气-液-固三相床一步法合成二甲醚

摘要

本研究论文对二甲醚的性质用途和国内外二甲醚的发展情况进行了详细综述，并从云南省丰富的CO资源出发，指出利用合成气(CO和H2)合成二甲醚最有发展前途。并对合成气(CO和H2)一步法制二甲醚的工艺条件优化及双功能催化剂的考察和选择进行了较全面的研究，包括： (1)利用商业化的甲醇合成催化剂C301、C207、XNC98和自制的铜基催化剂在三相浆态床反应器中对合成甲醇的性能和工艺条件进行考察，选择出在合成工艺条件为压力4.5MPa，温度240℃，转速1500n/min，进气流量0.07L.min-1，CO：H2=1：2(摩尔比)下，得出合成甲醇效果最好的催化剂-国产C301，其CO转化率为68.63％，甲醇的选择性达到91.68％。并对C301在三相床中受温度、压力等工艺条件的影响效果进行了考察。 (2)在三相床反应器中，利用C301为甲醇合成催化剂，分别以HY、HB、HZSM-5、γ-Al2O3为甲醇脱水催化剂，制备出双功能催化剂C301-HY、C301-Hβ、C301-γ-Al2O3、C301-HZSM-5，并考察了四种双功能催化剂一步法合成二甲醚的催化效果，得出以C301-HY为双功能催化剂合成二甲醚的催化效果最好，在280℃、4.0MPa下CO的转化率可达76.61％，二甲醚的选择性及收率分别为68.17％和52.23％。 (3)在三相浆态床中对C301-HY型双功能催化剂制备二甲醚的工艺条件(温度、压力、双功能基比例)进行了优化，得出CO转化率、二甲醚选择性及收率随温度、压力、双功能基比例的变化规律。找出了C301-HY作为双功能催化剂的最佳工艺条件为：温度280℃、压力4.0MPa、双功能基的比例4：1。 (4)本论文还计算了反应气在不同温度(270～300℃)下的平衡组成、CO的平衡转化率及二甲醚的平衡选择性和平衡收率等热力学数据，并与实验数据进行对比。并通过实验得出了在反应温度为270～300℃下，CO转化率及醇醚收率随反应时间的变化曲线，得出280℃、4.0MPa下，反应在100min左右达到平衡。

目录

文摘

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论文说明：资助

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第一章二甲醚概论

1.1二甲醚的物理性质与特性

1.2二甲醚的用途

1.2.1气雾剂

1.2.2制冷剂和发泡剂

1.2.3民用燃料

1.2.4汽车燃料

1.2.5化工原料

1.3国内外发展现状及市场前景

1.3.1国外发展状况

1.3.2国内发展状况

1.3.3我国市场分析

1.3.4云南省发展前景

第二章二甲醚的合成方法及深加工

2.1甲醇脱水制二甲醚

2.1.1甲醇气相脱水法生产二甲醚

2.1.2甲醇液相脱水法生产二甲醚

2.1.3甲醇反应精馏法

2.2 CO2加氢直接合成二甲醚

2.3合成气合成二甲醚

2.3.1二步法

2.3.2一步法

2.4二甲醚的深加工

2.4.1甲基化反应

2.4.2羰基化反应

2.4.3氧化反应

2.4.4脱水反应

2.4.5其他反应

第三章合成二甲醚的实验方法及分析方法

3.1催化剂的制备与选择

3.2催化剂的还原活化

3.3溶剂的选择

3.4三相法反应器的选择

3.5原料气来源的选择

3.6三相法制二甲醚工艺条件的选择

3.7实验流程

3.8原料气和有关产物的分析

3.8.1纯CO的色谱分析

3.8.2甲醇的色谱分析

3.8.3蒸馏水的色谱分析

3.8.4纯CO2的色谱分析

3.8.5二甲醚的色谱分析

3.9原料气和产物的气相色谱校正因子

3.9.1校正方法及校正因子的选定

3.9.2 CO的校正

3.9.3 CO2的校正

3.9.4甲醇的校正

3.9.5水的校正

3.10数据处理方法

第四章三相床合成气直接制二甲醚的实验结果与讨论

4.1合成过程中反应与反应耦合效应

4.2浆态体系的反应与传热耦合效应

4.3浆态床中甲醇合成催化剂的催化性能

4.4甲醇合成催化剂对合成二甲醚反应的影响

4.5脱水催化剂对合成二甲醚反应的促进作用

4.6二甲醚合成工艺的优化

4.6.1温度对反应的影响

4.6.2体系压力对反应的影响

4.6.3催化剂的双功能基比例(C301：HY)的影响

第五章合成二甲醚的催化作用机理及热力学平衡分析

5.1化学平衡的计算

5.1.1热力学基础数据

5.1.2反应热与温度的关系

5.1.3平衡常数与温度的关系

5.1.4平衡转化率的计算

5.2体系中各平衡参数的计算

5.3 CO转化率及醇醚收率与反应时间的关系

5.4催化剂作用机理分析

5.4.1甲醇合成催化剂的催化作用机理分析

5.4.2甲醇脱水催化剂的催化作用机理分析

第六章结论与讨论

6.1结论

6.2进一步研究的工作建议

致谢

参考文献

附录(攻读硕士期间发表论文目录)