3. DME synthesis chemistry and tech

3. DME synthesis chemistry and technology
Process technologies for producing a clean synthesis gas
from coal are relatively well established commercially
[Simbeck and Johnson, 2001]. Methanol production from
a synthesis gas is also a relatively well-established technology,
but DME synthesis is a relatively less well-known
process, which motivates the discussion in this section.
3.1. Chemistry of dimethyl ether synthesis
The synthesis of methanol from syngas is typically carried
out over a catalyst (e.g., CuO/ZnO/Al2O3) and can be
characterized by the following principal reaction.
CO + 2H2 « CH3OH (-90.7 kJ/mol) (1)
As noted earlier, commercial processes for making DME
today involve dewatering methanol over a dehydration
catalyst (e.g., g-alumina) as a separate step from methanol
production.
2 CH3OH « CH3OCH3 + H2O (-23.4 kJ/mol) (2)
By combining some methanol catalyst and dehydration
catalyst in the same reactor, Reactions (1) and (2) proceed
simultaneously, resulting in direct synthesis of DME. The
idea of direct synthesis of DME from syngas was first
reported in the literature long ago [Brown and Galloway,
1929], but efforts to commercialize direct synthesis technology
did not begin in earnest until around 1990. The
renewed work on direct DME synthesis originated, in
part, from an interest in finding ways to increase the conversion
of syngas to a liquid fuel beyond the conversion
achievable for methanol [Sofianos and Scurrell, 1991].
Syngas conversion to methanol (Equation 1) can be accomplished
today to nearly the extent predicted by chemical
equilibrium, i.e., the syngas is converted to methanol
at essentially the theoretical maximum rate. Substituting
methanol dehydration catalyst for some of the methanol
synthesis catalyst in a one-step DME synthesis reactor results
in methanol being reacted away (by Equation 2) as
it forms. This effectively by-passes the equilibrium limits
of Equation 1. Furthermore, when the syngas is rich in
CO (as from coal gasification) the methanol catalyst also
promotes the water-gas shift reaction.
H2O + CO « H2 + CO2 (-40.9 kJ/mol) (3)
This provides a further synergistic effect, whereby the
water that forms during dehydration (which would otherwise
limit the extent of Equation 2) drives H2 production,
which in turn drives additional methanol production by
Equation 1. The entire single-step DME synthesis chemistry
can be represented as a combination of Equations 1,
2, and 3:
3CO + 3H2 « CH3OCH3 + CO2 (-246 kJ/mol) (4)
In this case, the optimum ratio between H2 and CO in the
feed gas to a synthesis reactor is 1, compared to a value
of 2 for methanol synthesis (Equation 1).
3.2. Synthesis reactor design considerations
Because the synthesis of methanol or DME is exothermic
(see Equation 4), the temperature in a synthesis reactor
will rise as the reactions proceed if no heat is removed.
Higher temperatures promote faster reaction, but reaching
equilibrium (i.e., maximum) conversion levels is favored
by lower temperatures, and catalysts are deactivated when
overheated. Thus, the temperature rise in a synthesis reactor
must be controlled. In practice, a reactor operating
temperature of 250-280ºC balances kinetic, equilibrium,
and catalyst activity considerations.
Two available synthesis reactor designs, gas-phase (or
fixed-bed) and liquid-phase (or slurry-reactor), handle
temperature control using different approaches. The basic
gas-phase design involves the flow of syngas over a fixed
bed of catalyst pellets. The basic liquid-phase design involves
bubbling syngas through an inert mineral oil containing
powdered catalyst in suspension.
In a gas-phase reactor, it is difficult to maintain isothermal
conditions by direct heat exchange (because of
low gas-phase heat transfer coefficients). To limit temperature
rise, the synthesis reactions are staged, with cooling
between reactor stages. Also, by limiting the initial
concentration of CO entering the reactor (to 10-15 vol %)
the extent of the exothermic reactions can be controlled.
Control of the CO fraction is achieved in practice by
maintaining a sufficiently high recycling of unconverted
H2-rich syngas back to the reactor.
The Haldor Topsoe fixed-bed system design includes
three stages of synthesis reactors with cooling between
each stage and recycling of unconverted syngas [Hansen
et al., 1995]. The patent for this process specifies a feed
gas CO concentration of less than 10 % and a recycled
volume of unconverted syngas ranging from 93 % to
98 % of the total unconverted syngas [Voss et al., 1999].
The fraction of CO converted on a single pass through
each reactor stage (assuming a three-stage intercooled set
of reactors) ranges from 16 % to 34 %, depending on the
H2/CO ratio.
In a liquid-phase reactor, the inert fluid moderates the
temperature rise and also allows for more effective heat
transfer to boiler tubes immersed in the fluid. Much higher
heat release rates can be accommodated without excessive
temperature rise than in a gas-phase reactor. Best advantage
of the good temperature control can be taken with
CO-rich syngas [Peng et al., 1999a], such as that produced
by coal gasification. With such feed gases, high conversion
of CO is possible in a single pass of the gas through
a relatively small reactor.
The leading commercial developer of fixed-bed DME
synthesis reactor designs is Haldor Topsoe [Hansen et al.,
1995; Voss et al., 1999]. Mobil and Snamprogetti S.p.A.
hold patents for DME synthesis processes [Zahner, 1977;
Pagani, 1978], but at present are not pursuing commercial
development of the technology. Leading private developers
of slurry-bed DME synthesis reactors are Air Products
and Chemicals, Inc. (APCI) [Brown et al., 1991; Lewnard
et al., 1993; Peng et al., 1999a; Peng et al., 1999b;
Lewnard et al., 1990] and the NKK Corporation [Adachi
et al., 2000; Fujimoto et al., 1995]. The Institute of Coal
Chemistry of the Chinese Academy of Sciences (Taiyuan)
[Niu, 2000] has also been developing slurry-phase DME
synthesis technology since 1995. The CAS Institute of
Chemical Physics (Dalian) has done some work on fixedbed
DME synthesis technology [Xu et al., 2001]. Researchers
at Zhejiang University (in Hangzhou) and at the
East China University of Science and Technology (Shanghai)
are also involved in DME-related work.
The DME reactor design of APCI is derived from its
liquid-phase methanol (LPMEOH) synthesis process that
was developed in the 1980s with the support of the US
Department of Energy. A commercial-scale LPMEOH
demonstration plant (250 tonnes per day (t/d) methanol
capacity) has been operating since 1997 with gas produced
by the Eastman Chemical Company’s coal gasification
facility in Kingsport, Tennessee [Eastman, 2003].
The construction of this facility was preceded by extensive
testing in a 10 t/d capacity process development unit
(PDU) in LaPorte, Texas. The PDU was operated in 1999
to generate test data on direct DME synthesis [Air Products,
2001; Air Products, 2002].
DME Development, Inc., a Japanese consortium of nine
companies led by NKK and Nippon Sanso, is currently
in the design/build stage for a 100 t/d DME slurry-phase
reactor planned for testing during 2004-2006 in Kushiro,
Hokkaido. This effort builds on initial testing of a 5 t/d
capacity reactor that was completed in 1999 by NKK
[2003], which before that (with support from the Japanese
Ministry of International Trade and Industry) worked with
the Taiheiyo Coal Mining Co., Sumitomo Metal Industries,
and Japan’s Center for Coal Utilization to develop
the DME slurry reactor technology.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

3. DME สังเคราะห์เคมีและเทคโนโลยีเทคโนโลยีกระบวนการผลิตแก๊สสังเคราะห์สะอาดจากถ่านหินค่อนข้างดีกำหนดในเชิงพาณิชย์[Simbeck ก Johnson, 2001] เมทานอลผลิตจากก๊าซสังเคราะห์ยังเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างดีขึ้นแต่สังเคราะห์ DME แห่งมีค่อนข้างน้อยกระบวนการ ซึ่งแรงบันดาลใจการอภิปรายในส่วนนี้3.1. เคมีของ dimethyl อีเทอร์สังเคราะห์โดยทั่วไปมีดำเนินการสังเคราะห์เมทานอลจาก syngasออกมากกว่าเป็น catalyst (เช่น CuO ZnO/Al2O3) และสามารถลักษณะ โดยปฏิกิริยาหลักต่อไปนี้บริษัท + 2H 2 « CH3OH (-90.7 kJ/โมล) (1)ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้ DME ทำให้กระบวนการค้าวันนี้เกี่ยวข้องกับการแยกเมทานอลน้ำผ่านการคายน้ำcatalyst (เช่น g-อลูมินา) เป็นขั้นตอนต่างหากจากเมทานอลการผลิต2 CH3OH « CH3OCH3 + H2O (-23.4 kJ/โมล) (2)โดยการรวมบางเศษเมทานอลและการคายน้ำดำเนิน catalyst ในระบบเดียวกัน ปฏิกิริยา (1) และ (2)พร้อมกัน เป็นผลในการสังเคราะห์โดยตรงของ DME ที่คิดสังเคราะห์ DME ตรงจาก syngas เป็นครั้งแรกรายงานในวรรณคดีนาน [น้ำตาลและ Galloway1929], แต่ความพยายามที่จะเงินเทคโนโลยีการสังเคราะห์โดยตรงไม่เริ่มอย่างจริงจังจนถึงประมาณปี 1990 ที่ต่ออายุทำงานสังเคราะห์ DME ตรงที่เริ่มต้น ในส่วน จากความสนใจในการหาวิธีการเพิ่มการแปลงของ syngas เชื้อเหลวนอกเหนือจากการแปลงทำได้ในเมทานอล [Sofianos และ Scurrell, 1991]สามารถดำเนินการแปลง Syngas เมทานอล (สมการที่ 1)วันนี้การเกือบทำนาย โดยเคมีสมดุล เช่น syngas ถูกแปลงเป็นเมทานอลหลักทฤษฎีสูงสุดอัตราการ การแทนที่เมทานอล catalyst การคายน้ำของเมทานอลการสังเคราะห์ catalyst ในการขั้นตอนเดียว DME สังเคราะห์เครื่องปฏิกรณ์ผลลัพธ์ในเมทานอลเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น (ด้วยสมการ 2) เป็นแบบ นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยผ่านขีดจำกัดของสมดุลของสมการ 1 นอกจากนี้ เมื่อ syngas ที่มีบริษัท (จากการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน) catalyst เมทานอลยังส่งเสริมปฏิกิริยากะน้ำก๊าซH2O + CO « H2 + CO2 (-40.9 kJ/โมล) (3)นี้ช่วยให้การเพิ่มเติมพลังผล โดยน้ำที่ใช้ในระหว่างการคายน้ำ (ซึ่งจะเป็นอย่างอื่นจำกัดขอบเขตของ 2 สมการ) ไดรฟ์ที่ผลิต H2ในไดรฟ์ที่เพิ่มเติมเมทานอลผลิตโดยสมการที่ 1 เคมีสังเคราะห์ DME ขั้นตอนเดียวที่ทั้งหมดอาจแสดงในรูปของสมการที่ 12 และ 3:3CO + 3H 2 « CH3OCH3 + CO2 (-246 kJ/โมล) (4)ในกรณีนี้ อัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่าง H2 และ CO ในการอาหารก๊าซกับเครื่องปฏิกรณ์แบบสังเคราะห์คือ 1 เปรียบเทียบกับค่า2 การสังเคราะห์เมทานอล (สมการที่ 1)3.2 การพิจารณาการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์เพราะสังเคราะห์เมทานอลหรือ DME exothermic(ดูสมการ 4), อุณหภูมิในเครื่องปฏิกรณ์แบบสังเคราะห์จะเพิ่มขึ้นขณะที่ปฏิกิริยาดำเนินการถ้าความร้อนไม่ถูกเอาออกอุณหภูมิสูงขึ้นส่งเสริมปฏิกิริยาเร็วขึ้น แต่เข้าใกล้สมดุล (เช่น สูงสุด) ปลอดแปลงระดับโดยอุณหภูมิที่ต่ำลง และสิ่งที่ส่งเสริมจะปิดเมื่อร้อนเกินไป ดังนั้น อุณหภูมิเพิ่มขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์แบบสังเคราะห์ต้องสามารถควบคุม ในทางปฏิบัติ เครื่องปฏิกรณ์ที่ทำงานอุณหภูมิ 250-280ºC ดุลเดิม ๆ สมดุลและพิจารณากิจกรรม catalystสังเคราะห์มีการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ แก๊สระยะสอง (หรือถาวรเตียง) และเฟสของเหลว (หรือสารละลายเครื่องปฏิกรณ์), จัดการควบคุมอุณหภูมิโดยใช้วิธีที่แตกต่างกัน พื้นฐานแก๊สขั้นตอนการออกแบบเกี่ยวข้องกับการไหลของ syngas มากกว่าคงเตียงของเศษขี้ เกี่ยวข้องกับการออกแบบพื้นฐานของเฟสของเหลวsyngas ไหลเอื่อย ๆ ผ่าน inert น้ำมันประกอบด้วยเศษผงในระงับในเครื่องปฏิกรณ์แบบเฟสก๊าซ จึงยากที่จะรักษา isothermalเงื่อนไข โดยแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรง (เนื่องจากของเฟสก๊าซต่ำความร้อนถ่ายโอนสัมประสิทธิ์) การจำกัดอุณหภูมิเพิ่มขึ้น การสังเคราะห์ปฏิกิริยาจะแบ่งระยะ ด้วยระหว่างเครื่องปฏิกรณ์ขั้น ด้วย โดยจำกัดการเริ่มต้นความเข้มข้นของ CO ที่ป้อนระบบ (เป็น 10-15 vol %)ขอบเขตของปฏิกิริยา exothermic สามารถควบคุมควบคุมของเศษส่วนบริษัทสามารถทำได้ในทางปฏิบัติโดยรักษาการรีไซเคิลสูงพอของยังไม่แปลงแล้วH2-ริช syngas ไปปล่อยมีการออกแบบระบบเตียง-Haldor Topsoeขั้นตอนที่สามของเตาปฏิกรณ์สังเคราะห์ด้วยระหว่างแต่ละขั้นตอน และรีไซเคิลของ syngas ยังไม่แปลงแล้ว [แฮนเซ่นและ al., 1995] สิทธิบัตรสำหรับกระบวนการนี้ระบุตัวดึงข้อมูลแก๊สความเข้มข้นของ CO น้อยกว่า 10% และการรีไซเคิลปริมาตรของ syngas ยังไม่แปลงแล้วตั้งแต่ 93%98% ของทั้งหมด syngas ยังไม่แปลงแล้ว [Voss et al., 1999]แปลงเศษส่วนของ CO ในรอบเดียวผ่านแต่ละขั้นตอนเครื่องปฏิกรณ์ (สมมติว่าระยะสามชุด intercooledของเตาปฏิกรณ์) ช่วงจาก 16% เป็น 34% ขึ้นอยู่กับการอัตราส่วน H2/COในเครื่องปฏิกรณ์ที่เฟสของเหลว ของไหล inert moderatesอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และยัง ทำให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโอนย้ายไปยังท่อหม้อน้ำที่แช่อยู่ในน้ำ สูงสามารถอาศัยโดยไม่มีอัตราการปล่อยความร้อนมากเกินไปอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นกว่าในเครื่องปฏิกรณ์แบบเฟสก๊าซ ประโยชน์ที่ดีที่สุดอุณหภูมิดี ควบคุมสามารถดำเนินการด้วยร่วมรวย syngas [Peng et al., 1999a], เช่นผลิตโดยการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหิน มีก๊าซเช่นอาหาร แปลงสูงของบริษัทเป็นไปได้ในการผ่านของก๊าซผ่านเดียวเครื่องปฏิกรณ์ที่ค่อนข้างเล็กนักพัฒนาธุรกิจชั้นนำของ DME เตียง-ออกแบบเครื่องปฏิกรณ์การสังเคราะห์เป็น Haldor Topsoe [แฮนเซ่น et al.,1995 Voss et al., 1999] มือถือและหยด Snamprogettiถือสิทธิบัตรสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ DME [Zahner, 1977Pagani, 1978], แต่ในปัจจุบันจะไม่ใฝ่หาค้าการพัฒนาของเทคโนโลยี นักพัฒนาเอกชนชั้นนำเตียงน้ำ เตาปฏิกรณ์สังเคราะห์ DME เป็นผลิตภัณฑ์ อากาศและเคมีภัณฑ์ Inc. (APCI) [น้ำตาลร้อยเอ็ด al., 1991 Lewnardร้อยเอ็ด al., 1993 Peng et al., 1999a Peng et al., 1999bLewnard และ al., 1990] และ บริษัท NKK [อะดะและ al., 2000 ฟุจิโมะโตะและ al., 1995] สถาบันของถ่านหินเคมีวิทยาการจีนออสการ์ของ (หยวน)[นิว 2000] ได้ยังพัฒนาสารละลายระยะ DMEเทคโนโลยีสังเคราะห์ตั้งแต่ 1995 CAS สถาบันเคมีเชิงฟิสิกส์ (ต้าเหลียน) ทำงานบน fixedbedเทคโนโลยีการสังเคราะห์ DME [Xu และ al., 2001] นักวิจัยเจ้อเจียงมหาวิทยาลัย (หางโจว) และในการตะวันออกจีนมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (เซี่ยงไฮ้)ยังมีส่วนร่วมในการทำงานที่เกี่ยวข้องกับ DMEการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ DME ของ APCI มาเป็นกระบวนการสังเคราะห์เมทานอลเฟสของเหลว (LPMEOH) ที่ได้รับการพัฒนาในทศวรรษ 1980 ด้วยการสนับสนุนของสหรัฐอเมริกากรมธุรกิจพลังงาน LPMEOH ในเชิงพาณิชย์โรงงานสาธิต (250 ตันต่อวัน (t/d) เมทานอลกำลังการผลิต) ได้รับการปฏิบัติการตั้งแต่ปี 1997 ด้วยก๊าซผลิตโดยการแปรสภาพเป็นแก๊สถ่านหินอีสต์แมนเคมีของ บริษัทสิ่งอำนวยความสะดวกในคิงส์พอร์ต เทนเนสซี [อีสต์แมน 2003]การก่อสร้างสถานที่นี้ถูกนำหน้า ด้วยอย่างละเอียดการทดสอบแบบ 10 t d กระบวนการพัฒนาผลิต(PDU) ใน LaPorte เท็กซัส PDU ถูกดำเนินการในปี 1999การสร้างข้อมูลทดสอบตรงสังเคราะห์ DME [ผลิตภัณฑ์อากาศ2001 อากาศผลิตภัณฑ์ 2002]DME พัฒนา Inc. สมาคมญี่ปุ่นของเก้านำ โดย NKK และนิปปอน Sanso บริษัทอยู่ในระยะออกแบบ/สร้างของ 100 t d DME น้ำเฟสเครื่องปฏิกรณ์ที่วางแผนไว้สำหรับทดสอบในระหว่างปี 2004-2006 ในคุชิโรฮอกไกโด ความพยายามนี้สร้างบนเริ่มต้นทดสอบ 5 t/dเครื่องปฏิกรณ์กำลังการผลิตที่เสร็จสมบูรณ์ในปี 1999 โดย NKK[2003], ซึ่งก่อนหน้านั้น (ด้วยการสนับสนุนจากญี่ปุ่นกระทรวงอุตสาหกรรมและการค้าระหว่างประเทศ) ที่ทำงานด้วยบริษัท Taiheiyo ถ่านหินเหมืองแร่ อุตสาหกรรมโลหะซูมิโตโมะและศูนย์ของญี่ปุ่นใช้ประโยชน์ถ่านหินในการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์น้ำ DME

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

3. เคมีสังเคราะห์ DME และเทคโนโลยีเทคโนโลยีกระบวนการในการผลิตก๊าซสังเคราะห์สะอาดจากถ่านหินจะจัดตั้งขึ้นค่อนข้างดีในเชิงพาณิชย์[Simbeck และจอห์นสัน, 2001] การผลิตเมทานอลจากก๊าซสังเคราะห์ยังเป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างดีขึ้นแต่การสังเคราะห์ DME เป็นค่อนข้างน้อยที่รู้จักกันดีในกระบวนการซึ่งกระตุ้นการอภิปรายในส่วนนี้. 3.1 เคมีของอีเธอร์ dimethyl สังเคราะห์การสังเคราะห์เมทานอลจากsyngas จะดำเนินการมักจะออกไปตัวเร่งปฏิกิริยา(เช่นออกไซด์ / ZnO / Al2O3) และสามารถที่โดดเด่นด้วยปฏิกิริยาที่สำคัญดังต่อไปนี้. CO + 2H2 « CH3OH (-90.7 kJ / mol) ( 1) ตามที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้กระบวนการในเชิงพาณิชย์สำหรับการทำ DME วันนี้เกี่ยวข้องกับการ dewatering เมทานอลในช่วงขาดน้ำตัวเร่งปฏิกิริยา(เช่น G-อลูมิเนียม) เป็นขั้นตอนที่แยกต่างหากจากเมทานอลผลิต. 2 CH3OH « CH3OCH3 + H2O (-23.4 kJ / mol) (2) โดยการรวมตัวเร่งปฏิกิริยาเมทานอลและการคายน้ำบางตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์เดียวกันปฏิกิริยา (1) และ (2) ดำเนินการไปพร้อมๆ กันส่งผลในการสังเคราะห์โดยตรงของ DME ความคิดของการสังเคราะห์โดยตรงของ DME จาก syngas เป็นครั้งแรกที่รายงานในวรรณคดีนานมาแล้ว[สีน้ำตาลและ Galloway, 1929] แต่ความพยายามที่จะค้าเทคโนโลยีสังเคราะห์โดยตรงไม่ได้เริ่มต้นอย่างจริงจังจนรอบปี1990 การทำงานขึ้นมาใหม่ในการสังเคราะห์ DME ตรงมา ในบางส่วนจากความสนใจในการหาวิธีที่จะเพิ่มการแปลงของsyngas ไปยังเชื้อเพลิงเหลวเกินแปลงทำได้สำหรับเมทานอล[Sofianos และ Scurrell 1991]. Syngas แปลงเมทานอล (สมการที่ 1) สามารถประสบความสำเร็จในวันนี้เกือบเท่าที่คาดการณ์ไว้สารเคมีสมดุลคือ syngas จะถูกแปลงเป็นเมทานอลที่เป็นหลักอัตราสูงสุดตามทฤษฎี แทนตัวเร่งปฏิกิริยาคายน้ำเมทานอลสำหรับบางส่วนของเมทานอลเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาการสังเคราะห์ในการสังเคราะห์DME ขั้นตอนเดียวผลปฏิกรณ์ในเมทานอลถูกปฏิกิริยาออกไป(โดยสมการ 2) เป็นรูปแบบ นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยผ่านข้อ จำกัด สมดุลของสมการ1. นอกจากนี้เมื่อ syngas อุดมไปด้วยโคโลราโด(จากถ่านหิน) ตัวเร่งปฏิกิริยาเมทานอลนอกจากนี้ยังส่งเสริมการเกิดปฏิกิริยาการเปลี่ยนน้ำก๊าซ. H2O + CO « H2 + CO2 (-40.9 กิโลจูล / mol) (3) นี้จะให้ผลเสริมฤทธิ์กันต่อไปโดยน้ำที่รูปแบบในระหว่างการคายน้ำ (ซึ่งจะ จำกัด ขอบเขตของสมการ 2) ไดรฟ์การผลิต H2, ซึ่งจะผลักดันให้การผลิตเมทานอลที่เพิ่มขึ้นโดยสมการ 1. เดียวทั้งหมด ขั้นตอนที่เคมีสังเคราะห์ DME สามารถแสดงเป็นการรวมกันของสมการที่ 1, 2 และ 3: 3CO + 3H2 « CH3OCH3 + CO2 (-246 kJ / mol) (4) ในกรณีนี้อัตราส่วนที่เหมาะสมระหว่าง H2 และ CO ในอาหารเครื่องปฏิกรณ์ก๊าซสังเคราะห์ 1 เมื่อเทียบกับค่า2 สำหรับการสังเคราะห์เมทานอล (สมการที่ 1). 3.2 การพิจารณาการออกแบบการสังเคราะห์สารเครื่องปฏิกรณ์เนื่องจากการสังเคราะห์เมทานอลหรือ DME เป็นคายความร้อน (ดูสมการ 4) อุณหภูมิในเตาปฏิกรณ์สังเคราะห์ที่จะเพิ่มขึ้นเป็นปฏิกิริยาดำเนินการต่อไปถ้าไม่มีความร้อนจะถูกลบออก. อุณหภูมิสูงขึ้นส่งเสริมปฏิกิริยาเร็วขึ้น แต่ถึงสมดุล(เช่นสูงสุด ) ระดับแปลงเป็นที่ชื่นชอบจากอุณหภูมิที่ลดลงและตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีการปิดการใช้งานเมื่อทำให้ตื่นเต้นมากเกินไป ดังนั้นอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ที่จะต้องถูกควบคุม ในทางปฏิบัติเครื่องปฏิกรณ์ปฏิบัติการอุณหภูมิ250-280ºCสมดุลเคลื่อนไหวสมดุลและการพิจารณากิจกรรมเร่งปฏิกิริยา. สองพร้อมใช้งานการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ก๊าซเฟส (หรือคงที่เตียง) และของเหลวเฟส (หรือสารละลายเครื่องปฏิกรณ์), การจัดการการควบคุมอุณหภูมิโดยใช้วิธีการที่แตกต่างกัน พื้นฐานการออกแบบเฟสก๊าซเกี่ยวข้องกับการไหลของ syngas กว่าคงที่เตียงของเม็ดตัวเร่งปฏิกิริยา การออกแบบเฟสของเหลวพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการเดือด syngas ผ่านน้ำมันแร่เฉื่อยที่มีตัวเร่งปฏิกิริยาในการระงับผง. ในเครื่องปฏิกรณ์ก๊าซเฟสมันเป็นเรื่องยากที่จะรักษาอุณหภูมิคงสภาพโดยการแลกเปลี่ยนความร้อนโดยตรง(เพราะต่ำก๊าซเฟสค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อน) อุณหภูมิที่จะ จำกัดการเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาการสังเคราะห์ที่มีการจัดฉากที่มีการระบายความร้อนระหว่างขั้นตอนเครื่องปฏิกรณ์ นอกจากนี้โดยการ จำกัด การเริ่มต้นความเข้มข้นของCO เข้าเครื่องปฏิกรณ์ (10-15% โดยปริมาตร) ขอบเขตของการเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนที่สามารถควบคุมได้. การควบคุมของส่วน CO จะประสบความสำเร็จในการปฏิบัติโดยการรักษาที่สูงพอสมควรรีไซเคิลของเผล่H2 ที่อุดมไปด้วย syngas กลับไปที่เครื่องปฏิกรณ์. Haldor Topsoe ออกแบบระบบคงที่เตียงรวมถึงสามขั้นตอนของเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ที่มีการระบายความร้อนระหว่างแต่ละขั้นตอนและการรีไซเคิลของsyngas เผล่ [แฮนเซน, et al., 1995] สิทธิบัตรสำหรับกระบวนการนี้ระบุฟีดความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์น้อยกว่า 10% และนำกลับมาใช้ปริมาณของsyngas เผล่ตั้งแต่ 93% ถึง98% ของ syngas เผล่รวม [โว et al., 1999]. ส่วนของ CO แปลงบน ผ่านเดียวผ่านแต่ละขั้นตอนเครื่องปฏิกรณ์(สมมติว่าสามขั้นตอน intercooled ตั้งเครื่องปฏิกรณ์) ตั้งแต่ 16% ถึง 34% ขึ้นอยู่กับH2 / CO อัตราส่วน. ในเครื่องปฏิกรณ์เฟสของเหลวกลางน้ำเฉื่อยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและช่วยให้ความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นถ่ายโอนไปยังหลอดหม้อไอน้ำที่แช่อยู่ในน้ำ สูงอัตราการปล่อยความร้อนสามารถอาศัยโดยไม่ต้องมากเกินไปอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นกว่าในก๊าซเฟสเครื่องปฏิกรณ์ ประโยชน์ที่ดีที่สุดของการควบคุมอุณหภูมิที่ดีสามารถนำมากับsyngas CO-ที่อุดมไปด้วย [Peng et al., 1999a] เช่นที่ผลิตจากถ่านหิน ด้วยก๊าซอาหารเช่นการแปลงสูงของ บริษัท เป็นไปได้ในบัตรเดียวของก๊าซผ่านเครื่องปฏิกรณ์ขนาดค่อนข้างเล็ก. นักพัฒนาในเชิงพาณิชย์ชั้นนำของการแก้ไขเตียง DME ออกแบบเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์เป็น Haldor Topsoe [แฮนเซน, et al. 1995; โว et al., 1999] มือถือและสปา Snamprogetti สิทธิบัตรไว้สำหรับกระบวนการสังเคราะห์ DME [Zahner 1977; Pagani 1978] แต่ในปัจจุบันไม่ได้ใฝ่หาในเชิงพาณิชย์การพัฒนาเทคโนโลยี นักพัฒนาเอกชนชั้นนำของสารละลายเตียงเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ DME เป็นสินค้าทางอากาศและเคมีภัณฑ์อิงค์(APCI) [สีน้ำตาล et al, 1991. Lewnard et al, 1993. เป็ง, et al, 1999a. เป็ง, et al, 1999b. Lewnard et al, 1990] และ NKK คอร์ปอเรชั่น [Adachi. et al, 2000. Fujimoto et al., 1995] สถาบันถ่านหินเคมีของจีน Academy of Sciences (ไท่หยวน) [Niu 2000] ยังได้รับการพัฒนาสารละลายเฟส DME เทคโนโลยีการสังเคราะห์ตั้งแต่ปี 1995 CAS สถาบันฟิสิกส์เคมี(Dalian) ได้ทำงานบางอย่างเกี่ยวกับ fixedbed เทคโนโลยีการสังเคราะห์ DME [Xu et al., 2001] นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเจ้อเจียง (ในหางโจว) และในภาคตะวันออกของจีนมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี(Shanghai) ยังมีส่วนร่วมในการทำงาน DME ที่เกี่ยวข้อง. การออกแบบเครื่องปฏิกรณ์ DME ของ APCI มาจากของเมทานอลเฟสเหลว(LPMEOH) กระบวนการสังเคราะห์ที่ได้รับการพัฒนาในปี 1980 ด้วยการสนับสนุนของสหรัฐอเมริกากระทรวงพลังงาน LPMEOH เชิงพาณิชย์ในระดับโรงงานสาธิต(250 ตันต่อวัน (ตัน / วัน) เมทานอลกำลังการผลิต) ได้รับการดำเนินงานตั้งแต่ปี 1997 ด้วยก๊าซที่ผลิตโดยบริษัท อีสต์แมนเคมีของถ่านหินก๊าซสิ่งอำนวยความสะดวกในคิงส์เทนเนสซี[อีสต์แมน 2003]. การก่อสร้างนี้ สิ่งอำนวยความสะดวกนำโดยครอบคลุมการทดสอบใน10 ตัน / วันขั้นตอนการพัฒนาหน่วยความจุ(PDU) ในพอร์ตเท็กซัส PDU ดำเนินการในปี 1999 เพื่อสร้างข้อมูลการทดสอบการสังเคราะห์ DME โดยตรง [สินค้าทางอากาศ, 2001; ผลิตภัณฑ์ปรับอากาศ 2002]. DME พัฒนา, Inc ซึ่งเป็นกิจการร่วมค้าญี่ปุ่นเก้าบริษัท นำโดย NKK และนิปปอน Sanso เป็นอยู่ในปัจจุบันในการออกแบบ/ สร้างเวที 100 ตัน / วัน DME สารละลายเฟสเครื่องปฏิกรณ์ที่วางแผนไว้สำหรับการทดสอบในช่วง2004- ปี 2006 ใน Kushiro, ฮอกไกโด ความพยายามนี้สร้างในการทดสอบครั้งแรกของ 5 ตัน / วันปฏิกรณ์ฐานะที่เสร็จสมบูรณ์ในปี1999 โดย NKK [2003] ซึ่งก่อนหน้านั้น (ด้วยการสนับสนุนจากญี่ปุ่นกระทรวงการค้าระหว่างประเทศและอุตสาหกรรม) ทำงานร่วมกับTaiheiyo เหมืองถ่านหิน จำกัด ซูมิโตโมเมทัลอินดัสท, และศูนย์การของญี่ปุ่นสำหรับการใช้ถ่านหินในการพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องปฏิกรณ์สารละลาย DME

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

3 . DME การสังเคราะห์เคมีและเทคโนโลยี
กระบวนการเทคโนโลยีการผลิตที่สะอาด ก๊าซสังเคราะห์จากถ่านหินค่อนข้างดี

[ simbeck จัดตั้งขึ้นในเชิงพาณิชย์และจอห์นสัน , 2544 ] . การผลิตเมทานอลจากก๊าซสังเคราะห์
เป็นยังค่อนข้างมีชื่อเสียงเทคโนโลยี
แต่การสังเคราะห์ DME ค่อนข้างน้อยกว่าที่รู้จักกันดี
กระบวนการ ซึ่งกระตุ้นการอภิปรายในมาตรานี้
3.1 .เคมีของอีเทอร์สังเคราะห์
การสังเคราะห์เมทานอลจากแก๊สมักจะพก
มากกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา ( เช่น 2 ( / ZnO / Al2O3 ) และสามารถ
ลักษณะปฏิกิริยาหลักต่อไปนี้
Co 2h2 « ch3oh ( - ร้อยละ kJ / mol ) ( 1 )
ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ , กระบวนการในการจ่าย
วันนี้พาณิชย์ที่เกี่ยวข้องกับ dewatering เมทานอลมากกว่าน้ำ
ตัวเร่งปฏิกิริยา ( เช่นg-alumina ) เป็นขั้นตอนที่แยกต่างหากจากการผลิตเมทานอล
.
2 ch3oh « ch3och3 H2O ( - 23.4 kJ / mol ) ( 2 )
โดยรวมบางเมทานอลบนตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์แบบน้ำ
ปฏิกิริยาที่ ( 1 ) และ ( 2 ) ดำเนินการ
พร้อมกัน เป็นผลในการสังเคราะห์โดยตรงของ DME .
คิดการสังเคราะห์โดยตรงของ DME จากแก๊สเป็นครั้งแรก
รายงานในวรรณคดีนานแล้ว [ สีน้ำตาลและกาลโลเวย์
1929 ]แต่ความพยายามที่จะระบุ
เทคโนโลยีการสังเคราะห์โดยตรงไม่ได้เริ่มต้นอย่างจริงจัง จนกระทั่งประมาณปี 1990
ต่ออายุทำงานตรง DME การสังเคราะห์ที่มาใน
ส่วนหนึ่งจากความสนใจในการหาวิธีที่จะเพิ่มการแปลง
ของแก๊สเป็นเชื้อเพลิงเหลวเกินแปลง
เป็นไปได้สำหรับ sofianos เมทานอล และ scurrell [ 1991 ] .
แก๊สเปลี่ยนเมทานอล ( สมการ 1 ) ได้
วันนี้เกือบขอบเขต t
สมดุลเคมี ได้แก่ แก๊สจะถูกแปลงเป็นเมทานอล
ที่เป็นหลักทฤษฎีสูงสุดอัตรา แทน
เมทานอลตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับบางส่วนของร่างกายสาร
การสังเคราะห์ตัวเร่งปฏิกิริยาในเครื่องปฏิกรณ์แบบ Real-Time DME ผลลัพธ์ในเมทานอลเป็นปฏิกิริยา
( โดยสมการ 2 ) เป็นรูปแบบ
. นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยผ่านการกัด