Đồ án Điều chế DME từ khí tổng hợp

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA . VI

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU . VIII

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT . IX

GIỚI THIỆU . X

Chương 1 : TỔNG QUAN . 1

1.1 TỔNG QUAN VỀ DIMETHYL ETHER (DME) . 2

1.1.1 Tính chất của DME . 2

1.1.2 Ứng dụng của DME . 3

1.2 TỔNG HỢP DME . 4

1.2.1 Nguồn nguyên liệu: khí tổng hợp [1] . 4

1.2.2 Phản ứng tổng hợp DME . 6

1.2.2.1 Nhiệt động phản ứng: . 6

1.2.2.2 Cơ chế và động học phản ứng: . 7

1.2.2.2.1 Cơ chế và động học phản ứng tổng hợp Methanol [1]: . 7

1.2.2.2.2 Cơ chế và động học phản ứng dehydrate Methanol thành DME [33]: . 10

1.2.2.2.3 Cơ chế và động học phản ứng tổng hợp DME trên xúc tác lưỡng tính [11, 20]: . 12

1.2.2.3 Các phân tích nhiệt ” động học của quá trình: . 13

1.2.3 Quy trình tổng hợp DME . 16

1.2.3.1 Các loại thiết bị phản ứng . 16

1.2.3.1.1 Thiết bị dạng tầng cố định (Fixed ” Bed) . 16

1.2.3.1.2 Thiết bị dạng huyền phù Slurry: . 17

1.2.3.1.3 Thiết bị dạng tầng sôi: . 17

1.2.3.2 Các thông số của quá trình . 18

1.2.3.2.1 Tỷ lệ dòng nhập liệu . 19

1.2.3.2.2 Ảnh hưởng của áp suất: . 19

1.2.3.2.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ: . 20

1.2.3.2.4 Ảnh hưởng của tốc độ dòng: . 21

1.3 XÚC TÁC TỔNG HỢP DME . 22

1.3.1 Xúc tác dùng cho phản ứng tổng hợp methanol [3] : . 22

1.3.1.1 Yêu cầu của xúc tác : . 22

1.3.1.2 Bản chất của tâm hoạt động: . 23

1.3.1.3 Vai trò của chất mang trong phản ứng methanol hóa : . 24

1.3.1.4 Vai trò của nhôm: . 24

1.3.1.5 Vai trò của ZnO: . 25

1.3.1.6 Thành phần xúc tác tối ưu trong phản ứng tổng hợp methanol . 26

1.3.1.7 Sự đầu độc xúc tác: . 26

1.3.2 Xúc tác cho phản ứng Dehydrat hóa Methanol thành DME . 27

1.3.2.1 Vai trò của các tâm axít trong phản ứng tách nước : . 27

1.3.2.2 Một số loại chất mang axít và hoạt tính của nó: . 27

1.3.3 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp trực tiếp DME từ khí tổng hợp . 31

1.3.4 Các phương pháp điều chế xúc tác . 32

1.3.4.1 Điều chế chất mang . 32

1.3.4.2 Điều chế xúc tác chất mang: . 33

1.3.4.3 Ảnh hưởng của phương pháp điều chế tới tính chất xúc tác: . 35

Chương 2 :THỰC NGHIỆM . 38

2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ XÚC TÁC . 39

2.1.1 Điều chế chất mang ?-Al2O3. 39

2.1.2 Điều chế xúc tác lưỡng tính . 40

2.1.2.1 Phương pháp tẩm . 40

2.1.2.2 Phương pháp đồng kết tủa lắng đọng . 41

2.1.2.3 Phương pháp đồng kết tủa 3 muối . 42

2.1.2.4 Phương pháp đồng kết tủa trộn huyền phù . 43

2.2 TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM . 44

2.2.1 Sơ đồ thiết bị phản ứng . 44

2.2.2 Thao tác thực hiện phản ứng . 45

2.2.3 Định tính và định lượng thành phần các chất . 45

2.2.3.1 Sắc ký khí . 45

2.2.3.1.1 Nguyên lý . 45

2.2.3.1.2 Quy trình thực nghiệm: . 48

2.2.4 Tính độ chuyển hóa và độ chọn lọc . 49

2.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT XÚC TÁC . 50

2.3.1 Nhiễu xạ tia X (XRD): . 50

2.3.1.1 Cơ sở lý thuyết : . 50

2.3.1.2 Quy trình thực nghiệm: . 52

2.3.2 Khử theo chương trình nhiệt độ (TPR) : . 53

2.3.2.1 Cơ sở lý thuyết: . 53

2.3.2.2 Quy trình thực nghiệm: . 54

2.3.3 Chuẩn độ xung (PT) : . 54

2.3.3.1 Cơ sở lý thuyết: . 54

2.3.3.2 Quy trình thực nghiêm : . 55

Chương 3 :KẾT QUẢ - BÀN LUẬN . 56

3.1 KẾT QUẢ ĐO TÍNH CHẤT XÚC TÁC . 57

3.1.1 Phổ nhiễu xạ XRD . 58

3.1.1.1 Xúc tác với các phương pháp điều chế khác nhau . 58

3.1.1.2 Xúc tác với các tỷ lệ oxít khác nhau . 60

3.1.2 Phổ khử theo chương trình nhiệt độ TPR . 61

3.1.3 Chuẩn độ xung . 64

3.2 KẾT QUẢ KHẢO SÁT PHẢN ỨNG . 66

3.2.1 Hoạt tính xúc tác của các phương pháp điều chế khác nhau . 66

3.2.1.1 Những nhận xét chung . 67

3.2.1.1.1 Nhận xét về độ chuyển hóa: . 67

3.2.1.1.2 Nhận xét về độ chọn lọc của DME: . 68

3.2.1.1.3 Nhận xét về hiệu suất của DME : . 69

3.2.1.2 Giải thích cho sự thay đổi hoạt tính của các phương pháp điều chế khác

nhau . 70

3.2.2 Anh hưởng của nhiệt độ . 73

3.2.3 Anh hưởng của lưu lượng dòng nhập liệu . 75

3.2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ các thành phần oxít trong xúc tác . 77

3.2.5 Anh hưởng của tỷ lệ H2/CO . 79

Chương 4 :KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT . 83

4.1 KẾT LUẬN . 84

4.2 ĐỀ XUẤT . 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO . 87

PHU? LU? C . 91