二甲醚是一种重要的化工原料,它可用于多种精细化学品的合成,在医药、农药、染料、日用化学品等行业中有着广泛的用途。二甲醚最为直接的应用是替代液化气作民用燃料和替代柴油作汽车燃料等。 CO₂是地球上最丰富的碳资源,研究和开发CO₂的有效利用和固定化技术是现代化学工业中重要研究课题之一,对于地球环境的有效保护和碳资源的有效利用具有重要的理论意义和应用价值。应用CO₂加氢合成二甲醚是有效利用CO₂的重要途径。 南京工业大学与扬子石化公司合作共同开展利用环氧乙烷生产排放的CO₂废气加氢合成二甲醚的研究。本研究是在CO₂加氢合成二甲醚催化剂和工艺条件研究基础上进一步开展本征反应动力学研究,探索CO₂加H₂合成二甲醚的动力学规律,求取本征动力学模型,为合成二甲醚的的工业反应器放大提供基础数据。 采用国产C207甲醇合成催化剂和HZSM-5分子筛通过粉碎干混并经加压成型,其中C207的质量比例为70%,HZSM-5（硅铝比38）比例为30%,制备成CO₂加氢合成二甲醚的双功能催化剂。在固定床等温积分反应器中通过改变催化剂装填量和粒径试验,表明在空速≥1500h^-1（停留时间≤0.0066h）,外扩散阻力已经排除,催化剂粒径小于0.365mm（40-60mesh）时,内扩散阻力已经排除。 在催化剂装填量为3g、床层高度约为3.5cm、L/d_p≥80和排除外、内扩散阻力的前提下,测定了在氢碳比1—4∶1、反应温度200—260℃、压力3.0—4.0MPa、空速1500—6000h^-1范围内的本征动力学数据。本征动力学数据测定结果表明:提高温度、压力、H₂/CO₂比有利于二甲醚的合成;提高H₂/CO₂比有利于抑制CO的生成;脱水催化剂HZSM-5分子筛的加入,使耦合的甲醇脱水反应打破了甲醇合成的热力学平衡限制,并可通过生成的水来抑制逆水气转化反应的进行,甲醇脱水速率远大于甲醇合成速率。CO₂加氢合成二甲醚可用以下反应网络描述: 根据动力学的研究结果并参考有关文献,提出了CO₂加氢合成二甲醚的双