1．二甲醚的用途及制法

      二甲醚（C2H6O)簡稱甲醚，結(jié)構(gòu)式為CH3-0-CH3是脂肪醚，常溫下為無色氣體，具有與石油液化氣相似的蒸氣壓，可作為民用燃料使用。二甲醚十六烷值高，是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想代用燃料，而且汽車尾氣污染物排放量低。二甲醚的飽和蒸氣壓等物理性質(zhì)與氟里昂-12（二氟二氯甲烷）相近，具有優(yōu)良的環(huán)保性能，是氟氯烷  的理想代用品。目前，氣霧劑商品已成為二甲醚的重要應(yīng)用市場，二甲醚還可用作制冷劑、萃取劑及溶劑等。

     二甲醚早期制法是用濃硫酸脫水劑使甲醇脫水制得，反應(yīng)在液相中進(jìn)行，具有反應(yīng)溫度低、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，但設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，操作條件惡劣且污染環(huán)境，以后逐漸被甲醇?xì)庀啻呋撍昂铣蓺庵苯雍铣傻裙に囁娲?/p>

     目前，甲醇?xì)庀嗝撍菄鴥?nèi)外應(yīng)用最多的二甲醚工業(yè)制法。反應(yīng)壓力為0.5～1.8MPa，反應(yīng)溫度為230～400℃，在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行。其基本原理是將甲醇蒸氣通過固體催化劑，發(fā)生非均相反應(yīng)脫水生成二甲醚，是一種操作方便、可連續(xù)生產(chǎn)的工藝方法。其關(guān)鍵是催化劑的研制，使用的催化劑有沸石、氧化鋁、陽離子交換樹脂、磷酸鋁等。催化劑的基本特性是呈酸性，對(duì)主反應(yīng)選擇性高，副反應(yīng)少，并具有避免二甲醚深度脫水生成烯烴或析碳的特點(diǎn)。

      甲醇脫水生成二甲醚的反應(yīng)式為：
                                                       

       主要副反應(yīng)為：

      催化劑的催化性能是甲醇脫水合成二甲醚的關(guān)鍵所在，雖然工業(yè)上已有多種催化劑類型，但仍在不斷開發(fā)新的催化劑和改進(jìn)舊催化劑以提高活性和選擇性。

2．催化劑的放大制備

      ZSM-5分子篩是ZSM分子篩系列之一，由于其結(jié)構(gòu)特殊、催化性能優(yōu)良，在石油煉制及石化工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。作為甲醇脫水制二甲醚的催化劑，與γ-Al2O3 比較，具有反應(yīng)溫度低、二甲醚時(shí)空收率高等特點(diǎn)。ZSM-5分子篩最早是用四丙基胺（或銨鹽）和硅酸鋁（或硅酸）及鋁鹽等單組分硅鋁為原料合成制得，但有機(jī)胺原料來源困難，價(jià)格昂貴。

     為降低催化劑制造成本，而采用以無定形硅酸鋁、氨水及氫氧化鈉為原料，在不添加晶種的條件下合成出無機(jī)銨型ZSM-5高硅沸石，而用甲醇催化脫水制二甲醚時(shí)具有與ZSM-5分子篩相同的催化活性。這種方法不僅改變了必須用有機(jī)胺才能合成ZSM-5分子篩的情況，而且具有原料液氨價(jià)廉易得、無有機(jī)胺污染及放大制備時(shí)單釜產(chǎn)量高等特點(diǎn)。

（1）制備工藝流程

      無機(jī)銨型高硅沸石的制備工藝過程如圖2-21所示。無定形硅酸鋁經(jīng)鹽酸漂洗脫鋁得高硅硅酸鋁，后者與液氨、氫氧化鈉及水混合后經(jīng)熱壓晶化、急冷、水洗得到高硅沸石鈉鹽，不經(jīng)干燥直接進(jìn)行銨離子交換，經(jīng)洗滌得到銨型高硅沸石，再經(jīng)干燥、成型、焙燒后制得催化劑成品。影響催化劑性能的最主要工藝過程是晶化及離子交換。放大制備時(shí)，晶化釜的公稱容積為1000L，為實(shí)驗(yàn)室小試釜容積的500倍，單釜可產(chǎn)銨型高硅沸石170kg；離子交換釜容積1000L，為小試釜容積的1000倍，每釜可交換沸石170～200kg。主要原料無定形硅酸鋁的硅鋁比（SiO2／Al2O3）為10～12，Na2O含量低于0.05％。氫氧化鈉為試劑級(jí)，液氨及鹽酸均為工業(yè)級(jí)。

圖2-21 催化劑放大制備工藝過程示意

（2）催化劑物化性質(zhì)及活性評(píng)價(jià)結(jié)果

       制備時(shí)，晶化產(chǎn)物經(jīng)水洗至近中性，經(jīng)干燥后用X光衍射儀測定其物相組成，用紅外光譜法測定其晶相結(jié)構(gòu)。所得銨型高硅沸石經(jīng)550℃焙燒后用BET重量法測定其對(duì)環(huán)已烷、正己烷和水的吸附值，用氟化鉀容量法和EDTA銅鹽法分別測定沸石的SiO2 和Al2O3 含量，用原子吸收光譜法測定鈉含量，用掃描電鏡分析沸石的晶形外貌及晶粒大小。并通過不同品化時(shí)間對(duì)沸石相對(duì)結(jié)晶度及正己烷吸附值的影響進(jìn)行結(jié)晶動(dòng)力學(xué)考察。用差熱分析考察了沸石結(jié)晶過程中不同品化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品熱穩(wěn)定性的影響。表2-15示出了放大制備所得催化劑與實(shí)驗(yàn)室制備所得催化劑的物性比較，可以看出兩者的化學(xué)組成及硅鋁比都十分接近。而從電鏡分析知道，銨型高硅沸石的晶粒呈 環(huán)狀,其長×高×寬=(4-8)μm×(1.0-2.5)μm×（1.5～4.2）μm，晶粒大小均勻，與小試品化結(jié)果相似。

表2-15 銨型高硅沸石的物化性質(zhì)

      將放大制備的銨型ZSM-5高硅沸石樣品在實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)裝置上進(jìn)行甲醇脫水制二甲醚的活性考察，其結(jié)果如表2-16所示。反應(yīng)產(chǎn)物簡單，冷凝液主要為水及未反應(yīng)甲醇，并有0.1％～0.2％的二甲醛；氣相產(chǎn)物主要是二甲醚和未反應(yīng)的甲醇蒸氣，另有微量的乙烯及甲烷；生成二甲醚的選擇性＞99％。從表 2-16可以看出，由放大制備的銨型ZSM-5高硅沸石制得的催化劑，對(duì)甲醇脫水制二甲醚反應(yīng)具有良好的催化活性、選擇性及穩(wěn)定性，重復(fù)了實(shí)驗(yàn)室制備結(jié)果。此外，用上述方法制得的銨型ZSM-5高硅沸石也可用作乙醇?xì)庀嗝撍拼呋瘎?，在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度及空速下，乙醇轉(zhuǎn)化率在80％以上，生成的選擇性為95％～98％之間，副產(chǎn)乙烯極少。

表2-16 甲醇脫水制二甲醚催化劑的活性評(píng)價(jià)結(jié)果①

①床型：管式固定床，反應(yīng)器直徑25mm。催化劑裝填量10g。反應(yīng)溫度：158～160℃；反應(yīng)壓力：常壓。

產(chǎn)品介紹

產(chǎn)品詳情：

      SSC-MPCR-150多相光催化反應(yīng)器主要用于氣固、氣液、固液、氣固液多相光催化反應(yīng)，可以應(yīng)用到CO2還原、VOC降解、氣體污染物降解、光催化固氮等多相、均相體系，適用各種催化劑體系，催化劑可以是粉末、液體、膜材料、片狀或塊狀等形態(tài)。光催化反應(yīng)釜主要配合300W、500W光催化氙燈光源、300W大功率LED光源、磁力攪拌器、控溫循環(huán)水機(jī)等使用，可以配合配氣系統(tǒng)和氣相色譜搭建氣固、氣液、固液、氣固液多相光催化反應(yīng)測試分析系統(tǒng)?？勺鳛榉忾]間歇式反應(yīng)器，也可實(shí)現(xiàn)流動(dòng)相CO2反應(yīng)；可實(shí)現(xiàn)氣-固相光催化CO2反應(yīng)，也可實(shí)現(xiàn)氣-固相光熱CO2反應(yīng)。

產(chǎn)品優(yōu)勢：

多相光催化反應(yīng)器的優(yōu)勢特點(diǎn)

（1）SSC-MPCR-150多相光催化反應(yīng)器，針對(duì)光催化反應(yīng)的多種需求，一款簡易反應(yīng)器即可滿足多種用途；

（2）多相光催化反應(yīng)器采用釜式設(shè)計(jì)，耐壓300psi；

（3）可以實(shí)現(xiàn)氣、固、液多相或任意兩相的實(shí)驗(yàn)；

（4）配合加熱磁力攪拌器和控溫循環(huán)水機(jī)實(shí)現(xiàn)磁力攪拌和控溫（-10℃~300℃）；

（5）配壓力傳感器，對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)測；

（6）配備有溫度傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)測催化劑的體相溫度；

（7）在光熱催化反應(yīng)中，需驗(yàn)證反應(yīng)過程屬于光致熱催化反應(yīng)還是光熱協(xié)同催化反應(yīng)；

（8）需要進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，即對(duì)比光反應(yīng)條件下相應(yīng)溫度的轉(zhuǎn)化率和選擇性和暗反應(yīng)條件下相同溫度的轉(zhuǎn)化率和選擇性，從而判斷出光熱反應(yīng)過程中，光照對(duì)于反應(yīng)體系的影響及影響程度；

（9）可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)中的在線連續(xù)取氣體樣品，配合全自動(dòng)進(jìn)樣器，實(shí)現(xiàn)無人全自動(dòng)分析；

（10）多相光催化反應(yīng)器全部采用耐腐蝕不銹鋼一體加工而成，法蘭密封，配置標(biāo)準(zhǔn)球閥和針閥用于進(jìn)出氣體、2個(gè)循環(huán)水接頭用于水冷控溫循環(huán)。

技術(shù)參數(shù)：