2 단계 방법은 먼저 합성가스에서 메탄올을 만든 다음, 메탄올은 촉매제의 작용으로 탈수하여 디메틸 에테르를 만든다. 과거에는 주로 황산을 촉매제로 사용했는데, 지금은 γ-Al2O3/SiO _ 2 로 만든 ZSM-5 분 자체 (ZSM-5 분 자체) 를 촉매제로 많이 사용했는데, 그 성능은 우수하고 선택성이 좋아 고순도 이갑을 만들 수 있으며 오염을 피할 수 있다.
합성가스는 한 번에 합성가스를 포함해 반응기에 진입하고, 메탄올합성과 메탄올탈수 및 수가스 전환반응을 동시에 완성한다. 생성물은 메탄올과 디메틸 에테르의 혼합물로 증류를 통해 분리되고, 반응하지 않는 메탄올은 반응기로 돌아간다. 1 단계 방법은 이중 기능 촉매제를 많이 사용하는데, 일반적으로 두 가지 촉매제로 이루어져 있는데, 하나는 메탄올합성 촉매제이고, 하나는 메탄올탈수 촉매제이다. 메탄올 합성을위한 촉매는 BASF, S3-85 및 I-CI-5 12 와 같은 구리 아연 알루미늄 (O) 기반 촉매를 포함한다. 메탄올 탈수 촉매제에는 알루미나, 다공성 SiO _ 2-Al _ 2O _ 3, Y 형 분 자체, ZSM-5 분 자체, 모르 데 나이트 등이 포함됩니다. 리액터 유형에 따라 1 단계 방법은 고정상과 펄프로 나눌 수 있다.
반응 과정의 상태와 공예 특징에 따라 합성기가 한 번에 이갑을 합성하는 데는 2 상법과 3 상법이 있다. 2 상 방법은 기상법 (GPDME) 이라고도 하고, 3 상 방법은 액상법 (LPDME) 이라고도 합니다.
2 상 방법은 기상법 (GPDME) 이라고도 하여 이갑을 기화한다.
3 상 방법은 액상법 (LPDME) 이라고도 합니다.
디메틸 에테르와 그 생산 방법 2008-05-09 출처: 바이두 스티커
핵심 힌트: DME (DME) 는 무색가스로 가벼운 에테르 향이 있으며 상온에서 증기압은 약 0.5 MPa 로 액화석유가스의 물리적 성질과 매우 비슷하다. 1. 디메틸 에테르의 성질과 용도
디메틸 에테르 (DME) 는 약간의 에테르 냄새가 나는 무색 가스입니다. 상온에서 증기압은 약 0.5 MPa 로 액화석유가스의 물리적 성질과 매우 비슷하다. 디메틸 에테르는 불활성, 부식성, 발암성, 거의 무독성이다. 이갑은 에테르와 달리 오랫동안 공기에 노출되어 과산화물을 형성하지 않는다. 이갑갑의 포화증기압은 액화석유가스보다 낮고, 저장운송은 액화석유가스보다 안전하고, 연소성능이 좋고, 열효율이 높으며, 연소 과정에서 찌꺼기와 검은 연기가 없고, CO 와 NO 배출이 낮다. 이갑은 액화석유가스, 가스, 천연가스와 혼합하여 열량을 높일 수 있으며, 95% 이상의 이갑은 액화석유가스를 대체하는 연료로 직접 사용할 수 있다. 따라서 액화 가스를 대체하는 이상적인 청정 연료일 수 있습니다. 또한, 디메틸 에테르는 주로 페인트, 살충제, 공기 청정제, 헤어 스프레이, 방청제 및 윤활제를 만드는 데 사용되는 화학 원료로 사용될 수 있습니다.
국내외 디메틸 에테르 개발
디메틸 에테르의 생산 방법은 처음에는 고압 메탄올 생산의 부산물을 정류하여 얻어졌다. 저압 메탄올 합성 기술의 광범위한 적용으로 부작용은 크게 감소했고 디메틸 에테르의 산업 생산 기술은 메탄올 탈수 또는 직접 합성 가스로 급속히 발전했다. 메탄올 탈수법에는 액상 메탄올법과 가스상 메탄올법이 포함된다. 전자의 반응은 액상에서 진행되며 진한 황산으로 탈수하여 메탄올을 얻는다. 그러나 이 방법은 설비 규모가 작고, 설비가 부식되기 쉬우며, 환경 오염, 조작 조건 차이 등으로 인해 점차 도태되고 있다. 최근 몇 년 동안, 디메틸 에테르의 수요가 크게 증가했으며, 각국은 투자가 적고, 운영 조건이 좋고, 오염이 없는 신기술을 연이어 개발했는데, 주로 2 단계 및 1 단계 방법이 있다.
2 단계 방법은 먼저 합성가스에서 메탄올을 만든 다음, 메탄올은 촉매제의 작용으로 탈수하여 디메틸 에테르를 만든다. 과거에는 주로 황산을 촉매제로 사용했는데, 지금은 γ-Al2O3/SiO _ 2 로 만든 ZSM-5 분 자체 (ZSM-5 분 자체) 를 촉매제로 많이 사용했는데, 그 성능은 우수하고 선택성이 좋아 고순도 이갑을 만들 수 있으며 오염을 피할 수 있다.
합성가스는 한 번에 합성가스를 포함해 반응기에 진입하고, 메탄올합성과 메탄올탈수 및 수가스 전환반응을 동시에 완성한다. 생성물은 메탄올과 디메틸 에테르의 혼합물로 증류를 통해 분리되고, 반응하지 않는 메탄올은 반응기로 돌아간다. 1 단계 방법은 이중 기능 촉매제를 많이 사용하는데, 일반적으로 두 가지 촉매제로 이루어져 있는데, 하나는 메탄올합성 촉매제이고, 하나는 메탄올탈수 촉매제이다. 메탄올 합성을위한 촉매는 BASF, S3-85 및 I-CI-5 12 와 같은 구리 아연 알루미늄 (O) 기반 촉매를 포함한다. 메탄올 탈수 촉매제에는 알루미나, 다공성 SiO _ 2-Al _ 2O _ 3, Y 형 분 자체, ZSM-5 분 자체, 모르 데 나이트 등이 포함됩니다. 리액터 유형에 따라 1 단계 방법은 고정상과 펄프로 나눌 수 있다.
디메틸 에테르의 1 단계 제조 반응은 다음 단계로 나눌 수있다.
일산화탄소+H2-> ch3oh-δ h = 90.7kj/mol (1)
2ch2 oh-& gt；; CH3 och 3+H2O-δH = 23.5 kj/mol(2)
일산화탄소+H2O-> 이산화탄소+H2-δ h = 41.2kj/몰 (3)
총 반응식: 3co+3 H2->; Ch3 och3+CO2-δ h = 246.1kj/mol (4)
2 단계 방법에 비해 1 단계 방법은 자신의 장점을 가지고 있다. 1 단계 중 CO 의 전환율은 2 단계 전환율보다 훨씬 높지만, 1 단계 방법에서는 세 가지 반응이 동시에 발생해야 하고 세 가지 반응이 모두 발열 반응이기 때문에 필요한 촉매제는 고온에서 내열성과 선택성이 우수합니다. 한 단계로 생산된 이갑은 일반적으로 알코올 연료로 쓰이며, 높은 순도를 생산하려면 추가 분리와 정제가 필요하다. 2 단계 전환율은 1 단계 전환율만큼 높지는 않지만 생산 공정이 성숙하고 장비 적응성이 넓으며 사후 처리가 간단하다는 특징이 있다. 직접 메탄올 생산 공장에 지을 수도 있고, 다른 공공시설이 비교적 좋은 비메탄올 생산 공장에 지을 수도 있다. 1 단계 방법에 비해 2 단계 합성공정은 약간 길지만, 두 가지 촉매제는 서로 다른 반응기에 설치되어 서로 간섭하지 않는다. 현재의 기술 발전 추세에서 볼 때, 1 단계 과정은 절차가 짧고, 장비 효율이 높으며, 운영 압력이 낮고, CO 편도 전환율이 높다는 특징이 있어 설비 투자와 운영비용을 크게 절감하고, 이갑갑합성 생산비용은 2 단계 방법보다 크게 낮아진다. 따라서 1 단계 방법은 경제적으로 더 합리적이고, 시장에서 경쟁력이 있으며, 전반적으로 기술적 우위를 가지고 있다.
반응 과정의 상태와 공예 특징에 따라 합성기가 한 번에 이갑을 합성하는 데는 2 상법과 3 상법이 있다. 2 상 방법은 기상법 (GPDME) 이라고도 하고, 3 상 방법은 액상법 (LPDME) 이라고도 합니다. 기상법은 주로 고정층 반응기에서 진행되며, 합성가스는 고체 촉매 표면에서 반응한다. 탄소가 풍부한 합성가스를 사용하면 촉매 표면이 빠르게 타서 비활성화된다. 따라서 기상법은 수소가 풍부한 합성가스 (H2/ 일산화탄소가 2 보다 훨씬 큼) 만 사용할 수 있으며 저전환율 (반응이 없는 합성가스 대량 순환) 에서 작동한다. 기상법의 주요 공정과정에는 덴마크 Topso 의 TIGAS 법과 일본 미쓰비시중공공사와 COSMO 석유회사가 공동으로 개발한 ASMTG 법이 있다. 액상법은 주로 펄프반응기에서 진행된다. 여기서 CO, H2, 이갑은 기상이고, 타성 용제는 액상이며, 용제에 떠 있는 촉매제 가루는 고체상이다. 액상열용량이 커서 액상법은 항온조작이 쉽고 촉매제 알갱이 표면이 용제로 둘러싸여 초점 현상을 크게 완화시켜 탄소가 풍부한 합성가스를 원료로 사용할 수 있다. 현재 중국 청화대, 미국 공기화학사, 일본 NKK 는 펄프베드 합성가스를 개발해 이갑을 합성하는 공업화 기술을 개발하기 위해 노력하고 있으며, 각각 지난 세기 말과 금세기 초에 시범을 실시해 이갑의 대규모 생산을 위한 토대를 마련했다.
현재, 국내 디메틸 에테르 기술 연구 및 개발 단위는 주로 산둥 쿠타이 화학 기술 유한 회사, 칭화대 화학 공학부, 블루 플라워 회사 연구소, 절강 대학교, 항주 대학 촉매 연구소, 중국 과학원 대련 화학 연구소, 타이 위엔 공과 대학, 화동 공과 대학 화학 연구소, 화학 공학부 남서 화학 연구소 등이 있습니다.
산둥 구태화공학기술유한공사 회장 이 () 의 아들은 오랫동안 에너지화공 분야의 연구에 힘쓰고 있으며, 이갑갑갑기술을 적극적으로 공관하고 있다. 반복적인 실험 연구를 거쳐 200 1 은 저비용으로 효율적인 디메틸 에테르 생산법, 즉' 액상복합산 탈수촉매 생산 디메틸 에테르' 를 개발해 중국에서 특허를 출원했다. 2002 년 7 월, 산둥 성 과학기술청 () 은 이 프로젝트에 대해 이 생산 기술이 국제 선두 수준에 도달하여 이갑제 생산 과정의 세계적인 난제를 해결했다고 감정했다. 2004 년 5 월 국가지식재산권국에서 열린 중국 국제특허와 명품박람회에서 이 특허기술은 금상을 수상했고, 산둥 구태화공학기술유한공사는' 중국 10 대 특허기업' 으로 선정됐다.
김용원사의 주재로 청화대 화공과는 펄프침대를 개발해 이갑을 합성하는 기술을 개발했다. 시험시험은 이미 국가교위가 조직한 기술평가를 통해 국제 선진 수준에 이르렀다. 2003 년 칭화대와 충칭영리 연료화공유한공사는 공동으로 2 천만 원에 3000t/a 이갑시험장치를 건설하여 2004 년 4 월 말 생산에 투입하여 합격한 이갑제품을 생산했다. 이에 따라 충칭 영리 연료화공유한공사는 기술 추적 및 관련 보조산업화 작업을 전개하여 대형 공업화 생산 설비를 건설할 예정이다.
반응 결과 청화대가 개발한 순환장상 이갑생산 기술은 미국 Air Products 의 LPDMETM 공예와 일본 NKK 의 파일럿 결과보다 훨씬 우수하며, CO 의 편도 전환률이 크게 높아졌다. 동시에 반응 과정에서 부산 중압 증기 (2.0MPa) 도 있어 에너지 활용도가 높다. LPDMETM 공정에 사용되는 촉매제는 물에 매우 민감하기 때문에 메탄올과 디메틸 에테르는 낮은 H2/ 일산화탄소 몰비의 합성가스로 공동 생산될 수 있으며, 디메틸 에테르의 선택성은 향상될 수 없다. 자체 개발한 촉매제를 칭화대가 개발한 순환장상 이갑생산공예에 적용해 이갑이 94% 이상 선별적으로 시행된 가운데 눈에 띄는 촉매제 비활성화 현상이 발견되지 않아 이 촉매제의 안정성이 양호하다는 것을 보여준다.
그러나 한 번에 디메틸 에테르를 생산할 때, 1 분자 디메틸 에테르는 1 분자 CO2, 즉 생산 과정에서 1/3 의 CO 를 생성하며, 원료 가스 소비를 증가시킬뿐만 아니라, 환경 보호의 관점에서 CO2 배출은 이상적이지 않으며, 자원 보호의 관점에서 낭비입니다.
화학반응식에 따르면, 디메틸 에테르 생산 과정에서 H2 와 일산화탄소의 이론적 무어비 1: 1 이지만, 석탄을 원료로 한 고정층 공기가스화로 만든 가스와 천연가스를 원료로 한 수증기로 전환해 만든 가스나 순산소와 같은 일반적인 가스 제조 방법은 이 요구를 충족시키지 못한다. 따라서 CO2 재활용은 매우 중요합니다.
CO2 수소화는 직접 디메틸 에테르를 합성하는 새로운 방법으로 탐사 단계에 있다. CO2 는 지구상에서 가장 풍부한 탄소 자원이며, 이로 인한 온실효과는 인류 생태 균형에 막대한 손실을 가져왔다. 이에 따라 CO2 에서 각종 화학물질을 합성해 CO2 재활용을 실현하는 것은 세계 각국의 연구자들의 관심을 불러일으켰다. CO2 수소화메틸알코올은 열역학적 균형에 의해 제한되기 때문에, 사람들은 CO2 수소화에 직접 디메틸 에테르를 만드는 것에 주목하기 시작했다. 이렇게 하면 CO2 수소화수소 메탄올의 열역학 균형을 깨고 CO2 의 전환률을 높일 수 있다. 대련화물소도 이와 관련하여 CO2 와 H2 반응으로 메탄올과 이갑을 생산하는 공업 시범장치를 건설할 준비를 하고 있다. 국내외 연구원들은 많은 일을 해 성과를 거두었지만, CO2 의 전환율은 14 ~ 29%, 디메틸 에테르의 선택성은 50% 정도에 불과했다. 따라서 이 기술은 더욱 보완되어야 한다.
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