بخشی از مقاله
چکیده
شماری از کاتالیست های جامد اسیدی مانند -γآلومینا، سیلیکا-تیتانیا و -γآلومینا تقویت شده با سیلیکا و فسفر به روش هم رسوبی - سل-ﮊل - ساخته شده و سپس خواص فیزیکی-شیمیایی این کاتالیست ها با استفاده از روشهای Tمن، ، خمS و آنالیز عنصری مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش راکتوری کاتالیستها برای تولید دی متیل اتر در راکتور بستر ثابت در شرایط عملیاتی لاo۰۰۳، فشار اتمسفری و کزh۰۰۶۵۱ SV =جچ انجام شد. مطالعات انجام شده نشان داد که کاتالیست های سیلیکا-تیتانیا از فعالیت کمی در سنتز مخح برخوردار می باشند. فعالیت و گزینش پذیری کاتالیست های تقویت شده در مقایسه با -γآلومینا خالص بالاتر می باشد. میزان تبدیل متانول به دی متیل اتر بر روی نمونه های کاتالیست آلومینو سیلیکات با هلwt۶ سیلیکا و فسفات آلومینیوم غیر استوکیومتری - ذشطشPبlط - بیشترین مقدار می باشد.
کلمات کلیدی: دی متیل اتر، کاتالیست های جامد-اسیدی، متانول، آبگیری
مقدمه
در سالهای اخیر، مسئله آلودگی هوا یکی از مهمترین مشکلات بشر در سرتاسر جهان می باشد. با توجه به مقدار فزاینده ذرات معلق و اکسیدهای نیتروﮊن - گقش - خروجی از اگزوز اتومبیلها، بشر همواره به دنبال سوخت پاک و تمیز جایگزین بوده است ب۱م. در سالهای اخیر، دی متیل اتر - غقخ - که امروزه به عنوان ماده اولیه در تهیه ترکیبات شیمیایی و اسپری های افشاننده نظیر اسپری موی سر استفاده می شود، توجه ویژه ای را به عنوان یک سوخت قابل حمل و نقل، جایگزین سوخت دیزل و نبع به خود جلب کرده است. کاربردهای جدید این ماده در زمینه سوخت به سبب ظرفیت گرمایی بالای این سوخت در مقایسه با سوخت دیزل، مقادیر بسیار کم گقش تولیدی، احتراق تمیز در موتور، عدد ستان بالا و بدون سر و صدا کار کردن موتور اتومبیلهاست ب۵-۲م.
یکی از روشهای متداول برای سنتز غقخ، فرآیند آبگیری از متانول بر روی کاتالیست های جامد اسیدی است. تحقیقات نشان داده است که سنتز غقخ بر روی کاتالیست های -γآلومینا، -γآلومینای تقویت شده با سیلیکا، تیتانیا و فسفر، آلومینیوم فسفات،غربالهای مولکولی - پنتاسیلها، موردنیت ها، سیلیکو-آلومینو فسفاتها و ... - در دمای هپ۰۰۴-۰۵۲ و حداکثر فشار طهت۸۱ قابل انجام استب۱۱-۶م.در کار حاضر، فرآیند آبگیری متانول به غقخ با ساخت، ارزیابی و آزمون راکتوری کاتالیست های جامد اسیدی مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. این کار بخشی از تحقیقات گسترده شرکت تاپسو - کپکژپ1 طپ2ئهد حَ - A جهت توسعه فرآیند تبدیل متانول به دی متیل اتر می باشد که در آزمایشگاههای آن شرکت انجام شده است.
مواد و روشها
۱- مواد
از نیترات آلومینیوم نه آبه ، تترا اتیل اورتو سیلیکات، تترا ایزوپروپیل تیتانات، اورتو فسفریک اسید ، اسید اگزالیک دو آبه ، محلول آمونیاک ، اتانول، بوهمیت به عنوان مواد اولیه جهت ساخت کاتالیست های جامد اسیدی استفاده شد. همچنین در آزمون راکتوری کاتالیست های ساخته شده از گاز نیتروﮊن و متانول و کاتالیست شاهد صنعتی A1 - استفاده شد.
۲- تهیه کاتالیست ها
کاتالیست صقلئAسγ از تجزیه گرمایی بوهمیت با فرآیند کلسیناسیون در دمای هپ۰۵۵ به مدت لا۶ با شیب دمایی غطعَهپ۲ ساخته شد.کاتالیست های سیلیکا-تیتانیا در دو محیط اسیدی و بازی، -γآلومینا تقویت شده با سیلیکا ، -γآلومینا تقویت شده با فسفر با درصد مختلفی از اجزاﺀ سازنده به روش سل-ﮊل ساخته شدند. به عنوان مثال، شرایط عملیاتی و روش ساخت کاتالیست های -γآلومینا تقویت شده با سیلیکا به اختصار در زیر آمده است: روش همرسوبی با محلول آمونیاک، سرعت افزایش محلول رسوب دهنده ۴، غلظت اجزاﺀ سازنده ، مدت زمان همزدن غطع ۰۴۴۱ و ب۲۱،۳۱م. برای انجام واکنش، مخلوط اجزاﺀ سازنده در یک بشر شیشه ای در دمای هپ۰۵ و سرعت عژط۰۰۵ به مدت لا۴۲ همزده می شود. پس از صاف نمودن، رسوب حاصل در آون در دمای هپ۰۵۵ به مدت لا۴۲ خشک شده و سپس تحت اتمسفر هوا در دمای هپ۰۵۶ به مدت لا۶ با شیب دمایی۲ کلسینه می شود.
بررسی خواص فیزیکی و شیمیایی کاتالیست ها
مساحت سطح، حجم و قطر خلل و فرج کاتالیستها با استفاده از ایزوترم های جذب-دفع لش به روش 1غB و توزیع اندازه خلل و فرج به روش دپB اندازه گیری شد. همچنین شناسایی فازهای بلوری موجود در توده، میزان اسیدیته، نوع گونه های سازنده سطح و توده، شرایط مناسب برای فرآیند کلسیناسیون جهت تبدیل فازهای بلوری، مورفولوﮊی سطح و آنالیز کمی عناصر ئA، ب، طح و ط1 در همه نمونه های کاتالیست به ترتیب با استفاده از روشهای انجام شد.
آزمایش راکتوری
فرآیند آبگیری متانول به دی متیل اتر بر روی کلیه نمونه های کاتالیست ساخته شده و صنعتی در یک راکتور کوارتزی بستر ثابت - قطر داخلی عع۰۱ و طول عع۰۵۶ - در دمای هپ۰۰۳ و فشار یک اتمسفر انجام شد. برای انجام آزمایش راکتوری، ابتدا نمونه های اکسترود - قرص - ، خرد شد و پس از الک نمودن، عملیات بارگذاری راکتور با ؟۵/۰ گرم از هر کاتالیست با اندازه ذرات عμ۰۱۷-۰۰۳ ۰۵-۵۲ - انجام گردید. در این فرآیند ابتدا عملیات فعال سازی کاتالیست با عبور گاز لش از روی بستر کاتالیست تا دمای هپ۰۰۲ انجام و سپس خوراک - نیتروﮊن اشباع از متانول، لش غط دقکق یذذ - با دبی غطعَئع ۰۳۱ - ذسلا۰۰۶۵۱ چبحدن - از روی بستر عبور داده شد. همچنین همزمان دمای بستر با شیب ۲ به هپ۰۰۳ رسانده شد. بعد از لا۰۷ واکنش، آنالیز جریان گاز خروجی از راکتور به صورت کغطئسغپ توسط یک دستگاه هن انجام شد.
آنالیز محصولات
برای آنالیز محصولات، دمای جریان گاز خروجی از راکتور با سیستم در دمای هپ۰۴۱ ثابت نگه داشته شد و سپس شناسایی و جداسازی محصولات در یک دستگاه به صورت انجام گرفت. این دستگاه مجهز به آشکارساز - برای
