Каталитическая конверсия диметилового эфира в водородсодержащий газ

• Автор: Бадмаев, Сухэ Дэмбрылович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 99 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.

Глава I. Литературный обзор.

1. Вводные замечания.

2. Паровая конверсия ДМЭ в водородсодержащий газ.

2.1. Термодинамика реакции

2.2. Представления о механизме реакции и принципы конструирования

катализаторов

3. Катализаторы и основные закономерности протекания реакции гидратации ДМЭ в метанол.

4. Катализаторы паровой конверсии метанола в водородсодержащий газ

5. Катализаторы и их свойства в отношении паровой конверсии ДМЭ.

5.1. Механическая смесь катализаторов гидратации ДМЭ и паровой конверсии
метанола.
5.2. Бифункциональные катализаторы.
Глава II. Экспериментальная часть
1. Кинетические эксперименты
. . Схема экспериментальной установки
1.2. Анализ состава реакционной смеси и обработка результатов.
1.3. Условия экспериментов и используемые кинетические характеристики
реакций.
1.3.1. Гидратация ДМЭ.
1.3.2. Паровая конверсия метанола.
1.3.3. Паровая конверсия ДМЭ
2. Катализаторы и их состав.
3. Физикохимические методы, примененные для исследования катализаторов.
Глава III. Паровая конверсия ДМЭ на механической смеси катализаторов гидратации ДМЭ и паровой конверсии метанола.
1. Гидратация ДМЭ в метанол на твердых кислотах.
. . Активность и кислотные свойства катализаторов.
1.2. Влияние температуры на активность и селективность катализаторов. .
2. Активность и селективность катализаторов реакции паровой конверсии метанола
3. Паровая конверсия ДМЭ
3.1. Активность механически смешанных катализаторов
3.2. Каталитические свойства 1У0г Си2пАЮхсистем.
3.2.1. Влияние массового отношения Си2пАхгг Си2пАх.
3.2.2. Влияние температуры.
4. Сопоставление активности механически смешанных катализаторов реакции паровой конверсии ДМЭ.
Глава IV. Паровая конверсия ДМЭ на бифункциональных СиОСеСЬуАОз
катализаторах
1. Физикохимические характеристики катализаторов.
2. Каталитические свойства СиОСеСУуАЬОз систем
2.1. Влияние состава катализатора
2.2. Влияние отношения Н2ОДМЭ.
2.3. Влияние температуры.
2.4. О природе активных центров
3. Сопоставление СиОСеОгуАОз систем с другими бифункциональными
катализаторами реакции паровой конверсии ДМЭ.
Выводы.
Список литературы


Топливом для топливных элементов является водород или водородсодержащий газ. Однако использование водорода для питания топливных элементов считается не вполне целесообразным изза отсутствия соответствующей инфраструктуры и пока нерешенных проблем его безопасного хранения и транспортировки. Для преодоления этих проблем предлагается 14 использовать топливный процессор устройство, позволяющее получать при ПОМОЩИ каталитических методов водородсодержащий газ из различного углеродсодержащего сырья природный газ, сжиженный нефтяной газ, бензин, дизельное топливо, биоэтанол, метанол, диметиловый эфир и др. Среди этого сырья диметиловый эфир ДМЭ и метанол относятся к синтетическому топливу, получаемому из синтезгаза 57. Они наиболее легко и селективно конвертируются в водородсодержащий газ при относительно низкой температуре 00 С. Однако, в отличие от метанола, ДМЭ коррозионно инертен и нетоксичен 8. Прямой синтез ДМЭ более выгоден, чем синтез метанола 5. ДМЭ по физикохимическим свойствам близок к сжиженному нефтяному газу и легко хранится и транспортируется 6,7. Кроме этого, ДМЭ рассматривается как альтернатива дизельному топливу для дизельных двигателей 59, что, несомненно, должно стимулировать развитие необходимой инфраструктуры. Таким образом, ДМЭ является весьма перспективным сырьем для получения водородсодержащего газа для питания топливных элементов. Наиболее эффективным способом получения водородсодержащего газа из ДМЭ является его паровая каталитическая конверсия. Исследования в этом направлении начались не более десяти лет назад и находятся на начальном этапе. До сих пор отсутствуют систематические исследования но паровой конверсии ДМЭ, а предложенные катализаторы недостаточно активны. Вместе с тем анализ пока еще небольшого числа публикаций, появившихся в период выполнения настоящей работы по паровой конверсии ДМЭ, показывает, что для осуществления этой реакции разрабатываются два типа катализаторов, а именно 1 механически смешанные системы, состоящие из катализаторов гидратации ДМЭ в метанол и паровой конверсии образовавшегося метанола в водородсодержащий газ 2 бифункциональные катализаторы, содержащие активные центры, на которых обеспечивается протекание реакций гидратации ДМЭ и паровой конверсии метанола. Указанные обстоятельства позволяют считать исследования в области поиска и разработки эффективных катализаторов и изучения закономерностей протекания реакции паровой конверсии ДМЭ в водородсодержащий газ весьма актуальными. Цель работы разработка эффективных механически смешанных и бифункциональных катализаторов реакции паровой конверсии ДМЭ в водородсодержащий газ. ДМЭ на бифункциональных СиОСеОгуАЬОз катализаторах, содержащих на поверхности как кислотные, так и медьсодержащие центры. Оптимизация условий протекания реакции паровой конверсии ДМЭ и состава наиболее активных механически смешанных Ш2г0 2 СигпАх и бифункциональных Си0СеуА катализаторов. ГЛАВА 1. Около лет назад были предложены технологии получения ДМЭ из синтезгаза 57 и показано, что ДМЭ является альтернативой дизельному топливу для дизельных двигателей 59. Кроме того, в настоящее время ДМЭ рассматривается как перспективное синтетическое топливо промышленного и бытового назначения, а также, как сырье для получения водородсодержащего газа, в частности, для питания топливных элементов ,. ДМЭ . Среди этих способов паровая конверсия ДМЭ ПК ДМЭ приводит к наибольшему содержанию водорода в продуктах и поэтому считается наиболее эффективным способом. В этой главе рассмотрены литературные данные по каталитическому процессу ПК ДМЭ в водородсодержащий газ, а также суммированы результаты по реакциям гидратации ДМЭ в метанол и паровой конверсии метанола в водородсодержащий газ. Реакции гидратации ДМЭ и паровой конверсии метанола, как будет показано в дальнейших разделах, имеют непосредственное отношение к процессу ПК ДМЭ. Отметим, что большее число литературные данные по гидратации ДМЭ и паровой конверсии ДМЭ были получены в период выполнения настоящего исследования.