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高岭土在二甲醚的制备中的应用

时间:2014-05-14 10:24:59

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随着世界石油资源的日趋枯竭,原油价格不断上涨,新一轮的能源危机逐渐突显,如何合理解决能源短缺问题成为世界各国广泛关注的焦点。二甲醚(DME)具有优良的燃烧性能,可替代柴油及液化石油气作为车用燃料和民用燃料,被誉为21世纪的清洁能源,DME也是一种重要的有机化工产品,在制药、染料、农药、涂料等行业中应用广泛,还可取代氟利昂用于气溶胶喷射剂、制冷剂和发泡剂等。因此二甲醚的研制和开发利用已成为世界各国广泛关注的热点课题之一。

陈程雯等的研究结果表明,高结晶度的高岭石有利于催化甲醇合成DME,这与高岭土石晶体的结构有关,高岭石是由硅氧八面体层同铝氧八面体层通过氧连接而成的,在连接面上,八面体层中的3个羟基有2个位置被氧取代,每个铝原子周围被4个羟基和2个氧包围,铝占据所有八面体空隙的2/3位置。该结构在催化反应中形成酸碱位使吸附在其表面上的甲醇脱水形成二甲醚。并发现用硫酸改性高岭土可显著提高甲醇的转化率,但硫酸浓度过大,甲醇的转化率反而下降。

杨柏川等分别以1.0mol/L的硫酸、盐酸、硝酸为改性剂,采用浸渍法制备了一系列酸改性高岭土;以酸改性高岭土为甲醇脱水催化剂,与甲醇合成催化剂XNC-98混合,制备了适用于合成气一步法制备二甲醚(DME)的双功能催化剂;考察了双功能催化剂对DME合成反应的活性,表征了酸改性后高岭土的结构和性能。结果显示,以高岭土加工设备高岭土加工技术经酸改性后的高岭土,比表面积及高岭土中高岭石的结晶度显著提高。以硫酸改性的高岭土作为甲醇脱水催化剂,可显著提高高岭土催化甲醇脱水的性能。还考察了硫酸浓度对DME合成反应的影响。实验结果表明,在处理时间为7h、处理温度为50℃的条件下,硫酸浓度为0.5mol/L时,CO转化率和DME收率理想。在V(H2):V(CO)为1:1、处理温度为250℃、压力为3MPa、空速为3000mL/(g・h)的反应条件下,CO转化率为56.1%,DME收率为37.2%,DME选择性为99.9%。

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