浆态床甲醇脱水制二甲醚研究

论文摘要

基于我国资源环境与人口增长、经济发展之间矛盾日益加剧的现状和我国富煤、贫油、少气的国情，如何合理利用我国的能源资源，尤其是从煤炭资源中发展新型清洁能源载体就显得比较重要。煤基含氧燃料——二甲醚，被誉为“21世纪的清洁能源”，由于它具有与柴油相近的十六烷值，燃烧过程可实现低NOx和无硫排放，可作为柴油的理想替代燃料，引起了人们广泛的关注。本课题组采用自主研发的完全液相法制备催化剂，用于浆态床合成气一步法合成二甲醚中，发现其脱水组分为勃姆石，截止目前，以勃姆石为甲醇脱水催化剂的研究尚未见报道。本文用完全液相法制备了浆状甲醇脱水催化剂，考察了该浆状催化剂在甲醇脱水合成二甲醚反应中的催化性能，利用XRD、N2吸附、NH3-TPD、XPS等测试手段对反应催化剂进行了表征，得到以下几点结论：（1）用完全液相法制备的甲醇脱水催化剂其相结构为勃姆石，经活性评价表明该催化剂具有较好的催化甲醇脱水活性，活性与γ-Al2O3相当，DME选择性优于γ-Al2O3。（2）催化剂需要经过一段时间的诱导活性才能达到最高，随着反应时间的延长，催化剂的活性提高。（3）催化剂反应后有γ-Al2O3物相生成，反应时间越长，γ-Al2O3的量越多，研究表明，γ-Al2O3的生成与活性提高相关。（4）催化剂的物相在向γ-Al2O3转化中，其勃姆石的层状结构未发生变化。（5）催化剂制备过程中，溶胶成胶比较好的催化剂催化性能最好，显然湿凝胶的性能影响催化剂的活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 二甲醚合成的研究进展
• 1.2.1 二甲醚的性质及用途
• 1.2.2 二甲醚的合成方法
• 1.2.3 甲醇脱水催化剂的研究
• 1.2.4 合成二甲醚的反应器
• 1.2.5 甲醇脱水制二甲醚的动力学和热力学
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 浆状催化剂的制备及工艺条件的选择
• 2.1 浆状催化剂的制备
• 2.1.1 浆状催化剂的制备步骤
• 2.1.2 催化剂的制备工艺
• 2.1.3 试验试剂与原料一览表
• 2.2 浆态相催化甲醇脱水生成二甲醚的工艺研究
• 2.2.1 反应方法
• 2.2.2 分析方法
• 2.2.3 数据处理
• 2.2.4 反应流程装置
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 温度对甲醇转化率的影响
• 2流量对甲醇转化率的影响'>2.3.2 甲醇进料量及载气N₂流量对甲醇转化率的影响
• 2.3.3 催化剂的稳定性
• 2.4 小结
• 第三章 制备条件水铝比对催化剂性能的影响
• 3.1 催化剂的制备
• 3.2 不同水铝比催化剂催化甲醇脱水生成二甲醚的实验研究
• 3.2.1 温度对甲醇转化率的影响
• 3.2.2 最佳水铝比的确定
• 3.3 催化剂的表征
• 3.3.1 样品的制备
• 3.3.2 表征技术及操作条件
• 3.3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 第四章 制备条件酸铝比对催化剂活性的影响
• 4.1 催化剂的制备
• 4.2 不同酸铝比催化剂催化甲醇脱水生成二甲醚的实验研究
• 4.2.1 催化剂的评价方法、分析方法、反应流程
• 4.2.2 结果与讨论
• 4.3 不同酸铝比催化剂的表征
• 4.3.1 XRD表征
• 2吸附表征'>4.3.2 N₂吸附表征
• 3-TPD表征'>4.3.3 NH₃-TPD表征
• 4.3.4 XPS表征
• 4.4 小结
• 2O₃和勃姆石的催化活性研究'>第五章 商用γ-Al₂O₃和勃姆石的催化活性研究
• 2O₃的活性评价结果'>5.1 γ-Al₂O₃的活性评价结果
• 2O₃的表征'>5.2 γ-Al₂O₃的表征
• 5.2.1 XRD表征
• 3-TPD表征'>5.2.2 NH₃-TPD表征
• 2吸附表征'>5.2.3 N₂吸附表征
• 5.2.4 XPS表征
• 5.3 勃姆石的活性评价结果
• 5.4 勃姆石的表征
• 5.4.1 XRD表征
• 3-TPD表征'>5.4.2 NH₃-TPD表征
• 2吸附表征'>5.4.3 N₂吸附表征
• 5.4.4 XPS表征
• 5.5 小结
• 第六章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文