อัลตราโซนิกการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาสําหรับการแปลง Dimethyl Ether (DME)

Dimethyl ether (DME) เป็นเชื้อเพลิงทางเลือกที่ดีซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้จากเมทานอล CO₂ หรือ syngas ผ่านตัวเร่งปฏิกิริยา สําหรับการแปลงตัวเร่งปฏิกิริยาเป็น DME จําเป็นต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีศักยภาพ ตัวเร่งปฏิกิริยา mesoporous ขนาดนาโนเช่น zeolites กรด mesoporous, zeolites ตกแต่งหรือตัวเร่งปฏิกิริยาโลหะขนาดนาโนเช่นอลูมิเนียมหรือทองแดงสามารถปรับปรุงการแปลง DME อย่างมีนัยสําคัญ อัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเป็นเทคนิคที่เหนือกว่าสําหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยานาโนปฏิกิริยาสูง เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการใช้ ultrasonication สําหรับการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาไมโครและ mesoporous ที่มีปฏิกิริยาที่ดีเยี่ยมและการเลือก!

ตัวเร่งปฏิกิริยา Bifunctional สําหรับการแปลง DME โดยตรง

การผลิต dimethyl ether (DME) เป็นกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่ได้รับการยอมรับอย่างดีซึ่งแบ่งออกเป็นสองขั้นตอน: ประการแรกไฮโดรเจนตัวเร่งปฏิกิริยาของ syngas เป็นเมทานอล (CO / CO₂ + 3H₂ → CH₃โอ้ + H₂HO) และประการที่สองการคาวไลต์ที่ตามมาของเมทานอลมากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยากรดในการผลิต (2CH₃โอ้ → CH₃โอช₃ + H₂O) ข้อ จํากัด ที่สําคัญของการสังเคราะห์ DME สองขั้นตอนนี้เกี่ยวข้องกับอุณหพลศาสตร์ต่ําในระหว่างขั้นตอนของการสังเคราะห์เมทานอลซึ่งส่งผลให้การแปลงก๊าซต่ําต่อผ่าน (15-25%) ดังนั้นอัตราส่วนการหมุนเวียนสูงเช่นเดียวกับเงินทุนสูงและต้นทุนการดําเนินงานที่เกิดขึ้น
เพื่อเอาชนะข้อ จํากัด ทางอุณหพลศาสตร์นี้การสังเคราะห์ DME โดยตรงนั้นเป็นที่นิยมมากขึ้นอย่างมีนัยสําคัญ: ในการแปลง DME โดยตรงขั้นตอนการสังเคราะห์เมทานอลจะควบคู่ไปกับขั้นตอนการคายน้ําในเครื่องปฏิกรณ์เดียว
(2CO / CO₂ + 6H₂ → CH₃โอช₃ + 3H₂O)

การสังเคราะห์โดยตรงของ DME ช่วยให้เพิ่มระดับการแปลงต่อขั้นตอนได้ถึง 19% ซึ่งหมายถึงการลดต้นทุนที่สําคัญเกี่ยวกับการลงทุนและต้นทุนการผลิตในการดําเนินงานของ DME จากการประเมินต้นทุนการผลิต DME ในการสังเคราะห์โดยตรงจะลดลง 20-30% เมื่อเทียบกับกระบวนการแปลงสองขั้นตอนทั่วไป ในการใช้งานเส้นทางการสังเคราะห์ DME โดยตรงจําเป็นต้องมีระบบตัวเร่งปฏิกิริยาแบบมัลติฟังก์ชั่นไฮบริดที่มีประสิทธิภาพสูง ตัวเร่งปฏิกิริยาที่จําเป็นจะต้องนําเสนอฟังก์ชั่นสําหรับการไฮโดรเจน CO / CO2 สําหรับการสังเคราะห์เมทานอลและฟังก์ชันที่เป็นกรดซึ่งช่วยในการคายน้ําของเมทานอล (cf. Millán et al. 2020)

การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีปฏิกิริยาสูงสําหรับการแปลง DME โดยใช้ Power-Ultrasound

ปฏิกิริยาและการเลือกของตัวเร่งปฏิกิริยาสําหรับการแปลง dimethyl ether สามารถปรับปรุงอย่างมีนัยสําคัญผ่านการรักษาอัลตราโซนิก ซีโอไลต์เช่นซีโอไลต์กรด (เช่น aluminosilicate zeolite HZSM-5) และ zeolites ตกแต่ง (เช่นกับ CuO / ZnO / Al₂O₃) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาหลักที่ใช้ประสบความสําเร็จในการผลิต DME

คลอรีนและฟลูออไรด์ของ zeolites เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการปรับความเป็นกรดตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์คลอรีนและฟลูออไรด์จัดทําขึ้นโดยการชุบซีโอไลต์ (H-ZSM-5, H-MOR หรือ H-Y) โดยใช้สารตั้งต้นฮาโลเจนสองชนิด (แอมโมเนียมคลอไรด์และแอมโมเนียมฟลูออไรด์) ในการศึกษาโดยทีมวิจัยของ Aboul-Fotouh อิทธิพลของการฉายรังสีอัลตราโซนิกได้รับการประเมินสําหรับการเพิ่มประสิทธิภาพสารตั้งต้นฮาโลเจนทั้งสองสําหรับการผลิต dimethylether (DME) ผ่านการขาดน้ําเมทานอลในเครื่องปฏิกรณ์เตียงคงที่ การทดลองเร่งปฏิกิริยา DME เปรียบเทียบเปิดเผยว่าตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ฮาโลเจนที่จัดทําขึ้นภายใต้การฉายรังสีอัลตราโซนิกแสดงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นสําหรับการสร้าง DME (Aboul-Fotouh et al., 2016)
ในการศึกษาอื่นทีมวิจัยตรวจสอบตัวแปร ultrasonication ที่สําคัญทั้งหมดที่พบในระหว่างการดําเนินการคายน้ําของเมทานอลในตัวเร่งปฏิกิริยาซีโอไลต์ H-MOR ในการผลิต dimethylether สําหรับ eperiments Sonication ของพวกเขาทีมวิจัยใช้ Hielscher UP50H โพรบชนิด ultrasonicator. การสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) การถ่ายภาพของซีโอไลต์ H-MOR sonicated (Mordenite zeolite) ได้ชี้แจงว่าเมทานอลด้วยตัวเองใช้เป็นสื่อ ultrasonication ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดเกี่ยวกับความเป็นเนื้อเดียวกันของขนาดอนุภาคเมื่อเทียบกับตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ได้รับการรักษาซึ่ง agglomerates ขนาดใหญ่และกลุ่มที่ไม่ใช่เนื้อเดียวกันปรากฏขึ้น การค้นพบเหล่านี้ได้รับการรับรองว่า ultrasonication มีผลลึกต่อความละเอียดของเซลล์หน่วยและด้วยเหตุนี้ในพฤติกรรมตัวเร่งปฏิกิริยาของการคายน้ําของเมทานอลเพื่อ dimethyl ether (DME) NH3-TPD แสดงให้เห็นว่าการฉายรังสีอัลตราซาวนด์ได้เพิ่มความเป็นกรดของตัวเร่งปฏิกิริยา H-MOR และดังนั้นจึงเป็นประสิทธิภาพตัวเร่งปฏิกิริยาสําหรับการก่อตัวของ DME (Aboul-Gheit et al., 2014)

เกือบทุก DME เชิงพาณิชย์ที่ผลิตโดยการคายน้ําของเมทานอลโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากรดแข็งที่แตกต่างกันเช่น zeolites, sillica–alumina, อลูมินา, อัล₂O₃–B (บี)₂O₃, ฯลฯของโดยปฏิกิริยาดังต่อไปนี้:
2CH ประมาณ 2CH₃โอ้ <—> Ch₃โอช₃ +H (เครื่องหมาย -H)₂O(-22.6k jmol^-1)

Koshbin และ Haghighi (2013) เตรียม CuO–ZnO–Al₂O₃/HZSM-5 nanocatalysts ผ่านวิธีการร่วมการตกตะกอนอัลตราซาวนด์ ทีมวิจัยพบว่า "การใช้พลังงานอัลตราซาวนด์มีอิทธิพลอย่างมากต่อการกระจายตัวของฟังก์ชั่นไฮโดรเจน CO และดังนั้นประสิทธิภาพการสังเคราะห์ DME ความทนทานของอัลตราซาวนด์ช่วยสังเคราะห์ nanocatalyst ถูกตรวจสอบในระหว่าง syngas ปฏิกิริยา DME. nanocatalyst สูญเสียกิจกรรมเล็กน้อยในช่วงของปฏิกิริยาเนื่องจากการก่อตัวของโค้กในสายพันธุ์ทองแดง" [Khoshbin และ Haghighi, 2013.]

ตัวเร่งปฏิกิริยานาโนที่ไม่ใช่ซีโอไลต์ทางเลือกซึ่งมีประสิทธิภาพมากในการโปรโมตการแปลง DME เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีรูพรุนγอลูมินาขนาดนาโน นาโนขนาดรูพรุγ-อลูมินาประสบความสําเร็จในการสังเคราะห์โดยการตกตะกอนภายใต้การผสมล้ํา การรักษา sonochemical ส่งเสริมการสังเคราะห์อนุภาคนาโน (cf. Rahmanpour et al., 2012)

ทําไมตัวเร่งปฏิกิริยานาโนที่เตรียมไว้ Ultrasonically จึงดีกว่า?

สําหรับการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันมักจะต้องใช้วัสดุที่มีมูลค่าเพิ่มสูงเช่นโลหะมีค่า สิ่งนี้ทําให้ตัวเร่งปฏิกิริยามีราคาแพงดังนั้นการเพิ่มประสิทธิภาพรวมถึงการขยายวงจรชีวิตของตัวเร่งปฏิกิริยาเป็นปัจจัยทางเศรษฐกิจที่สําคัญ ในบรรดาวิธีการเตรียม nanocatalysts เทคนิค sonochemical ถือเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูง ความสามารถของอัลตราซาวนด์ในการสร้างพื้นผิวที่มีปฏิกิริยาสูงเพื่อปรับปรุงการผสมและเพิ่มการขนส่งมวลชนทําให้เป็นเทคนิคที่มีแนวโน้มโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสํารวจสําหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาและการเปิดใช้งาน มันสามารถผลิตอนุภาคนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกันและกระจายตัวโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือราคาแพงและสภาวะที่รุนแรง
ในการศึกษาวิจัยหลายนักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาล้ําเป็นวิธีข้อได้เปรียบมากที่สุดสําหรับการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยานาโนที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในบรรดาวิธีการเตรียม nanocatalysts เทคนิค sonochemical ถือเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูง ความสามารถของ sonication ที่รุนแรงในการสร้างพื้นผิวที่มีปฏิกิริยาสูงเพื่อปรับปรุงการผสมและเพิ่มการขนส่งมวลชนทําให้เป็นเทคนิคที่มีแนวโน้มโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการสํารวจสําหรับการเตรียมตัวเร่งปฏิกิริยาและการเปิดใช้งาน มันสามารถผลิตอนุภาคนาโนที่เป็นเนื้อเดียวกันและกระจายตัวโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือราคาแพงและสภาวะที่รุนแรง (cf. Koshbin และ Haghighi, 2014)

Ultrasonicators ที่มีประสิทธิภาพสูงสําหรับการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยา Mesoporous

อุปกรณ์ Sonochemical สําหรับการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยานาโนประสิทธิภาพสูงพร้อมใช้งานทุกขนาด – จาก ultrasonicators ห้องปฏิบัติการขนาดกะทัดรัดเพื่อเครื่องปฏิกรณ์อัลตราโซนิกอุตสาหกรรมอย่างเต็มที่ Hielscher Ultrasonics ออกแบบผลิตและจัดจําหน่าย ultrasonicators พลังงานสูง ระบบอัลตราโซนิกทั้งหมดจะทําในสํานักงานใหญ่ใน Teltow ประเทศเยอรมนีและกระจายจากที่นั่นทั่วโลก
ฮาร์ดแวร์ที่ซับซ้อนและซอฟต์แวร์สมาร์ทของ Ultrasonicators Hielscher ถูกออกแบบมาเพื่อรับประกันการทํางานที่เชื่อถือได้ผลลัพธ์ที่ทําซ้ําได้เช่นเดียวกับความเป็นมิตรต่อผู้ใช้ Ultrasonicators Hielscher มีความแข็งแรงและเชื่อถือได้ซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งและดําเนินการภายใต้เงื่อนไขหนัก การตั้งค่าการทํางานสามารถเข้าถึงและโทรออกได้อย่างง่ายดายผ่านเมนูที่ใช้งานง่ายซึ่งสามารถเข้าถึงได้ผ่านหน้าจอสัมผัสสีดิจิตอลและรีโมทคอนโทรลของเบราว์เซอร์ ดังนั้นเงื่อนไขการประมวลผลทั้งหมดเช่นพลังงานสุทธิพลังงานรวมความกว้างเวลาความดันและอุณหภูมิจะถูกบันทึกโดยอัตโนมัติในการ์ด SD ในตัว สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถแก้ไขและเปรียบเทียบการวิ่งโซนิคก่อนหน้าและเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์และการทํางานของตัวเร่งปฏิกิริยานาโนให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
Hielscher Ultrasonics ระบบที่ใช้ทั่วโลกสําหรับกระบวนการสังเคราะห์ sonochemical และได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีความน่าเชื่อถือสําหรับการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยานาโนซีโอไลต์ที่มีคุณภาพสูงเช่นเดียวกับอนุพันธ์ซีโอไลต์ Ultrasonicators อุตสาหกรรม Hielscher สามารถเรียกใช้แอมพลิจูดสูงในการดําเนินงานอย่างต่อเนื่อง (24/7/365) แอมพลิจูดสูงถึง 200μm สามารถสร้างได้อย่างง่ายดายด้วย sonotrodes มาตรฐาน (โพรบอัลตราโซนิก / เขา) สําหรับแอมพลิจูดที่สูงขึ้น sonotrodes ล้ําเสียงที่กําหนดเองที่มีอยู่ เนื่องจากความทนทานและการบํารุงรักษาต่ํา ultrasonicators ของเรามีการติดตั้งโดยทั่วไปสําหรับการใช้งานหนักและในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ
โปรเซสเซอร์อัลตราโซนิก Hielscher สําหรับการสังเคราะห์ sonochemical, functionalization, nano-structuring และ deagglomeration ได้รับการติดตั้งทั่วโลกในระดับเชิงพาณิชย์แล้ว ติดต่อเราตอนนี้เพื่อหารือเกี่ยวกับกระบวนการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยานาโนของคุณ! พนักงานที่มีประสบการณ์ของเรายินดีที่จะแบ่งปันข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับเส้นทางการสังเคราะห์ sonochemical ระบบอัลตราโซนิกและการกําหนดราคา!
ด้วยข้อได้เปรียบของวิธีการสังเคราะห์อัลตราโซนิกการผลิตตัวเร่งปฏิกิริยานาโนตัวเร่งปฏิกิริยาของคุณจะเป็นเลิศในประสิทธิภาพความเรียบง่ายและต้นทุนต่ําเมื่อเทียบกับกระบวนการสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาอื่น ๆ !

ตารางด้านล่างนี้จะช่วยให้คุณมีข้อบ่งชี้ของความจุในการประมวลผลโดยประมาณของ ultrasonicators ของเรา: