高嶺土在二甲醚的制備中的應(yīng)用

時(shí)間：2014-05-14 10:24:59

作者：世邦機(jī)器

隨著世界石油資源的日趨枯竭，原油價(jià)格不斷上漲，新一輪的能源危機(jī)逐漸突顯，如何合理解決能源短缺問題成為世界各國廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。二甲醚（DME)具有優(yōu)良的燃燒性能，可替代柴油及液化石油氣作為車用燃料和民用燃料，被譽(yù)為21世紀(jì)的清潔能源，DME也是一種重要的有機(jī)化工產(chǎn)品，在制藥、染料、農(nóng)藥、涂料等行業(yè)中應(yīng)用廣泛，還可取代氟利昂用于氣溶膠噴射劑、制冷劑和發(fā)泡劑等。因此二甲醚的研制和開發(fā)利用已成為世界各國廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)課題之一。

陳程雯等的研究結(jié)果表明，高結(jié)晶度的高嶺石有利于催化甲醇合成DME，這與高嶺土石晶體的結(jié)構(gòu)有關(guān)，高嶺石是由硅氧八面體層同鋁氧八面體層通過氧連接而成的，在連接面上，八面體層中的3個(gè)羥基有2個(gè)位置被氧取代，每個(gè)鋁原子周圍被4個(gè)羥基和2個(gè)氧包圍，鋁占據(jù)所有八面體空隙的2/3位置。該結(jié)構(gòu)在催化反應(yīng)中形成酸堿位使吸附在其表面上的甲醇脫水形成二甲醚。并發(fā)現(xiàn)用硫酸改性高嶺土可顯著提高甲醇的轉(zhuǎn)化率，但硫酸濃度過大，甲醇的轉(zhuǎn)化率反而下降。

楊柏川等分別以1.0mol/L的硫酸、鹽酸、硝酸為改性劑，采用浸漬法制備了一系列酸改性高嶺土；以酸改性高嶺土為甲醇脫水催化劑，與甲醇合成催化劑XNC-98混合，制備了適用于合成氣一步法制備二甲醚（DME)的雙功能催化劑；考察了雙功能催化劑對(duì)DME合成反應(yīng)的活性，表征了酸改性后高嶺土的結(jié)構(gòu)和性能。結(jié)果顯示，以高嶺土加工設(shè)備高嶺土加工技術(shù)經(jīng)酸改性后的高嶺土，比表面積及高嶺土中高嶺石的結(jié)晶度顯著提高。以硫酸改性的高嶺土作為甲醇脫水催化劑，可顯著提高高嶺土催化甲醇脫水的性能。還考察了硫酸濃度對(duì)DME合成反應(yīng)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在處理時(shí)間為7h、處理溫度為50℃的條件下，硫酸濃度為0.5mol/L時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率和DME收率理想。在V(H2):V(CO)為1:1、處理溫度為250℃、壓力為3MPa、空速為3000mL/(g?h)的反應(yīng)條件下，CO轉(zhuǎn)化率為56.1%,DME收率為37.2%,DME選擇性為99.9%。