Preparación ultrasónica u catalizadores utia'al le tzeltalo'obo' éter dimetílico (DME).
Catalizadores bifuncionales utia'al le tzeltalo'obo' directa u DME
Le producción éter dimetílico (DME) leti' jump'éel tuukula' industrial ma'alob establecido u jats ta ichil ka'ap'éel jejelas súutukil jump'éel: táanile', le hidrogenación catalítica ti' le gas síntesis ti' metanol (CO leti' CO2 + 3 H2 → CH'EL3Jay + H2HO) yéetel tu ka' kúuchil, jump'éel posterior deshidratación catalítica ti' le metanol yóok'ol catalizadores ácidos utia'al producir (2CH3Jay → CH'EL3OCH3 + H2Le noj bejo' limitación le síntesis ku DME ichil ka'ap'éel wook u relacionada yéetel u baja termodinámica ti' le fase síntesis metanol, ku resulta ti' baja tzeltalo'obo' gases tumen pasada (15-25 ti chúumuk). Ti' le modo, ku ku ts'áiko'ob ka'anatako'ob índices recirculación, bey ka'anatako'ob costes operativos yéetel capital.
Utia'al u superar le limitación termodinámica, le síntesis directa u DME le significativamente asab favorable: ti' le tzeltalo'obo' directa ti' DME, le p'isibij síntesis metanol combina yéetel le p'isibij deshidratación ti' jump'éel chéen reactor
(2CO LETI' CO2 + 6 H2 → CH'EL3OCH3 + 3 H2O).

Le ultrasonido UIP2000hdT (2kW). Le reactor yéetel flujo continuo jach jump'éel configuración comúnmente utilizada utia'al u síntesis sonoquímica u nanocatalizadores mesoporosos (je'ebix, zeolitas decoradas).

Síntesis directa u éter dimetílico (DME) ichil gas síntesis ti' jump'éel catalizador bifuncional.
© (Millán et le. 2020).
Síntesis catalizadores ma'alob reactivos utia'al le tzeltalo'obo' u DME yo'osal ultrasonidos potencia
Le reactividad yéetel u selectividad le catalizadores utia'al le tzeltalo'obo' dimetil éter páajtal ma'alo'obkíinsiko'ob u significativamente yo'osal jump'éel Ts'a'akal ultrasónico. Zeolitas bey le zeolitas ácidas (p'el. ej., zeolita aluminosilicato HZSM-5) yéetel le zeolitas decoradas (p'el. ej., yéetel CuO leti' ZnO leti' u le2O3). le le k'ajle' catalizadores ba'ax ku utilizan belal utia'al u producción DME.

Síntesis híbrida u co-precipitación-ultrasonidos u CuO-ZnO-Al2O3 leti' HZSM-5 utilizada ti' le tzeltalo'obo' directa u gas síntesis dimetil éter bey combustible ya'ax.
Xook yéetel wíimbala': Khoshbin yéetel Haghighi, 2013.]
Le cloración yéetel fluoración le zeolitas ku métodos eficaces utia'al u ajustar le acidez catalítica. Le catalizadores zeolita clorada yéetel fluorada ku tu beetajo'ob ya'abkach yo'osal le impregnación zeolitas (H-ZSM-5, H-MOR wa H-Y) utilizando ka'atúul precursores halógenos (cloruro amonio yéetel fluoruro amonio) ti' le xooko' le nu'ukulil investigación Aboul-Fotouh. Ku evaluó u influencia le irradiación ultrasónica ti' optimizar je'el precursores halógenos utia'al u producción u dimetiléter (DME) yo'osal deshidratación tumen metanol ti' jump'éel reactor lecho fijo. Le ensayo comparativo ti' catálisis DME tu síilaj ti' le catalizadores ku zeolita halogenada preparados yáanal irradiación ultrasónica muestran jump'éel asab rendimiento utia'al u formación DME. (Aboul-Fotouh et ti' le., 2016).
Ti' uláak' xook, le nu'ukulil investigación investigó tuláakal le variables importantes ti' ultrasonicación encontradas ti' le deshidratación metanol ti' catalizadores zeolita H-MOR utia'al u producir dimetileéter. Utia'al u experimentos sonicación, le nu'ukulil investigación utilizó le Ultrasonido u bin yano'ob sonda Hielscher UP50H. Le máak microscopio electrónico ti' barrido (SEM) ti' le zeolita H-MOR sonicada (zeolita mordenita) séen aclarado ti' le metanol utilizado yan Chéen bey ka'a ultrasonicación k'u'ubul ti' ya'ala'al máaxo'ob máano'ob en cuanto a u homogeneidad le tamaños partícula ti' comparación yéetel le catalizador ma' tratado, Tu'ux aparecieron nukuch aglomerados yéetel ku ma' homogéneos. Le hallazgos certificaron ti' le ultrasonicación yaan jump'éel taam efecto u resolución le célula unitaria yéetel, Ba'axten seen ti' le comportamiento catalítico ti' le deshidratación metanol ti' dimetil éter (DME). NH3-TPD ye'esik u le irradiación ultrasónica ts'o'ok u mejorado u acidez le catalizador H-MOR, tune', leti', jump'éel rendimiento catalítico utia'al u formación DME. (Aboul-Gheit et ti' le., 2014).

SEM H-MOR ultrasónico utilizando jejeláas medios
Xook yéetel máak: ©Aboul-Gheit et ti' le., 2014
Óol tuláakal le DME comercial ku yaantal tuméen le deshidratación metanol utilizando jejeláas catalizadores sólido-ácidos bey zeolitas, sílica-alúmina, alúmina, u le2O3–B2O3, etcétera. Yo'osal le uláak' reacción:
2CH3Jay <—> CH'EL3OCH3 + H2O (- 22.6k jmol-1)
Koshbin ka Haghighi (2013) tu beetajo'ob ya'abkach CuO-ZnO-ti' le2O3/HZSM-5 nanocatalizadores yo'osal jump'éel método combinado ti' co-precipitación-ultrasonidos. Le nu'ukulil investigación chíikbes "ku le empleo energía ultrasónica yaan jump'éel nojoch influencia u dispersión le función hidrogenación CO yéetel, tu consecuencia u rendimiento le síntesis DME. Ku investigó u durabilidad le nanocatalizador sintetizado asistido tumen ultrasonidos ichil le reacción gas síntesis DME. Le nanocatalizador sa'atal jump'éel actividad insignificante ti' le xook je'ela' le reacción debido a le formación coque ti' le ba'alche'obo' cobre". [Khoshbin yéetel Haghighi, 2013.]
Juntúul nanocatalizador alternativo ma' zeolita, ba'ax xan le jach eficiente utia'al xan le tzeltalo'obo' DME, jach jump'éel catalizador γ-alúmina poroso Buka'aj nanométrico. Le γ-alúmina porosa Buka'aj nanométrico ku sintetizó belal tumen precipitación yo'osal mezcla ultrasónica. Le Ts'a'akal sonoquímico favorece síntesis nanopartículas. (cf. Rahmanpour et ti' le., 2012).
Ba'ax ten ku superiores le nanocatalizadores preparados tumen ultrasonidos.
Utia'al u producción catalizadores heterogéneos, tu menudo u requieren materiales ka'anal ku añadido, bey le metales preciosos. Le je'ela' ku beetik le catalizadores k'áati' caros yéetel, tune', u mejora le eficiencia, bey le p'isik le ciclo kuxtal le catalizadores, le ba'ax económicos u importantes. Ichil le métodos wa u nanocatalizadores yilik, tu láaka sonoquímica ku considera jump'éel método ma'alob eficiente. Le Buka'aj u ba'al ti' le ultrasonidos utia'al crear meyajo'ob ma'alob reactivas, ma'alo'obkíinsiko'ob u mezcla yéetel ku ya'abtal le transporte juuch' u p'áatal ti' jump'éel láaka especialmente prometedora utia'al a xíimbaltik yo'osal le preparación yéetel activación catalizadores. Je'el u páajtal u producir nanopartículas homogéneas yéetel dispersas ma' necesidad u nu'ukulo'ob, costosos yéetel condiciones extremas.
Ti' ya'ab xook investigación, le científicos ku talo'ob le conclusión u wa u catalizadores ultrasónicos yilik le le método asab ventajoso utia'al u producción nanocatalizadores homogéneos. Ichil le métodos wa u nanocatalizadores yilik, tu láaka sonoquímica ku considera jump'éel método ma'alob eficiente. Le Buka'aj u ba'al ti' le sonicación intensa ch'a'iko'ob meyajo'ob ma'alob reactivas, ma'alo'obkíinsiko'ob u mezcla yéetel ku ya'abtal le transporte juuch' u p'áatal ti' jump'éel láaka especialmente prometedora yo'osal le preparación yéetel activación catalizadores. Je'el u páajtal u producir nanopartículas homogéneas yéetel dispersas ma' necesidad u nu'ukulo'ob, costosos yéetel condiciones extremas. (cf. Koshbin yéetel Haghighi, 2014).

Le síntesis sonoquímica ku ts'aik bey resultado jump'éel catalizador nanoestructurado CuO-ZnO-Al2O3 leti' HZSM-5 ma'alob activo.
Xook yéetel wíimbala': Khoshbin yéetel Haghighi, 2013.

Presentación esquemática ti' le táanil le cavitación acústica ti' le uchik u péeksa'al u partículas metálicas. Le metales yéetel jump'éel ch'aaj u fusión (MP) bajo bey le zinc (Zn) táan completamente oxidados; le metales yéetel jump'éel ka'anal ch'aaj fusión, bey le níquel (mix) yéetel le titanio (Ti), ku jump'éel uchik u péeksa'al u superficie yáanal le sonicación. Le aluminio (ti' le) yéetel le magnesio (Mg) táakpajalo'ob ka'ansaj mesoporosas. Le metales Nobel ku resistentes ti' le irradiación ultrasónica debido a u estabilidad kíinsa'ab tu táan le oxidación. Le ti'its fusión le metales ku especifican grados Kelvin (k'uj).
Ultrasonidos u ka'anal rendimiento utia'al u síntesis catalizadores mesoporosos
Le nu'ukulo'ob sonoquímicos utia'al u síntesis nanocatalizadores ka'anal rendimiento táan disponibles ti' je'el Buka'aj – tak ultrasonidos compactos ti' laboratorio tak reactores ultrasónicos jaatsatako'ob industriales. Hielscher Ultrasonics diseña, fabrica yéetel distribuye ultrasonidos u ka'anal potencia. Tuláakal le kaambalilo'ob ultrasónicos u najil ti' le sede tu'ux u Teltow (Alemania) yéetel ku yaantalo'ob tak ti' tuméen le yóok'ol kaaba'.
Le sofisticado hardware yéetel le software na'at ti' le ultrasonidos Hielscher u diseñados utia'al u garantizar jump'éel funcionamiento fiable, resultados reproducibles yéetel facilidad búukinta'al. Le ultrasonidos Hielscher le robustos yéetel fiables, ba'ax ku cha'ik u instalación yéetel funcionamiento ti' condiciones meyaj aal. U páajtal tsáabaltio'ob áantaj uchik le ajustes operativos yéetel marcar le ti' jump'éel menú intuitivo, le tu u páajtal tsáabaltio'ob áantaj ti' jump'éel pantalla táctil digital te' boonil yéetel jump'éel kanik remoto ti' le navegador. Tune', tuláakal le condiciones procesamiento, bey le energía neta, energía total, le amplitud, le, le presión yéetel le temperatura, ku registran automáticamente ti' jump'éel tarjeta SD incorporada. Le je'ela' ti' Cha' xíixtik, ka comparar le ejecuciones u sonicación máako'ob síinajo'obo' ka optimizar le síntesis yéetel funcionalización le nanocatalizadores yéetel le wóolis eficiencia.
Le kaambalilo'ob ultrasonidos Hielscher ku utilizan way yóok'ol kaabe' utia'al le procesos síntesis sonoquímica yéetel u demostrado u fiables utia'al u síntesis nanocatalizadores zeolita ka'anal calidad, bey je'el bix u derivados le zeolita. Le ultrasonidos industriales ti' Hielscher páajtal meyaj uchik u nukuch amplitudes ti' funcionamiento continuo (24 leti' 7 leti' 365). Amplitudes tak 200 μm ku páajtal generar uchik bix continua yéetel sonotrodos estándar (sondas ultrasónicas leti' bocinas). Utia'al amplitudes láayli' mayores, yaan disponibles sonotrodos ultrasónicos u personalizados. Debido a u robustez yéetel yáanal mantenimiento, k ultrasonidos ku instalan habitualmente ti' aplicaciones pesadas yéetel entornos exigentes.
Le procesadores ultrasónicos ti' Hielscher utia'al u síntesis sonoquímicas, funcionalización, nanoestructuración yéetel desaglomeración ts'o'ok u instalados way yóok'ol kaabe' u escala comercial. Búukint u ti' máax ku To'one' bejla'e' utia'al u t'aan yo'osal u tuukula' fabricación nanocatalizadores. K experimentado máaxo'ob yéetel encantado u ts'aiko'on a wojeltik yóok'ol u yiik' síntesis sonoquímica, le kaambalilo'ob ultrasónicos yéetel le tojol.
Yéetel u ventaja método síntesis ultrasónica, u producción nanocatalizadores mesoporosos destacará tumen u eficiencia, simplicidad yéetel yáanal chilajen comparación yéetel uláak' procesos síntesis catalizadores.
Le uláak' tabla ku ts'aik ti' jump'éel indicación le Buka'aj u ba'al u procesamiento aproximada u k ultrasonidos:
Volumen lote | Gasto | Dispositivos recomendados |
---|---|---|
U 1 u 500 ml | U 10 ti' 200 ml leti' min | UP100H |
U 10 ti' 2000 ml | Ti' 20 u 400 ml leti' min | UP200Ht, UP400St |
0. 1 u 20L | 0. 2 u 4L leti' min | UIP2000hdT |
U 10 u 100L | U 2 u 10 l leti' min | UIP4000hdT |
n.d. | U 10 ti' 100 L leti' min | UIP16000 |
n.d. | Mayor | Racimo u UIP16000 |
Xook k! Leti' k'áatiko'ob k!

Le Dra. Andreeva-Bäumler, u le Universidad ti' Bayreuth, táan u meyaj yéetel le ultrasonido UIP1000hdT ti' le nanoestructuración metales con el fin de kéen p'áatak catalizadores superiores.
Bibliografía leti' Referencias
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https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/cy/c3cy01089a - Sameh M.K. Aboul-Fotouh, Laila I. Ali, Mona A. Naghmash, Noha A.K. Aboul-Gheit (2017): Effect of the Si/Al ratio of HZSM-5 zeolite on the production of dimethyl ether before and after ultrasonication. Journal of Fuel Chemistry and Technology, Volume 45, Issue 5, 2017. 581-588.
- Rahmanpour, Omid; Shariati, Ahmad; Khosravi-Nikou, Mohammad Reza (2012): New Method for Synthesis Nano Size γ-Al2O3 Catalyst for Dehydration of Methanol to Dimethyl Ether. International Journal of Chemical Engineering and Applications 2012. 125-128.
- Millán, Elena; Mota, Noelia; Guil-Lopez, R.; Pawelec, Barbara; Fierro, José; Navarro, Rufino (2020): Direct Synthesis of Dimethyl Ether from Syngas on Bifunctional Hybrid Catalysts Based on Supported H3PW12O40 and Cu-ZnO(Al): Effect of Heteropolyacid Loading on Hybrid Structure and Catalytic Activity. Catalysts 10, 2020.
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- Sameh M.K. Aboul-Fotouh, Noha A.K. Aboul-Gheit, Mona A. Naghmash (2016): Dimethylether production on zeolite catalysts activated by Cl−, F− and/or ultrasonication. Journal of Fuel Chemistry and Technology, Volume 44, Issue 4, 2016. 428-436.
Datos u tojol le su'utalil K'ajóolt
Éter dimetílico (DME) bey combustible
Juntúul le k'ajle' usos previstos ti' le éter dimetílico jach u ka'anatako'ob bey sustituto propano ti' le GLP (gas propano líquido), ba'ax ku meyajtiko'ob bey combustible utia'al kisbuuts'o'ob, ti' hogares industrias. Ti' le autogás propano, éter dimetílico xan ku páajtal utilizar bey mezcla.
Ku ts'o'okole', le DME xan jach jump'éel combustible prometedor utia'al u motores diésel yéetel turbinas gas. En el caso de le motores diésel, le ka'anal meyaj ku u cetano 55, tu comparación yéetel le ti' le combustible diésel procedente ti' le petróleo yéetel jump'éel meyaj ku cetano 40-53, leti' jach ventajoso. Chéen u k'a'anan modificaciones moderadas utia'al u permitir ti' jump'éel kisbuuts'o' diésel yeelel éter dimetílico. Simplicidad le compuesto tsolokbal carbono kóom conduce ichil le combustión ti' emisiones jach bajas u partículas. Tuméen táan a razones Beyxan ti' kaambalilo'ob yaantal libre ti' azufre, le éter dimetílico k'iin k'aaba' páajtal yéetel le regulaciones emisiones asab estrictas ti' Europa (EURO5), EE. UU. (EE. UU. 2010) yéetel Japón (2009 Japón).

Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos u ka'anal rendimiento ichil laboratorio Utia'al Buka'aj industrial.