Dimetil Eter (DME) Dönüşümü için Katalizörlerin Ultrasonik Hazırlanması

Dimetil eter (DME), metanol, CO'dan sentezlenebilen uygun bir alternatif yakıttır₂ ya da kataliz yoluyla singaz. DME'ye katalitik dönüşüm için güçlü katalizörler gereklidir. Mezoporöz asidik zeolitler, dekore edilmiş zeolitler veya alüminyum veya bakır gibi nano boyutlu metal katalizörler gibi nano boyutlu mezoporöz katalizörler DME dönüşümünü önemli ölçüde artırabilir. Yüksek yoğunluklu ultrason, yüksek reaktif nano katalizörlerin hazırlanması için üstün tekniktir. Mükemmel reaktivite ve seçiciliğe sahip mikro ve mezoporöz katalizörlerin üretimi için ultrasonication'ın nasıl kullanılacağı hakkında daha fazla bilgi edinin!

Doğrudan DME Dönüşümü için İki Fonksiyonlu Katalizörler

Dimetil eter (DME) üretimi iki adıma ayrılan köklü bir endüstriyel süreçtir: birincisi, syngas'ın metanol içine katalitik hidrojenasyonu (CO / CO)₂ + 3H₂ → CH₃OH + H₂HO) ve ikincisi, metanol'un asit katalizörleri üzerinde sonraki katalitik dehidratasyonu (2CH₃OH → CH₃OCH₃ + H₂O). Bu iki aşamalı DME sentezinin ana sınırlaması, metanol sentezi aşamasındaki düşük termodinamik ile ilgilidir ve bu da geçiş başına düşük gaz dönüşümüne neden olur (-25). Böylece yüksek devridaim oranlarının yanı sıra yüksek sermaye ve işletme maliyetleri de gerçekleşmektedir.
Bu termodinamik sınırlamanın üstesinden gelmek için, doğrudan DME sentezi önemli ölçüde daha elverişlidir: Doğrudan DME dönüşümünde, metanol sentezi adımı tek bir reaktördeki dehidrasyon adımı ile birleştirilmiştir.
(2CO / CO₂ + 6H₂ → CH₃OCH₃ + 3H₂O).

DME'nin doğrudan sentezi, adım başına dönüşüm seviyelerinin% 19'a kadar artırılmasına izin verir, bu da DME'nin yatırım ve operasyonel üretim maliyeti ile ilgili önemli maliyet düşüşleri anlamına gelir. Tahminlere göre, doğrudan sentezdeki DME üretim maliyeti, geleneksel iki adımlı dönüştürme işlemine kıyasla% 20-30 oranında azaltılır. Doğrudan DME sentez yolunu çalıştırmak için son derece verimli bir hibrit iki fonksiyonlu katalitik sistem gereklidir. Gerekli katalizör, metanol sentezi ve metanol dehidratasyonuna yardımcı olan asidik fonksiyonlar için CO / CO2 hidrojenasyonu işlevselliğini sunmalıdır. (cf. Millán ve ark. 2020)

Güç Ultrasonu Kullanarak DME Dönüşümü için Yüksek Reaktif Katalizörlerin Sentezi

Dimetil eter dönüşümü için katalizörlerin reaktivitesi ve seçiciliği ultrasonik tedavi ile önemli ölçüde geliştirilebilir. Asit zeolitleri (örneğin, aluminosilikat zeolit HZSM-5) ve süslenmiş zeolitler (örneğin, CuO/ ZnO / Al ile) gibi zeolitler₂O₃) DME üretimi için başarıyla kullanılan ana katalizörlerdir.

Zeolitlerin klorlanması ve florasyonu katalitik asitliği ayarlamak için etkili yöntemlerdir. Klorlu ve florlu zeolit katalizörleri, Aboul-Fotouh araştırma ekibi tarafından çalışmada iki halojen öncül (amonyum klorür ve amonyum florür) kullanılarak zeolitlerin (H-ZSM-5, H-MOR veya H-Y) emprenye edilmesiyle hazırlanmıştır. Ultrasonik ışınlamanın etkisi, sabit bir yatak reaktöründe metanol dehidratasyonu yoluyla dimetilter (DME) üretimi için her iki halojen öncüsünün optimize edilmesi için değerlendirildi. Karşılaştırmalı DME kataliz denemesi, ultrasonik ışınlama altında hazırlanan halojenli zeolit katalizörlerinin DME oluşumu için daha yüksek performans gösterdiğini ortaya koydu. (Aboul-Fotouh vd., 2016)
Başka bir çalışmada, araştırma ekibi dimetilter üretmek için H-MOR zeolit katalizörleri üzerinde metanol dehidratasyon gerçekleştirme sırasında karşılaşılan tüm önemli ultrasonication değişkenleri araştırdı. Sonication eperiments için, araştırma ekibi Hielscher UP50H prob tipi ultrasonicator. Sonikated H-MOR zeolit (Mordenit zeolit) tarama elektron mikroskobu (SEM) görüntüleme, bir ultrasonication ortamı olarak kullanılan metanolün, büyük aglomeraların ve homojen olmayan kümelerin ortaya çıktığı tedavi edilmemiş katalizöre kıyasla parçacık boyutlarının homojenliği ile ilgili en iyi sonuçları verdiğini açıklığa kavuşturmuştur. Bu bulgular ultrasonication birim hücre çözünürlüğü ve dolayısıyla metanol dehidratasyonu dimetil eter (DME) dehidratasyon katalitik davranışı üzerinde derin bir etkiye sahiptir sertifikalıdır. NH3-TPD ultrason ışınlamanın H-MOR katalizörünün asitliğini artırdığını ve bu nedenle DME oluşumu için katalitik performans olduğunu göstermektedir. (Aboul-Gheit vd., 2014)

Hemen hemen tüm ticari DME, zeolitler, sillica-alümina, alümina, Al gibi farklı katı asit katalizörleri kullanılarak metanol dehidratasyonu ile üretilir.₂O₃–B₂O₃, vb.
2CH₃AMAN <—> Caner₃OCH₃ +H₂O(-22.6k jmol^-1)

Koshbin ve Haghighi (2013) CuO-ZnO-Al'ı hazırladı₂O₃/HZSM-5 nanokatalizörler kombine eş çökeltme-ultrason yöntemi ile. Araştırma ekibi "ultrason enerjisinin kullanımı, CO hidrojenasyon fonksiyonunun dağılımı ve dolayısıyla DME sentez performansı üzerinde büyük etkiye sahiptir. Ultrason destekli sentezlenmiş nanokatalizin dayanıklılığı, syngas sırasında DME reaksiyonu sırasında araştırıldı. Nanokatalizör, bakır türleri üzerinde kok oluşumu nedeniyle reaksiyon seyrinde ihmal edilebilir aktiviteyi kaybeder." [Khoshbin ve Haghighi, 2013.]

DME dönüşümünü teşvik etmede de oldukça etkili olan alternatif bir zeolit olmayan nano katalizör, nano boyutlu gözenekli γ-alümina katalizörüdür. Nano boyutlu gözenekli γ-alümina ultrasonik karıştırma altında yağış ile başarıyla sentezlendi. Sonokimyasal tedavi nano parçacık sentezini teşvik eder. (cf. Rahmanpour vd., 2012)

Ultrasonik Olarak Hazırlanan Nano Katalizörler Neden Üstün?

Heterojen katalizörlerin üretimi için genellikle değerli metaller gibi yüksek katma değerli malzemeler gereklidir. Bu katalizörleri pahalı hale getirir ve bu nedenle, verimlilik artışı ve katalizörlerin yaşam döngüsü uzantısı önemli ekonomik faktörlerdir. Nanokatalistlerin hazırlık yöntemleri arasında, sonokimyasal teknik oldukça verimli bir yöntem olarak kabul edilir. Ultrasonun son derece reaktif yüzeyler oluşturma, karıştırmayı iyileştirme ve toplu taşımayı artırma yeteneği, katalizör hazırlama ve aktivasyon için keşfetmeyi özellikle umut verici bir teknik haline getirir. Pahalı aletlere ve aşırı koşullara ihtiyaç duymadan homojen ve dağınık nanopartiküller üretebilir.
Çeşitli araştırma çalışmalarında, bilim adamları ultrasonik katalizör hazırlığının homojen nano katalizörlerin üretimi için en avantajlı yöntem olduğu sonucuna varırlar. Nanokatalistlerin hazırlık yöntemleri arasında, sonokimyasal teknik oldukça verimli bir yöntem olarak kabul edilir. Yoğun sonication yeteneği yüksek reaktif yüzeyler oluşturmak için, karıştırma geliştirmek ve toplu taşıma artırmak katalizör hazırlama ve aktivasyon için keşfetmek için özellikle umut verici bir teknik yapar. Pahalı aletlere ve aşırı koşullara ihtiyaç duymadan homojen ve dağınık nanopartiküller üretebilir. (cf. Koshbin ve Haghighi, 2014)

Mezoporöz Katalizörlerin Sentezi için Yüksek Performanslı Ultrasonicators

Yüksek performanslı nano katalizörlerin sentezi için sonokimyasal ekipmanlar her boyutta hazır – kompakt laboratuvar ultrasonicators'tan tamamen endüstriyel ultrasonik reaktörlere kadar. Hielscher Ultrasonics tasarımlar, üretir ve yüksek güçlü ultrasonicators dağıtır. Tüm ultrasonik sistemler Teltow, Almanya'daki genel merkezde yapılır ve oradan tüm dünyaya dağıtılır.
Hielscher ultrasonicators sofistike donanım ve akıllı yazılım güvenilir çalışma, tekrarlanabilir sonuçlar yanı sıra kullanıcı dostu garanti etmek için tasarlanmıştır. Hielscher ultrasonicators sağlam ve güvenilir, hangi kurulur ve ağır hizmet koşulları altında çalıştırılmasına izin verir. Operasyonel ayarlara, dijital renkli dokunmatik ekran ve tarayıcı uzaktan kumandası ile erişilebilen sezgisel menü aracılığıyla kolayca erişilebilir ve çevrilebilir. Bu nedenle, net enerji, toplam enerji, genlik, zaman, basınç ve sıcaklık gibi tüm işlem koşulları otomatik olarak yerleşik bir SD karta kaydedilir. Bu, önceki sonikasyon çalıştırmalarını gözden geçirmenizi ve karşılaştırmanızı ve nano katalizörlerin sentezini ve işlevselleştirilmesini en yüksek verimlilikle optimize etmenizi sağlar.
Hielscher Ultrasonik sistemleri sonokimyasal sentez süreçleri için dünya çapında kullanılır ve yüksek kaliteli zeolit nano katalizörlerin yanı sıra zeolit türevlerinin sentezi için güvenilir olduğu kanıtlanmıştır. Hielscher endüstriyel ultrasonicators kolayca sürekli çalışma yüksek genlikleri çalıştırabilirsiniz (24/7/365). 200μm'ye kadar genlikler, standart sonotrodlar (ultrasonik problar / boynuzlar) ile kolayca sürekli olarak üretilebilir. Daha da yüksek genlikler için, özelleştirilmiş ultrasonik sonotrodes mevcuttur. Sağlamlıkları ve düşük bakımları nedeniyle, ultrasonicator'larımız genellikle ağır hizmet uygulamaları ve zorlu ortamlarda kurulur.
Sonokimyasal sentezler, işlevselleştirme, nano yapılanma ve deagglomeration için Hielscher ultrasonik işlemciler zaten ticari ölçekte dünya çapında kurulur. Nano katalizör üretim sürecinizi tartışmak için hemen bizimle iletişime geçin! Deneyimli personelimiz sonokimyasal sentez yolu, ultrasonik sistemler ve fiyatlandırma hakkında daha fazla bilgi paylaşmak için mutlu olacaktır!
Ultrasonik sentez yönteminin avantajı ile, mezoporöz nano katalizör üretiminiz diğer katalizör sentez süreçlerine kıyasla verimlilik, basitlik ve düşük maliyette mükemmel olacaktır!

Aşağıdaki tablo size bizim ultrasonicators yaklaşık işleme kapasitesinin bir göstergesidir: