论文部分内容阅读
被称为“21世纪绿色燃料”的二甲醚是一种重要的化工原料,在能源领域可替代柴油作发动机燃料及替代液化石油气作民用燃料,因此二甲醚的应用前景十分广阔。
目前,DME的主要制备方法为甲醇气相脱水法。合成气一步法合成二甲醚生产DME是近年来开发的一种新技术,该技术打破了单纯甲醇合成过程中的热力学平衡限制,因而成为Cl化学研究的一个热点。
本文从反应体系热力学分析、酸改性高岭土作甲醇脱水剂、双功能能催化剂比较、耐磨催化剂研制、DME分离工艺模拟等五个方面对合成气一步法合成二甲醚技术进行了研究。
本文对合成气一步法合成二甲醚体系进行了热力学分析,分析结果表明:一氧化碳平衡转化率随着氢碳比增加而逐渐增大,氢碳比为1时二甲醚平衡收率最大。
对高岭土进行了酸改性,活性结果表明,高岭土经过酸改性后可提高高岭土催化脱水活性,其中硫酸改性高岭土活性最好;其次研究了硫酸浓度、硫酸处理时间对高岭土活性的影响;最后运用XRD、BET等表征手段对酸改性高岭土进行了表征。
采用共沉淀沉积法和机械混合法制备了双功能催化剂,然后对甲醇合成催化剂和甲醇脱水催化剂进行了筛选,确定采用XNC-98/HZSM-5=4:1(质量比)的催化剂,其中HZSM-5适宜的硅铝比为50。
对于流化床催化剂进行了研究,首先对不同粘结剂进行筛选,然后对不同粘结剂含量的催化剂进行了系列评价与分析。结果表明,当硅溶胶粒径为40-50nm及其含量为15wt%时,催化剂颗粒球形度较好,具有较好的耐磨性。
基于有序试探法得到DME分离序列,设计了一种合成气一步法制取DME的分离工艺,此工艺流程主要由吸收分离单元、精馏分离单元构成。运用Aspen Plus软件对此工艺流程进行模拟与研究,取得了良好的效果。