3. Thermodynamic analysis of cataly

3. Thermodynamic analysis of catalytic CO2
hydrogenation to methanol
CO2 is a highly oxidized, thermodynamically stable compound having low reactivity. To activate CO2, it is necessary to
overcome a thermodynamic barrier. Therefore, its chemical
utilization constitutes an important challenge. Today, there
are very few organic syntheses using CO2, e.g., manufacture
of urea (for nitrogen fertilizers and plastics), salicylic acid (a
pharmaceutical ingredient), and polycarbonates (for plastics).
Song (2006)discussed thermodynamic considerations of CO2
conversion and highlighted the necessity of high energy input,
effective reaction conditions and active catalysts for CO2conversion.
The catalytic hydrogenation of CO2to methanol produces
water as a by-product (see Eq.(3)). A third of the H2 is thus
converted to water, which is much higher than that converted
during the commercial production of methanol via synthesis
gas (Mikkelsen et al., 2010). Furthermore, the thermodynamics for methanol production from H2 and CO2 are not as
favourable as those for production of methanol from H2and
CO. For example, the equilibrium yield of methanol from CO2
at 200
◦C is slightly less than 40% whereas the yield from CO
is greater than 80% (Arakawa, 1998).
Eq.(3)is highly exothermic and results in a reduction in the
number of molecules. Therefore, it is facilitated at high pressure and low temperature. Separation of the reaction products,
viz., methanol and water results in high methanol yield.
CuO/ZnO/Al2O3 catalysts, which facilitate methanol production from syngas, exhibit poor activity for CO2hydrogenation
at low temperature (T< 250
◦
C) (Inui et al., 1997; Saito et al.,
1996). The increase in temperature facilitates CO2activation;
then again, undesirable CO and H2O are formed by reverse
WGS. As a result, additional H2 is consumed and methanol
production is reduced (Skrzypek et al., 1990). What is more,
water accelerates the crystallization of Cu and ZnO in the catalyst, thus resulting in rapid sintering and deactivation (Wu
et al., 2001). Other hydrogenated products such as higher alcohols and hydrocarbons are often formed along with methanol.
Thus, the usage of a highly selective catalyst is essential. Using
aH2/CO2ratio in feed equal to 3, the values of equilibrium CO2
conversion and methanol selectivity at 250
◦
C and 5 MPa are
27 and 68%, respectively (Gallucci et al., 2004). According to
Mahajan and Goland (2003), ∼30 MPa pressure is required to
achieve high CO2conversion (>80%) atT= 125
◦
C.
To evaluate the efficacy of CO2capture from point-emission
sources via its transformation to methanol by catalytic hydrogenation,Fornero et al. (2011)performed process simulation
in a reacting system with a provision for recycling of the noncondensable gases (i.e. CO, CO2and H2). They found that high
overall CO2 capture (>50%) could be achieved under industrial operating conditions by using catalysts which facilitate
the occurrence of Eq. (3) and reverse of Eq.(4) at near thermodynamic equilibrium conditions. Further, complete CO2
capture (i.e. CO2 conversion to methanol) could be achieved
using a molar recycle ratio equal to 5 atT= 250
◦
C(P≥4MPa)
orT= 235
◦
C(P≥3 MPa). Based on their work, they proposed
increased efforts for improving catalytic activity (i.e. specific
productivity) rather than selectivity.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3. การวิเคราะห์ทางอุณหพลศาสตร์ของ CO2
เร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนเมทานอลเพื่อ
CO2 เป็นออกซิไดซ์สูงสารประกอบที่มีเสถียรภาพ thermodynamically มีปฏิกิริยาต่ำ เพื่อเปิดใช้งาน CO2
มันเป็นสิ่งจำเป็นที่จะเอาชนะอุปสรรคทางอุณหพลศาสตร์
ดังนั้นทางเคมีการใช้ถือว่าเป็นความท้าทายที่สำคัญ วันนี้มีมีการสังเคราะห์สารอินทรีย์น้อยมากโดยใช้ CO2 เช่นการผลิตปุ๋ยยูเรีย(สำหรับปุ๋ยไนโตรเจนและพลาสติก) กรดซาลิไซลิ (เป็นส่วนผสมยา) และโพลีคาร์บอเนต (พลาสติก). เพลง (2006) กล่าวถึงการพิจารณาทางอุณหพลศาสตร์ของ CO2 แปลงและการเน้นความจำเป็นในการเข้าพลังงานสูงเงื่อนไขปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพและการใช้งานสำหรับ CO2conversion. hydrogenation เร่งปฏิกิริยาของเมทานอล CO2to ผลิตน้ำเป็นผลพลอยได้(ดูสม. (3)) หนึ่งในสามของ H2 จึงแปลงเป็นน้ำซึ่งจะสูงกว่าที่แปลงในช่วงการผลิตเชิงพาณิชย์ของเมทานอลผ่านการสังเคราะห์ก๊าซ(Mikkelsen et al., 2010) นอกจากนี้อุณหพลศาสตร์สำหรับการผลิตเมทานอลจาก H2 และ CO2 จะไม่เป็นที่ดีกับผู้ผลิตเมทานอลจากH2and CO ยกตัวอย่างเช่นผลผลิตสมดุลของเมทานอลจากก๊าซ CO2 ที่ 200 ◦Cเล็กน้อยน้อยกว่า 40% ในขณะที่อัตราผลตอบแทนจากกองร้อยจะมีค่ามากกว่า80% (Arakawa, 1998). สม. (3) เป็นคายความร้อนสูงและมีผลในการลดจำนวนของโมเลกุล ดังนั้นจึงจะอำนวยความสะดวกที่ความดันสูงและอุณหภูมิต่ำ แยกของผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาได้แก่ . เมทานอลและผลของน้ำในผลผลิตเมทานอลสูง. ออกไซด์ / ZnO / ตัวเร่งปฏิกิริยา Al2O3 ซึ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตเมทานอลจาก syngas, แสดงกิจกรรมที่ดีสำหรับ CO2hydrogenation ที่อุณหภูมิต่ำ (T <250 ◦ C) (Inui et อัล, 1997;.. ไซโตะ, et al, 1996) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิอำนวยความสะดวกใน CO2activation; แล้วอีกครั้งที่ไม่พึงประสงค์และ CO H2O จะเกิดขึ้นจากการกลับสักคน เป็นผลให้ H2 เพิ่มเติมมีการบริโภคและเมทานอลการผลิตจะลดลง(Skrzypek et al., 1990) อะไรคือสิ่งที่น้ำเร่งการตกผลึกของทองแดงและสังกะสีออกไซด์ในตัวเร่งปฏิกิริยาจึงทำให้เกิดการเผาอย่างรวดเร็วและการเสื่อม (Wu et al., 2001) ผลิตภัณฑ์เติมไฮโดรเจนอื่น ๆ เช่นแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นและไฮโดรคาร์บอนที่เกิดขึ้นมักจะมาพร้อมกับเมทานอล. ดังนั้นการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เลือกสรรเป็นสิ่งจำเป็น ใช้AH2 / CO2ratio ในอาหารเท่ากับ 3 ค่าของ CO2 สมดุลแปลงและการเลือกเมทานอลที่250 ◦ซีและ 5 เมกะปาสคาลมี 27 และ 68% ตามลำดับ (Gallucci et al., 2004) ตามที่จันและ Goland (2003), ~30 ดันเมกะปาสคาลจะต้องบรรลุCO2conversion สูง (> 80%) = 125 ATT ◦ซีเพื่อประเมินประสิทธิภาพของCO2capture จากจุดปล่อยแหล่งที่มาผ่านการเปลี่ยนแปลงในการไฮโดรเมทานอลโดยปัจจัยFornero et al, (2011) ดำเนินการจำลองกระบวนการในระบบปฏิกิริยากับบทบัญญัติสำหรับการรีไซเคิลของก๊าซnoncondensable (เช่น CO, CO2and H2) พวกเขาพบว่าสูงจับ CO2 โดยรวม (> 50%) จะประสบความสำเร็จภายใต้สภาวะอุตสาหกรรมโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่อำนวยความสะดวกการเกิดขึ้นของสม (3) และย้อนกลับของสมการ (4). ที่อยู่ใกล้กับสภาพสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ นอกจาก CO2 สมบูรณ์จับภาพ(เช่นแปลง CO2 จะเมทานอล) จะประสบความสำเร็จโดยใช้อัตราการรีไซเคิลกรามเท่ากับ5 ATT = 250 ◦ C (P≥4MPa) ORT = 235 ◦ C (P≥3 MPa) ขึ้นอยู่กับการทำงานของพวกเขาที่พวกเขาเสนอให้เพิ่มความพยายามในการปรับปรุงเร่งปฏิกิริยา(เช่นเฉพาะการผลิต) มากกว่าการเลือก

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3 . การวิเคราะห์อุณหพลศาสตร์ของปฏิกิริยาไฮโดรเมทานอลกับ CO2 CO2

เป็นอย่างสูงที่ออกซิไดซ์ thermodynamically มั่นคงสารประกอบมีปฏิกิริยาต่ำ เพื่อเปิดใช้งานเครื่องมันจำเป็น
ตั้งลำอุณหพลศาสตร์ ดังนั้น การใช้สารเคมี
ถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ ข้อมูล there
are syntheses ลง few very ้ , e.g. , manufacture
ยูเรีย ( ปุ๋ยและพลาสติก ) , กรด salicylic (
ส่วนประกอบเภสัชกรรม ) และพอลิคาร์บอเนต ( พลาสติก ) .
เพลง ( 2549 ) กล่าวถึงการพิจารณาการเปลี่ยนแปลงทาง CO2
และเน้นความจำเป็นของค่าพลังงานสูง มีประสิทธิภาพ และตัวเร่งปฏิกิริยา
สภาพใช้งาน co2conversion .
ไฮโดรจิเนชันตัวเร่งปฏิกิริยา co2to เมทานอล ผลิต
น้ำเป็นผลพลอยได้ ( เห็นอีคิว ( 3 ) ) ที่สามของ H2 จึง
แปลงน้ำที่มากขึ้นกว่าที่แปลง
ในระหว่างการผลิตเชิงพาณิชย์ของเมทานอลผ่านการสังเคราะห์
( mikkelsen et al . , 2010 ) นอกจากนี้ อุณหพลศาสตร์สำหรับการผลิตเมทานอลจาก H2 และ CO2 ไม่
ดีเป็นผู้ผลิตเมทานอลจาก h2and
. ตัวอย่างเช่นสมดุล ผลผลิตของเมทานอลจาก CO2

◦ที่ 200 C เล็กน้อยน้อยกว่า 40% ขณะที่ผลผลิตจาก Co
มากกว่า 80 % ( Arakawa , 1998 ) .
อีคิว ( 3 ) เป็นอย่างสูงที่คายความร้อนและผลในการลดลงใน
จำนวนโมเลกุล therefore , ที่ facilitated at pressure ( temperature low . การแยกผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา
ได้แก่ เมทานอลและน้ำส่งผลให้ผลผลิตสูง
เมทานอล2 ( / ZnO / Al2O3 ตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตเมทานอลจากแก๊สจัดแสดงกิจกรรมที่ยากจน co2hydrogenation
ที่อุณหภูมิต่ำ ( t < 250
◦
c ) ( อินุอิ et al . , 1997 ; ไซโต et al . ,
1996 ) การเพิ่มอุณหภูมิใน co2activation ;
จากนั้นอีกครั้ง , CO ที่ไม่พึงประสงค์และ h2o รูปแบบโดยกลับ
wgs . เป็นผลให้ , H2 เพิ่มเติมมีการบริโภคและการผลิตเมทานอล
ลดลง ( skrzypek et al .2533 ) อะไรคือสิ่งที่
น้ำเร่งผลึกของทองแดงและสังกะสีในตัวเร่งปฏิกิริยา ผลในการอย่างรวดเร็วและเสื่อม ( Wu
et al . , 2001 ) ผลิตภัณฑ์อื่น ๆเช่นไฮโดรเจนแอลกอฮอล์ที่สูงขึ้นและไฮโดรคาร์บอนมักจะเกิดขึ้นพร้อมกับเมทานอล
ดังนั้นการใช้ตัวเร่งปฏิกิริยามีความจำเพาะเจาะจงสูงเป็นสิ่งจำเป็น ใช้ในอาหาร
ทางหลวงเอเชียสาย 2 / co2ratio เท่ากับ 3 , ค่าสมดุล CO2
พรุ่งนี้ ( methanol 0.72 at 250
◦
c ( 5 mpa are
27 ( 640 , respectively ( gallucci et al . , 2004 ) . และตาม
mahajan goland ( 2003 ) , ∼ 30 MPa ความดันต้อง
บรรลุ co2conversion สูง ( > 80% ) ATT = 125 ◦
C

เพื่อประเมินประสิทธิภาพของ co2capture จากแหล่งกำเนิด
จุดผ่านการเปลี่ยนแปลงในเมทานอล โดยเร่งปฏิกิริยาไฮโดรจิเนชัน Fornero et al .( 2011 ) performed
simulation ของตัวเองกับ reacting system ฉัน provision เพื่อฟีโบนัชชีของ the gases noncondensable ( มั่ว co , co2and h2 ) . พวกเขาพบว่าสูง
รวมดักจับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ( > 50 % ) ได้ภายใต้สภาวะอุตสาหกรรมโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งอำนวยความสะดวก
เกิดอีคิว ( 3 ) และ ( 4 ) ย้อนกลับของอีคิวที่ใกล้สภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ . ต่อไป
CO2 ที่สมบูรณ์จับ ( เช่น CO2 โดยเมทานอล ) ได้
ใช้ฟันกรามรีไซเคิลอัตราส่วนเท่ากับ 5 ATT = 250 ◦

C ( P ≥ 4mpa )

= 235 วันที่◦
c ( P ≥ 3 MPa ) บนพื้นฐานของการทำงานของพวกเขา พวกเขาเสนอ
ความพยายามเพิ่มขึ้นเพื่อปรับปรุงฤทธิ์ ( เช่นการผลิตเฉพาะ
) มากกว่าการ .