Parametric study of catalytic co hydrogenation for producing dimethyl ether

Bu çalışmanın amacı, doğrudan dimetil eter (DME) sentezlenmesinde kullanılan çiftişlevli katalizör sistemlerinin performansını incelemekti. Doğrudan sentezleme yöntemi iki ardışık adımdan oluşur: metanol sentezi ve onu izleyen metanol dehidrasyonu. Bu amaçla, ticari metanol sentez katalizörü (Cu-Zn bazlı HiFuel-R120) ile farklı metanol dehidrasyon katalizörleri çift-yataklı bir mikroreaktörde birlikte kullanıldı. δ-Al2O3 taşıyıcıya yüklenen CeO2 oranı değiştirilerek üç farklı metanol dehidrasyon katalizörü ıslak emdirme yöntemiyle hazırlandı. Çift-işlevli katalizör sistemiyle sentez gazından DME üretimi, 600 oC ve 100 atm kadar çıkabilen yüksekbasınçlı yüksek-sıcaklıklı Autoclave Engineers' BTRS Jr-PC reaksiyon test sisteminde aşağı-akışlı, sabit-yataklı borusal reaktör kullanılarak incelendi. Deneysel parametre olarak sıcaklık, basınç, girdi bileşimi ve yüklü CeO2 oranı seçildi; katalizör performansının ölçüsü CO dönüşme yüzdesi; DME, metan, karbon dioksit, metanol verimleri, ve DME seçimliliği olarak alındı. Deneyler 250, 275 ve 300 oC sıcaklıkta, 25 ve 34 atm basınç eşliğinde, ağırlıkça %5, %10 veya %20 CeO2 yüklü δ-Al2O3 metanol dehidrasyon katalizörüyle yapıldı. %5 ve %10 CeO2 yüklü δ-Al2O3 ile elde edilen veriler, CO dönüşme yüzdesinin ve DME seçimliliğinin sıcaklıkla arttığını, %20 CeO2 yüklü δ-Al2O3 ile CO dönüşmesinde bir fark olmadığını, bunun metal sinterleşmesine bağlanabileceğini gösterdi. %5 ve %10 CeO2 yüklü δ-Al2O3 katalizörlerin etkinliklerinin basınçla arttığı, bu artışın metanol sentezi için geçerli Le Chatelier's ilkesine dayandığı görüldü. Girdideki molar H2/CO oranı 1 veya 2 olan deneyler ile DME seçimliliğinin hidrojence zengin ortamda arttığı belirlendi. Yüklü CeO2 oranı azaldıkça CO dönüşme yüzdesinin ve DME seçimliliğinin arttığı gözlendi. En yüksek CO dönüşme yüzdesi (%36) ve DME seçimliliği (%74.4), 300oC sıcaklık ve 34 atm basınçta, H2/CO oranı 2 olan girdi bileşimiyle ve metanol sentez katalizörü HiFuel-R120'nin %5 CeO2/δ-Al2O3 metanol dehidrasyon katalizörü ile birlikte kullanıldığı deneylerde elde edildi.