合成氣一步法制二甲醚新型催化劑的研究

黃志軒

摘 要： 隨著時代的發(fā)展，能源在經(jīng)濟發(fā)展和日常生活中發(fā)揮的作用愈加顯著。國家未來經(jīng)濟發(fā)展的持續(xù)性以及人們日常生活質量的提高，對清潔能源的研究不斷加深和推廣。二甲醚作為應用不斷推廣的清潔能源，制作的方式也有好幾種，合成氣一步法制二甲醚有著不可替代的意義，實際應用中也表現(xiàn)巨大優(yōu)勢，所以應用范圍不斷推廣。催化劑是實驗效果加強的關鍵，所以要提高制成的二甲醚產(chǎn)品質量，就必須加強新型催化劑的研究。

關鍵詞：合成氣一步法 二甲醚產(chǎn)品 新型催化劑

中圖分類號：TQ223.2 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2017）03-0288-01

一、前言

二甲醚是未來發(fā)展中替代柴油等能源的較為重要的清潔能源，所以對二甲醚的研究成為適應發(fā)展較為廣闊的市場需求以及可持續(xù)發(fā)展的重要措施，在使用中發(fā)揮的巨大經(jīng)濟效益和環(huán)境效益等。文章就當下的二甲醚現(xiàn)狀進行分析，就其中的催化劑重要性以及發(fā)展進行分析，得出相關的研究成果。

二、合成氣一步法二甲醚催化劑的研究進展現(xiàn)狀

二甲醚不僅是一種重要的化工原料，也是在未來能源領域中可以替代當下應用較為廣泛的柴油和天然氣等作為清潔能源的燃料。一方面由于能在對流程中快速溶解，不會對臭氧層造成傷害，另一方也是作為替代能源有許多突出的優(yōu)勢，所以國內外的消費需求都在進一步上升。二甲醚燃燒之后生成的炭粒較少，允許在較大量的環(huán)境中進行廢氣循環(huán)，燃燒時的熱量值等效益也較大。當下已經(jīng)應用或是正在開發(fā)的二甲醚的生產(chǎn)方法主要是由甲醇脫水來制取的二步法和用合成氣直接合成的一步法。應用較為廣泛的是二步法，但是一步法發(fā)展的速度較為迅速，應用的范圍不斷推廣。相較于甲醇氣相催化脫水二步法支撐的二甲醚，一步法的二甲醚制造技術有流程短以及能耗低等問題，在具體的實驗中也有較高的單程轉換率。合成氣一步法主要是指采用合成甲醇與甲醇脫水雙功能催化劑將合成的甲醇與甲醇脫水二個反應放在一個反應器中進行，減少了步驟轉換之間需要浪費的原料和實踐，也就是一步法相較之下的優(yōu)點。一步法應用是否能夠成功的關鍵便是雙功能催化劑的開發(fā)成敗，因為對社會發(fā)展的重要作用，對合成氣一步法制二甲醚的催化劑研究重點集中在添加劑種類以及催化劑的改性基礎上，在實際應用中也取得較為顯著的成就。合成氣一步法進行制造二甲醚的主要工藝路線便是：將原料氣經(jīng)過活性炭吸附塔脫硫之后，接著進入二甲醚的反應器中，反應后的產(chǎn)物經(jīng)過冷卻、分餾等處理步驟之后，得到符合相關規(guī)定的二甲醚產(chǎn)品。在具體施工中涉及到的技術以及細節(jié)問題較多，也出現(xiàn)許多亟待解決的問題，所以進一步發(fā)展有著實際意義。二甲醚的應用市場十分廣泛，但是國內發(fā)展現(xiàn)況表明，長期運行合成氣一步法制二甲醚的工業(yè)還尚未形成規(guī)模，研究的單位也多是高校科研機構，缺乏一定的市場支持，發(fā)展也就缺乏持久的動力。國外對二甲醚的制造研究也是發(fā)展的重點，不少公司開發(fā)的工藝也在不斷摸索中走向成熟，加強二甲醚制造技術的研究便也是國家適應世界發(fā)展要求的重要措施，有著實際意義。

三、合成氣一步法二甲醚催化劑的研究進展

國內外的消費需求進一步增加，巨大的市場前景使得相關的優(yōu)化技術措施研究成為發(fā)展的重點。當下的催化劑研究在實際應用中有一定的成就，但是進一步研究也有著必要的實際意義。筆者經(jīng)過對相關資料的調查，得出當下的研究進展主要有以下幾點表現(xiàn)：

1.合成甲醇活性組分

二甲醚合成反應是強放熱反應，所以常用的催化劑都對溫度比較敏感，高溫容易對催化劑中的活性粒長大，導致催化劑失活，所以對催化劑的研究時整個助劑使用效果的關鍵，使用合適的助劑才能發(fā)揮助劑真正的作用。在選擇助劑的過程中，注意研究催化劑的熱穩(wěn)定性，鐵和鋁是銅基催化劑最常用的助劑。合成氣一步法制造二甲醚雙功能催化劑既要具有甲醇的合成活性中心又要具有甲醇脫水活性中心，二者的結合才能使得活性中心接觸程度適宜時，發(fā)揮催化劑最好的活性。但是兩種活性組分的符合方式是直接影響兩種活性中心接觸程度的關鍵，當下應用方式中沉淀沉積法是最有力的，其次是應用較為廣泛的濕混法等、制備性能優(yōu)良的合成氣直接制取二甲醚的雙功能催化劑應該遵循的原則有：在催化劑各種活性組分保持各自催化劑功能的前提下，兩活性中心應該盡可能的接觸緊密，因為要想充分表現(xiàn)協(xié)同效應，距離將是重要的影響因素。催化劑的一種活性中心不能覆蓋另一個活性中心，這樣才能保證各自的催化功能，如果各種組分活性之間能夠發(fā)揮化學變化，便容易形成非活性的新的物象，在實際應用中是值得注意的現(xiàn)象。

2.合成氣一步法催化劑機理

研究人員經(jīng)過相關實踐研究得出，合成氣一步法制二甲醚應該包括甲醇合成反應、逆水氣變換等各種環(huán)節(jié)，其中的甲醇合成反應是生成二甲醚的前提和基礎，所以在研究二甲醚的合成機理時，應該建立在甲醇合成機理基礎上，保證各個環(huán)節(jié)的實踐激勵都有一定的科學基礎。在催化劑的使用中，應該根據(jù)實踐中的原料氣以及其他的實踐成分進行選擇，催化劑使用可以成為實驗中許多化學反應進一步加強的助力，如果在使用中應用催化劑，便可以在出口尾氣中增加甲醇和水的含量，使得清潔能源的特點更好的體現(xiàn)。

3.具體的催化劑研究實驗

在實驗中也會注意對催化劑的研究，先將一定濃度的混合溶液催化劑與另外的催化劑進行融合，在將其他的催化劑按照相關的規(guī)定以科學的順序進行安排注入。混合攪拌混勻之后，加入一定量的脫水組分才能在合成氣中一步制二甲醚時發(fā)揮更加積極的催化劑作用。合成氣一步法中合成二甲醚的反應是在固定的反應器中進行的，所以催化劑的含量等對性能的反應都會有較為明顯的體現(xiàn)。在實驗進行中，應該根據(jù)實驗收集的數(shù)據(jù)進行處理，運用相關公式進行分析過后，可以對催化劑日后使用的研究提供積極的借鑒。

四、結束語

綜上所述，相關部門對于新興催化劑的研究有一定的成果，但是在試驗中也得出許多注意的細節(jié)，技術進一步優(yōu)化是發(fā)展需要，也有實際意義。

參考文獻

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