浆态床合成二甲醚工艺研究

摘要

介绍了二甲醚的性质、用途、合成方法和技术进展,考察了反应温度、反应压力、进料空速等对浆态床合成二甲醚反应过程的影响,同时还进行了反应动力学的研究。结果表明,在适当的工艺条件下,CO转化率达65％,二甲醚选择性达90％,二甲醚时空收率超过0.16 g/gcat·h。具体如下。 (1)采用液体石蜡作为浆态床的液体介质。由于液体介质的存在,浆态床合成气制二甲醚的过程中反应热容易导出,使反应在恒温条件下进行,因此操作容易控制,催化剂寿命长。 (2)催化剂和液体介质的装量对反应有较大影响,在1L反应釜中加入约10g催化剂和约300mL的石蜡,可以取得较高的CO转化率和二甲醚选择性。 (3)双功能催化剂中γ-Al2O3的含量对反应有重要影响。当γ-Al2O3含量从13％～50％范围内变化时,三个指标(CO转化率、二甲醚选择性和时空收率,下同)均呈现出先增后降的趋势,42％时有极大值。 (4)双功能催化剂的制备宜采用共沉淀沉积法。 (5)在245～300℃的温度范围内,三个指标先增大后缓慢减少,265℃时出现极大值；当压力由2.0Mpa上升到6.0MPa时,三个指标均呈现上升趋势；空速在700～2530h-1范围内变化时,CO转化率不断下降,对DME选择性影响不大,先增后降的趋势较缓慢,而DME时空受率则不断增加。 (6)在较佳的工艺条件下,即反应温度255℃,反应压力4.0MPa,空速1430h-1,采用共沉淀沉积法制备的,含γ-Al2O342％的催化剂,在合成气中H2/CO=2.83,CO2为0.64％的条件下,CO转化率64.78％,DME选择性94.86％,DME收率0.169g/(gcat·h)。 (7)本工艺和催化剂特别适用于富含CO的合成气,同时减少合成气中的CO2含量对合成二甲醚有利。

目录

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第一章概述

1.1二甲醚产品及市场概况

1.1.1二甲醚产品性质

1.1.2二甲醚产品用途

1.1.3二甲醚下游产品

1.1.4二甲醚的生产

1.1.5二甲醚的市场

1.2二甲醚的生产方法

1.2.1甲醇硫酸催化脱水法

1.2.2碘甲烷法

1.2.3甲酸三甲酯法

1.2.4硫酸氢甲酯法

1.2.5甲醇气固相催化脱水法

1.2.6合成气气固相催化合成法

1.2.7合成气三相催化合成

1.3二甲醚技术发展趋势

1.3.1国外发展状况

1.3.2国内发展状况

1.3.3工艺及催化剂

1.3.4反应器

1.4立题的目的和意义

第二章浆态床催化合成二甲醚的工艺方案

2.1工艺

2.2原料

2.3试验设备

2.4催化剂及其制备

2.5工艺流程

2.6分析检验

第三章浆态床合成二甲醚试验研究

3.1熔剂的选择

3.2反应釜装填

3.3升温还原

3.4原料气切换

3.5计算方法

3.6预备试验

3.7试验结果与讨论

3.7.1催化剂比例对于反应的影响

3.7.2反应温度的影响

3.7.3反应压力的影响

3.7.4进料空速的影响

3.7.5催化剂装量对合成二甲醚的影响

3.7.6催化剂制备方法对合成二甲醚的影响

第四章浆态床合成二甲醚的动力学研究

4.1动力学实验

4.2动力学方程的推导

4.3结果与讨论

4.3.1活化能

4.3.2CO2含量的影响

4.3.3H2/CO比的影响

第五章结论

参考文献

致谢