i Serisë Shkalla e rrjedhjes Devices rekomanduara
1 deri 500mL 10 deri 200mL / min UP100H
10 deri në 2000 ml 20 deri 400mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 deri në 20L 0.2 deri në 4L / min UIP2000hdT
10 deri në 100L 2 deri në 10L / min UIP4000hdT
na 10 deri në 100L / min UIP16000
na më e madhe grup i UIP16000

Na kontaktoni! / Pyet Na!

Pyesni për më shumë informacion

Ju lutemi përdorni formularin më poshtë për të kërkuar informacione shtesë në lidhje me procesorët tejzanor, aplikacionet dhe çmimin. Ne do të jemi të lumtur të diskutojmë procesin tuaj me ju dhe t'ju ofrojmë një sistem tejzanor që plotëson kërkesat tuaja!









Ju lutem vini re tonë Politika e privatësisë.


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

Dr. Andreeva-Bäumler, Universiteti i Bayreuth, po punon me tejzanor UIP1000hdT mbi nano-strukturimin e metaleve me qëllim marrjen e katalizatorëve superior.


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

Hielscher Ultrasonics prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë për përzierjen e aplikacioneve, shpërndarjen, emulsifikimin dhe nxjerrjen në shkallë laboratorike, pilot dhe industriale.



Literatura / Referencat


Fakte të vlefshme

Dimetil Eter (DME) si Karburant

Një nga përdorimet kryesore të parashikuara të dimetil eterit është aplikimi i tij si zëvendësues i propanit në LPG (gaz i lëngshëm i propanit), i cili përdoret si lëndë djegëse për automjetet, në amvisëri dhe industri. Në autogazin e propanit, eter dimetil mund të përdoret gjithashtu si një përzierje.
Për më tepër, DME është gjithashtu një karburant premtues për motorët me naftë dhe turbinat me gaz. Për motorët me naftë, numri i lartë i cetanit 55, në krahasim me atë të naftës nga nafta me numra cetani 40-53, është shumë i favorshëm. Vetëm modifikime të moderuara janë të nevojshme për të mundësuar që një motor nafte të djegë eter dimetil. Thjeshtësia e këtij përbërësi të shkurtër të zinxhirit të karbonit çon gjatë djegies në emetime shumë të ulëta të grimcave. Për këto arsye, përveçse pa squfur, dimetil eteri plotëson edhe rregullat më të rrepta të emetimit në Evropë (EURO5), SHBA (SHBA 2010) dhe Japoni (2009 Japoni).


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 prodhon homogjenizues tejzanor me performancë të lartë nga laboratormadhësia industriale.