Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế nhiên liệu DME từ khí tổng hợp trên hệ xúc tác CUO-ZNO/γ-AL2O3 biến tính với các kim loại khác nhau

Chia sẻ: Chung Văn Anh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

187
lượt xem 70
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế nhiên liệu DME từ khí tổng hợp trên hệ xúc tác CUO-ZNO/γ-AL2O3 biến tính với các kim loại khác nhau tập trung nghiên cứu tổng hợp DME từ khí tổng hợp CO/H2 trên xúc tác CUO-ZNO/γ-AL2O3 biến tính với các kim loại khác nhau. Mời bạn đọc cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Hóa học: Nghiên cứu điều chế nhiên liệu DME từ khí tổng hợp trên hệ xúc tác CUO-ZNO/γ-AL2O3 biến tính với các kim loại khác nhau

BỘ GIAO DUC VÀ ĐAO TAO ́ ̣ ̀ ̣ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRÂN THỊ TỐ UYÊN ̀ NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ NHIÊN LIỆU DME TỪ KHÍ TỔNG HỢP TRÊN HỆ XÚC TÁC CuO-ZnO/γ-Al2O3 BIẾN TÍNH VỚI CÁC KIM LOẠI KHÁC NHAU LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC CHUYÊN NGANH: HOA LÝ THUYÊT VÀ HOA LÝ ̀ ́ ́ ́ MÃ SÔ: 604431 ́ HƯỚNG DÂN KHOA HOC: PGS.TSKH. LƯU CÂM LÔC ̃ ̣ ̉ ̣ CÂN THƠ 2008 ̀
CÔNG TRINH ĐƯỢC HOAN THANH TAI PHONG DÂU KHÍ VÀ XUC TAC ̀ ̀ ̀ ̣ ̀ ̀ ́ ́ VIÊN CÔNG NGHỆ HOA HOC - VIÊN KHOA HOC VÀ CÔNG NGHỆ VIÊT NAM. ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ Can bộ hướng dân khoa hoc: PGS.TSKH. LƯU CÂM LÔC ́ ̃ ̣ ̉ ̣ . ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Can bộ châm nhân xet 1: ́ ́ ̣ ́ ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Can bộ châm nhân xet 2: ́ ́ ̣ ́ ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… HÔI ĐÔNG CHÂM BAO VỆ LUÂN VĂN THAC SI: TRƯỜNG ĐAI HOC CÂN THƠ ̣ ̀ ́ ̉ ̣ ̣ ̃ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ NGAY .…...THANG…...NĂM 2008
TRƯỜNG ĐAI HOC CÂN THƠ ̣ ̣ ̀ CÔNG HOA XÃ HÔI CHỦ NGHIA VIÊT NAM ̣ ̀ ̣ ̃ ̣ ̀ ̀ ̣ Đôc lâp – Tự do – Hanh phuc ̣̣ ̣ ́ PHONG ĐAO TAO SAU ĐH -------oOo------- NHIÊM VỤ LUÂN VĂN THAC SĨ ̣ ̣ ̣ Họ và tên hoc viên: TRÂN THỊ TỐ UYÊN ̣ ̀ Giơi tinh: Nữ ́́ ̀ Nơi sinh: TP Cân Thơ ̀ Sinh ngay: 03/02/1979 Chuyên nganh: Hoa lý thuyêt và Hoa lý ̀ ́ ́ ́ MSHV: 200614 I. TÊN ĐỀ TAI: ̀ NGHIÊN CỨU ĐIÊU CHẾ NHIÊN LIÊU DME (DIMETYL ETE) TỪ ̀ ̣ KHÍ TÔNG HỢP TRÊN HỆ XUC TAC CuO-ZnO/γ-Al2O3 BIÊN TINH VỚI CAC ̉ ́ ́ ́ ́ ́ ̣ ́ KIM LOAI KHAC NHAU II. NHIÊM VỤ VÀ NÔI DUNG. ̣ ̣ + Điêu chế chât mang γ-Al2O3 băng phương phap đồng nhỏ giọt dung dịch ̀ ́ ̀ ́ Al(NO3)3 với dung dich NH3 5%. ̣ + Điêu chế xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 với tỷ lệ CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:6 biên tinh ̀ ́́ ́́ với cac kim loai Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr băng phương phap kết tủa - tâm. ́ ̣ ̀ ́ ̉ + Khao sat độ chon loc và độ chuyên hoa cua cac xuc tac. ̉ ́ ̣̣ ̉ ́ ̉ ́ ́́ + So sanh độ chuyên hoa và độ chon loc cua cac xuc tac, từ đó đi tôi ưu thanh ́ ̉ ́ ̣ ̣ ̉ ́ ́́ ́ ̀ phân cua xuc tac có hoat tinh cao. ̀ ̉ ́́ ̣́ + Khao sat tinh chât lý hoa cua xuc tac để tim môi quan hệ giữa thanh phân, tinh ̉ ́́ ́ ́ ̉ ́́ ̀ ́ ̀ ̀ ́ chât lý hoa và hoat tinh cua xuc tac trong qui trinh tông hợp DME. ́ ́ ̣́ ̉ ́́ ̀ ̉ III. NGAY GIAO NHIÊM VỤ (Ngay ký quyêt đinh giao đề tai):……………… ̀ ̣ ̀ ̣́ ̀ ̀ ̀ ̀ ̣ ̣ IV. NGAY HOAN THANH NHIÊM VU:……………………………………….. V. HỌ VÀ TÊN CAN BỘ HƯỚNG DÂN: PGS.TSKH. LƯU CÂM LÔC ́ ̃ ̉ ̣ Nôi dung và đề cương luân văn Thac Sĩ đã được Hôi Đông Chuyên Nganh thông ̣ ̣ ̣ ̣ ̀ ̀ qua. ̀ ̀ ̣ ̀ ́ PHONG ĐAO TAO SAU ĐH Ngay……thang…..năm 2008 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH
LỜI CÁM ƠN -----oOo----- Trước tiên, tôi xin bay tỏ lời cam ơn chân thanh và sâu săc nhât đên Phó giáo sư, ̀ ́ ̀ ́ ́́ Tiến sĩ khoa học LƯU CẨM LỘC, người đã trực tiêp hướng dẫn, truyền đạt những ́ kinh nghiệm và kiên thức quý bau giúp tôi hoàn thành tốt luận văn nay. ́ ́ ̀ Tôi cung xin gửi lời cam ơn đên tất cả cac cô, chú và cac anh chị phong Dâu khí - ̃ ́ ́ ́ ́ ̀ ̀ Xuc tac, Viện Công nghệ Hóa học - Viên Khoa hoc và Công nghệ Viêt Nam. ́́ ̣ ̣ ̣ Xin chân thanh cam ơn cac quí Thây - Cô trong hôi đông châm luân văn đã danh ̀ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ́ ̣ ̀ thời gian quí bau để đoc và đưa ra cac nhân xet giup luân văn cua tôi được hoan thiên ́ ̣ ́ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ̀ ̣ hơn. Xin cam ơn Khoa Khoa hoc - Trường Đai hoc Cân Thơ đã tao điêu kiên cho tôi ́ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ ̀ ̣ trong quá trinh hoc và lam luân văn. ̀ ̣ ̀ ̣ Xin cam ơn Sở Giao Duc và Đao Tao, Hiệu trưởng cùng tất cả quí thầy cô ́ ́ ̣ ̀ ̣ Trường THPT Tầm Vu I, Tinh Hâu Giang hổ trợ và tạo moi điều kiện thuận lợi trong ̉ ̣ ̣ suốt thời gian tôi học và làm luận văn. Sau cung, tôi xin cam ơn gia đình và tất cả các bạn bè đã giúp đỡ, động viên tôi ̀ ́ hoàn thành luận văn tôt nhât. ́ ́ ̣ Trân trong. TP Cân Thơ, ngay 10 thang 12 năm 2008 ̀ ̀ ́ Trân Thị Tố Uyên ̀ i
́ ́ ̣ TOM TĂT LUÂN VĂN Nghiên cứu điêu chế nhiên liêu DME từ khí tông hợp trên hệ xuc tac CuO-ZnO/γ- ̀ ̣ ̉ ́́ Al2O3 biên tinh với cac kim loai khac nhau: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, và Zr gôm những nôi ́́ ́ ̣ ́ ̀ ̣ dung như sau: - Điêu chế 13 mâu xuc tac CuO-ZnO/γ-Al 2O3 với tỷ lệ CuO:ZnO:Al2O3 = 2:1:6 ̀ ̃ ́ ́ biên tinh với cac kim loai Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr băng phương phap kết tủa - tâm, ́́ ́ ̣ ̀ ́ ̉ với chât mang γ-Al2O3 điều chế từ dung dịch Al(NO3)3.9H2O đông nhỏ giọt với dung ́ ̀ dịch NH3 5% nung ở nhiêt độ 550oC. ̣ - Hoat độ xuc tac và hiêu suât tao thanh DME cua cac xuc tac được khảo sát ở ̣ ́́ ̣ ̣́ ̀ ̉ ́ ́́ điêu kiên phan ứng (P = 7at, CCO = 8,3 ÷ 9,1%mol, PCO= 7at, PH = 7at, T = 225oC, o ̀ ̣ ̉ 2 250oC, 275oC và 300oC). - Nghiên cứu cac tinh chât lý hoa bằng các phương pháp như: BET, XRD, TPR, ́́ ́ ́ TPD, PT cua cac xuc tac cho kết luận sau: ̉ ́ ́́ a/ Xúc tác có cùng hàm lượng 2,5% oxit kim loại biến tính : - Phụ gia làm tăng sự kết tinh của CuO và ZnO. - Thêm các phụ gia lam tăng độ phân tan cua Cu, giam kich thước quân thể Cu, ̀ ́ ̉ ̉ ́ ̀ tăng diện tích bề mặt riêng và diên tich bề măt Cu. ̣́ ̣ - Phụ gia ảnh hưởng đến tính khử và mức độ khử các xúc tác theo thứ tự sau: 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl ≈ 2,5Mn-CuZnAl > > 2,5Pd-CuZnAl ≈ 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl - Có phụ gia các xúc tác đều chứa tâm axit yếu. + Thứ tự độ chuyên hoa CO giảm dần như sau: ̉ ́ 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > CuZnAl > > 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl + Độ chon loc DME giảm dần theo thứ tự sau: ̣ ̣ 2,5Pd-CuZnAl > 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > CuZnAl > > 2,5Zr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl + Hiêu suât DME được săp xêp như sau: ̣ ́ ́ ́ 2,5Ce-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 2,5Ni-CuZnAl > 2,5Pd-CuZnAl > > CuZnAl > 2,5Zr-CuZnAl ii
b/ Biến tính xúc tác với hàm lượng 0,5; 1,0; 1,5 và 2,5% Cr2O3 và MnO2 : - Hàm lượng các phụ gia Cr2O3 và MnO2 từ 1% lên 2,5% thì sự kết tinh của CuO và ZnO không có sự thay đổi và diện tích bề mặt riêng giảm khi tăng từ 0,5% đến 2,5%. - Mẫu xúc tác CuZnAl biến tính 1,0%Cr 2O3 và 1,5%MnO2 có độ phân tán cao nhất. - Mức độ khử được sắp xếp như sau: 1,0Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl 1,5Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl - Có phụ gia Cr2O3 chỉ chứa tâm axit yếu, nhưng xúc tác với phụ gia MnO2 chứa đồng thời tâm axit yếu và tâm axit mạnh. + Thứ tự độ chuyên hoa CO giảm dần như sau: ̉ ́ 1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl 1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl + Độ chon loc DME giảm dần theo thứ tự sau: ̣ ̣ 1,5Cr-CuZnAl > 1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl 0,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl >1,5Mn-CuZnAl + Hiêu suât DME được săp xêp như sau: ̣ ́ ́ ́ 1,0Cr-CuZnAl > 0,5Cr-CuZnAl > 1,5Cr-CuZnAl > 2,5Cr-CuZnAl 1,5Mn-CuZnAl > 1,0Mn-CuZnAl > 2,5Mn-CuZnAl > 0,5Mn-CuZnAl iii
LỜI GIỚI THIÊU ̣ Trong những năm gân đây, nguôn nhiên liêu hoa thach thế giới ngay cang can kiêt. ̀ ̀ ̣ ́ ̣ ̀ ̀ ̣ ̣ Bên canh đo, khoa hoc kỹ thuât ngay cang phat triên thì vân đề ô nhiêm môi trường ̣ ́ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ ̉ ́ ̃ ngay môt trâm trong do phat thai cac khí NOx, CO2, SO2,…từ những khu công nghiêp, ̀ ̣ ̀ ̣ ́ ̉́ ̣ nhà may, cơ sở dich vụ và cac loai phương tiên giao thông, vì vây cac nhà khoa hoc ́ ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ́ ̣ không ngừng nghiên cứu hướng đên nhiên liêu thân thiên với môi sinh. Với sự xuât ́ ̣ ̣ ́ hiên cua DME (Dimetyleter) vao những năm 1985, có thể đap ứng được nhu câu thực ̣ ̉ ̀ ́ ̀ tiên, nó được dung thay thế cho LPG, hay khí thiên nhiên hoăc sử dung lam chât đôt ̃ ̀ ̣ ̣ ̀ ́ ́ trong gia dung và con nhiêu ứng dung khac. ̣ ̀ ̀ ̣ ́ So với các loại xăng dầu truyền thống thì DME có nhiều ưu việt như: giảm thiểu được lượng khí CO2 (nguyên nhân gây hiêu ứng nhà kinh) và nitơ oxit, không ̣ ́ gây ô nhiễm SO2,.... Quan trọng hơn là nguồn nguyên liệu đầu vào để sản xuất DME rất phong phú, có thể là khí thiên nhiên, khí tông hợp, than đa, dầu nặng phế thải ̉ ́ hoặc khí metan tận thu từ các quá trình xử lý chất thải, sinh khôi.... Do nước ta có ́ nguồn nguyên liệu khí thiên nhiên tương đối lớn bên cạnh nguồn than đá không nhỏ, cho nên sự phát triển sản phẩm DME thực sự là một vân đề đáng quan tâm. ́ Gân đây, Viên Công nghệ Hoá hoc đã và đang nghiên cứu tông hợp trực tiêp ̀ ̣ ̣ ̉ ́ DME từ khí tông hợp CO/H2 trên hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3, ở nhiêt độ và ap suât ̉ ́́ ̣ ́ ́ thâp. Để tiêp tuc công trinh nghiên cứu trên, nôi dung cua đề tai nay tâp trung nghiên ́ ́ ̣ ̀ ̣ ̉ ̀ ̀ ̣ cứu tổng hợp DME từ khí tông hợp CO/H2 trên xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 được biên ̉ ́́ ́ tinh với cac kim loai khac nhau như: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce và Zr. Trên cơ sở đo, so sanh ́ ́ ̣ ́ ́ ́ làm sáng tỏ vai trò từng phụ gia, lựa chon xuc tac có hoat độ cao và giá thanh thâp, từ ̣ ́́ ̣ ̀ ́ đó tôi ưu thanh phân xuc tac, nhăm ứng dung vao thực tế tông hợp DME ở qui mô ́ ̀ ̀ ́́ ̀ ̣ ̀ ̉ ̣ công nghiêp. Luân văn nay được thực hiên tai Phong Dâu khí - Xuc tac, Viên Công nghệ Hoa ̣ ̀ ̣̣ ̀ ̀ ́́ ̣ ́ hoc, Viên Khoa hoc và Công nghệ Viêt Nam, số 01 Mac Đinh Chi, Quân 1, Thanh phố ̣ ̣ ̣ ̣ ̣ ̃ ̣ ̀ Hồ Chí Minh. iv
MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN..................................................................................... 1 ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ̣ ̣ 1.1. TINH HINH NGUÔN NHIÊN LIÊU HOA THACH HIÊN NAY...........................2 ̣ 1.2. NHIÊN LIÊU DIMETYL ETE (DME)......................................................................2 1.2.1. Sự ra đời và phat triên .......................................................................................2 ́ ̉ ́ ́ 1.2.2. Tinh chât.............................................................................................................. 4 1.2.3. Ứng dung............................................................................................................ 5 ̣ 1.3. TỔNG HỢP DME...................................................................................................... 6 1.3.1. Nguồn nguyên liệu............................................................................................6 1.3.2. Qui trinh điêu chế DME từ khí tông hợp..........................................................7 ̀ ̀ ̉ 1.3.3. Phan ứng tông hợp DME...................................................................................8 ̉ ̉ 1.3.3.1. Phan ứng tông hợp chât trung gian methanol.............................................9 ̉ ̉ ́ 1.3.3.2. Phan ứng dehydrat hoa metanol tông hợp DME........................................12 ̉ ́ ̉ 1.3.3.3. Anh hưởng cua phản ứng Water-Gas Shift (WGS) trong quá trình ̉ ̉ tổng hợp DME........................................................................................................... 13 1.4. XÚC TÁC TỔNG HỢP DME...................................................................................15 1.4.1. Bản chất của tâm hoạt động............................................................................15 1.4.2. Vai trò cua chât mang......................................................................................... 16 ̉ ́ 1.4.3. Ưu - nhược điểm của hệ xúc tác hiện nay CuO-ZnO/γ-Al2O3......................17 1.5. BIẾN TÍNH HỆ XÚC TÁC CuO-ZnO/γ-Al2O3........................................................18 1.5.1. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính ZrO2..................................................18 ́́ 1.5.2. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính PdO...................................................19 ́́ 1.5.3. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính Cr2O3 ................................................20 ́́ 1.5.4. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính MnO2................................................21 ́́ 1.5.5. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính CeO2.................................................21 ́́ 1.5.6. Hệ xuc tac CuO-ZnO/γ-Al2O3 biến tính NiO...................................................22 ́́ CHƯƠNG 2. THỰC NGHIÊM................................................................................ 24 ̣ 2.1. NÔI DUNG NGHIÊN CỨU.......................................................................................25 ̣ v
2.2. ĐIÊU CHẾ XUC TAC................................................................................................ 25 ̀ ́ ́ ̣̣́ ̣́ ́ 2.2.1. Thiêt bi, dung cu, hoa chât.................................................................................25 2.2.2. Qui trinh điêu chế xuc tac................................................................................... 25 ̀ ̀ ́́ 2.2.2.1. Điêu chế chât mang......................................................................................25 ̀ ́ 2.2.2.2. Điêu chế xuc tac CuO-ZnO/Al2O3 (2:1:6)...................................................26 ̀ ́́ 2.2.2.3. Điêu chế xuc tac biên tinh............................................................................28 ̀ ́́ ́́ 2.3. NGHIÊN CỨU TINH CHÂT LÝ HOA CUA XUC TAC........................................29 ́ ́ ́ ̉ ́ ́ 2.3.1. Xac đinh diên tich bề măt riêng cua xuc tac......................................................29 ̣́ ̣́ ̣ ̉ ́́ ́ 2.3.1.1. Nguyên tăc....................................................................................................29 2.3.1.2. Qui trinh thực nghiêm..................................................................................30 ̀ ̣ 2.3.2. Phương phap nhiêu xạ tia X (XRD)..................................................................31 ́ ̃ ́ 2.3.2.1. Nguyên tăc....................................................................................................31 2.3.2.2. Qui trinh thực nghiêm..................................................................................32 ̀ ̣ 2.3.3. Phương pháp chuân độ xung (PT).....................................................................32 ̉ ́ 2.3.3.1. Nguyên tăc....................................................................................................32 2.3.3.2. Qui trinh thực nghiêm..................................................................................33 ̀ ̣ 2.3.4. Phương pháp khử theo chương trình nhiêt độ (TPR)......................................33 ̣ 2.3.4.1. Cơ sở lý thuyêt.............................................................................................33 ́ 2.3.4.2. Qui trinh thực nghiêm..................................................................................34 ̀ ̣ 2.3.5. Phương phap giải hâp phụ theo chương trinh nhiêt độ (TPD)....................35 ́ ́ ̀ ̣ ́ 2.3.5.1. Nguyên tăc....................................................................................................35 2.3.5.2. Qui trinh thực nghiêm..................................................................................35 ̀ ̣ ̉ ́ ̣ ́ ́ ́ 2.4. KHAO SAT HOAT TINH XUC TAC.......................................................................37 2.4.1. Sơ đồ thiêt bị phan ứng...................................................................................... 37 ́ ̉ 2.4.2. Thực nghiêm....................................................................................................... 38 ̣ 2.4.2.1. Chuân bị phan ứng.......................................................................................38 ̉ ̉ 2.4.2.2. Tiên hanh phan ứng......................................................................................38 ́ ̀ ̉ CHƯƠNG 3. KÊT QUẢ VÀ BAN LUÂN................................................................ 42 ́ ̀ ̣ 3.1. NGHIÊN CỨU XUC TAC ĐIÊU CHÊ.....................................................................43 ́ ́ ̀ ́ vi
3.2. NGHIÊN CỨU TINH CHÂT LÝ HOA CUA XUC TAC........................................44 ́ ́ ́ ̉ ́ ́ ̀ ̀ ̉ ́ ́́ 3.2.1. Thanh phân pha cua cac xuc tac.........................................................................44 3.2.1.1. Thanh phân pha cua xuc tac CuZnAl và 2,5M-CuZnAl ̀ ̀ ̉ ́́ (M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr)..........................................................................44 3.2.1.2. Thanh phân pha cua xuc tac tôi ưu Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl................45 ̀ ̀ ̉ ́́́ 3.2.2. Kêt quả đo chuân độ xung và đo diên tich bề măt riêng...................................46 ́ ̉ ̣́ ̣ 3.2.3. Kêt quả đo TPR................................................................................................... 48 ́ 3.2.3.1. Các xuc tac CuZnAl và 2,5M-CuZnAl (M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr)..........48 ́́ 3.2.3.2. Cac xuc tac Cr-CuZnAl và Mn-CuZnAl với hàm lượng phụ gia ́ ́́ khác nhau...................................................................................................... 50 3.2.4. Kêt quả đo TPD..................................................................................................52 ́ 3.3. HOAT TINH CUA XUC TAC TRONG PHAN ỨNG TÔNG HỢP DME……....55 ̣ ́ ̉ ́ ́ ̉ ̉ 3.3.1. Hoat tinh cua xuc tac CuZnAl và 2,5M-CuZnAl ̣́ ̉ ́́ (M: Pd, Ni, Cr, Mn, Ce, Zr)................................................................................ 55 3.3.2. Hoat tinh xuc tac CuZnAl biên tinh với ham lượng Cr2O3, MnO2 ̣́ ́́ ́́ ̀ ́ khac nhau............................................................................................................61 CHƯƠNG 4. KÊT LUÂN VÀ KIÊN NGHỊ............................................................. 65 ́ ̣ ́ ́ ̣ 4.1. KÊT LUÂN.................................................................................................................. .66 4.1.1. Vai trò cua phụ gia đôi với tinh chât lý hoa cua xuc tac CuZnAl.................... 66 ̉ ́ ́ ́ ́ ̉ ́́ 4.1.2. Hoat độ xuc tac...................................................................................................66 ̣ ́́ ́ ̣ 4.2. KIÊN NGHI................................................................................................................. 66 ̀ ̣ ̉ TAI LIÊU THAM KHAO.......................................................................................... 67 PHỤ LUC................................................................................................................... 70 ̣ vii
̣ ̉ DANH MUC BANG ̉ STT Tên bang Trang ̉ Tinh chât cua DME và so sanh với cac loai nhiên liêu khac ́ ́̉ ́ ́ ̣ ̣ ́ Bang 1.1 5 ̉ Phương trinh đông hoc tông hợp metanol cua môt số tac giả ̀ ̣ ̣̉ ̉ ̣ ́ Bang 1.2 11 ̉ Bang khôi lượng cac muôi cua kim loai biên tinh (g) ̉ ́ ́ ́̉ ̣ ́́ Bang 2.1 28 ̉ Thanh phân cac xuc tac điêu chế ̀ ̀ ́ ́́ ̀ Bang 3.1 43 ̉ Diên tich bề măt riêng (SBET), diên tich bề măt riêng Cu trên 1g xuc ̣́ ̣ ̣́ ̣ ́ Bang 3.2 46 tac (SCu), độ phân tan Cu (γCu), kich thước tinh thể Cu (dCu) ́ ́ ́ ̉ Giá trị nhiêt độ khử cực đai (Tmax), diên tich mũi khử cực đai ̣ ̣ ̣́ ̣ Bang 3.3 48 (Smax), số nguyên tử Cu (nCu/g ) và số tâm Cu2+ bị khử ( N Cu ) trên 2+ 1g xuc tac và mức độ khử cua Cu (Kred) ́́ ̉ 2+ ̉ Giá trị nhiêt độ khử cực đai (Tmax), diên tich mũi khử cực đai ̣ ̣ ̣́ ̣ Bang 3.4 50 (Smax), số nguyên tử Cu (nCu/g ) và số tâm Cu2+ bị khử ( N Cu ) trên 2+ 1g xuc tac và mức độ khử cua Cu (Kred), cua xuc tac Cr-CuZnAl ́́ ̉ ̉ ́́ 2+ và Mn-CuZnAl ̉ Nhiêt độ giai hâp và diên tich peak giai hâp NH3 ̣ ̉́ ̣́ ̉́ Bang 3.5 52 ̉ Độ chuyên hoa CO (XCO), độ chon loc DME (SoDME), metan ( SoCH ) Bang 3.6 55 ̉ ́ ̣ ̣ 4 và metanol (SoMeOH) trong san phâm hữu cơ, độ chon loc CO2 ( SCO ) ̉ ̉ ̣̣ 2 và hiêu suât DME (YDME), P = 7at, V = 9,25 l/h, T = 225, 250, 275 ̣ ́ và 300oC, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol CO Độ chuyên hoa (XCO), độ chon loc cac san phâm hữu cơ (SDME, ̉ ́ ̣ ̣ ́ ̉ ̉ ̉ Bang 3.7 61 SoCH , SoMeOH), độ chon loc CO2 ( SCO ) và hiêu suât DME (YDME) ̣ ̣ ̣ ́ 4 2 trên cac hệ xuc tac Cr-CuZnAl, Mn-CuZnAl, P = 7at, T = 250oC, V ́ ́́ = 9,25 l/h, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol CO viii
̣ ̀ DANH MUC HINH ̀ STT Tên hinh Trang ̀ Thử nghiêm chay xe buyt băng nhiên liêu DME ở Trung Quôc ̣ ̣ ́̀ ̣ ́ Hinh 1.1 3 ̀ Sơ đồ pilot công suât 5tân DME/ngay và mô hinh 100tân DME/ngay ́ ́ ̀ ̀ ́ ̀ Hinh 1.2 4 ̀ Mô hinh phân tử DME ̀ Hinh 1.3 4 ̀ ̀ ̣ ́ Hinh 1.4 Nguôn nguyên liêu sinh khôi 6 ̀ Sơ đồ nguyên liêu tông hợp DME ̣̉ Hinh 1.5 7 ̀ Sơ đồ điêu chế DME băng phương phap gian tiêp ̀ ̀ ́ ́ ́ Hinh 1.6 7 ̀ Sơ đồ điêu chế DME băng phương phap trực tiêp ̀ ̀ ́ ́ Hinh 1.7 7 ̀ Cấu trúc của γ -Al2O3 Hinh 1.8 17 ̀ Mối quan hệ giữa kích thước tinh thể pha hoạt động Cu, Zn và Hinh 1.9 18 diện tích bề mặt riêng của xúc tác với hàm lượng ZrO2 biến tính trong xúc tác CuO-ZnO/HZSM5 ̀ Sơ đồ qui trinh điêu chế chât mang ̀ ̀ ́ Hinh 2.1 26 ̀ Sơ đồ qui trinh điêu chế xuc tac CuZnAl ̀ ̀ ́́ Hinh 2.2 27 ̀ Thiết bị Chemisorption - ChemBET® 3000 TPR / PT Hinh 2.3 30 ̀ Sơ đồ hấp phụ NH3 Hinh 2.4 36 ̀ Sơ đồ giai hâp NH3 ̉́ Hinh 2.5 37 ̀ Sơ đồ hệ thông thí nghiêm ́ ̣ Hinh 2.6 38 ̀ Hinh 2.7 Máy GC Agilent Technologies 6890 Plus 39 ̀ Phổ XRD cua xuc tac CuZnAl và cac xuc tac 2,5M-CuZnAl (với M: ̉ ́́ ́ ́́ Hinh 3.1 44 Cr, Mn, Ce, Ni, Pd, Zr) ̀ Phổ XRD cua xuc tac 1,0Cr-CuZnAl và 2,5Cr-CuZnAl ̉ ́́ Hinh 3.2 45 ̀ Phổ XRD cua xuc tac 1,5Mn-CuZnAl và 2,5Mn-CuZnAl ̉ ́́ Hinh 3.3 46 ̀ Môi quan hệ giữa diên tich bề măt riêng cua xuc tac Mn-CuZnAl và ́ ̣́ ̣ ̉ ́́ Hinh 3.4 47 Cr-CuZnAl với hàm lượng oxit kim loại biên tinh 0,5; 1,0; 1,5 và ́́ ix
2,5% ̀ Phổ TPR cua xuc tac CuZnAl và cac xuc tac 2,5M-CuZnAl (với M: ̉ ́́ ́ ́́ Hinh 3.5 49 Cr, Mn, Ce, Ni, Pd, Zr), (tốc độ gia nhiệt 10oC/phút) ̀ Phổ TPR cua xuc tac tôi ưu 0,5Cr-CuZnAl; 1,0Cr-CuZnAl; 1,5Cr- ̉ ́́́ Hinh 3.6 50 CuZnAl; 2,5Cr-CuZnAl (tốc độ gia nhiệt 10oC/phút) ̀ Phổ TPR cua xuc tac tôi ưu 0,5Mn-CuZnAl; 1,0Mn-CuZnAl; ̉ ́ ́ ́ Hinh 3.7 51 1,5Mn-CuZnAl; 2,5Mn-CuZnAl (tốc độ gia nhiệt 10oC/phút) ̀ Phổ TPD cua xuc tac CuZnAl, và 2,5M- CuZnAl (M: Pd, Ni, Cr, ̉ ́ ́ Hinh 3.8 53 Mn, Ce, Zr) ̀ Phổ TPD cua xuc tac 1,0Cr-CuZnAl và 2,5Cr-CuZnAl ̉ ́́ Hinh 3.9 53 ̀ Phổ TPD cua xuc tac 1,5Mn-CuZnAl và 2,5Mn-CuZnAl ̉ ́́ Hinh 3.10 54 ̀ Độ chuyên hoa CO cua xuc tac CuZnAl và cac xuc tac 2,5M- ̉ ́ ̉ ́ ́ ́ ́ ́ Hinh 3.11 57 CuZnAl (với M: Cr, Mn, Ce, Ni, Pd, Zr), (P = 7at, V = 9,25 l/h, T = 225, 250, 275 và 300oC, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol) CO ̀ Độ chon loc DME cua xuc tac CuZnAl và cac xuc tac 2,5M-CuZnAl ̣̣ ̉ ́́ ́ ́́ Hinh 3.12 58 (với M: Cr, Mn, Ce, Ni, Pd, Zr), (P = 7at, V = 9,25 l/h, T = 225, 250, 275 và 300oC, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol) CO ̀ Hiêu suât DME cua xuc tac CuZnAl và cac xuc tac 2,5M-CuZnAl ̣ ́ ̉ ́́ ́ ́́ Hinh 3.13 60 (với M: Cr, Mn, Ce, Ni, Pd, Zr), (P = 7at, V = 9,25 l/h, T = 225, 250, 275 và 300oC, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol) CO ̀ Đồ thị độ chuyên hoa CO, độ chon loc DME, hiêu suât DME cua xuc ̉ ́ ̣̣ ̣ ́ ̉ ́ Hinh 3.14 62 ́ tac Cr-CuZnAl, (P = 7at, T = 250oC, V = 9,25 l/h, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol) CO ̀ Đồ thị độ chuyên hoa CO, độ chon loc DME, hiêu suât DME cua xuc ̉ ́ ̣̣ ̣ ́ ̉ ́ Hinh 3.15 63 ́ o tac Mn-CuZnAl, (P = 7at, T = 250 C, V = 9,25 l/h, H2/CO = 1÷ 2, Co = 8,3 ÷ 9,1%mol) CO DANH MUC CAC TỪ VIÊT TĂT ̣ ́ ́ ́ DME: Dimetyl ete x
MeOH: Metanol MSR: Phan ứng tông hợp Metanol (Methanol Synthesis Reaction) ̉ ̉ MDR: Phan ứng Dehydrat hoa Metanol (Methanol Dehydrate Reaction) ̉ ́ WGS: Water Gas Shift XRD: Phổ nhiêu xạ tia X (X-ray Diffraction Detection) ̃ TPR: Chương trinh khử theo nhiêt độ (Temperature Programmed Reduction) ̀ ̣ TPD: Chương trinh giải hâp phụ theo nhiêt độ (Temperature Programmed Desorption) ̀ ́ ̣ PT: Phương phap chuân độ xung (Pulse Titration) ́ ̉ xi
Chương 1: Tổng quan Chương 1 TỔNG QUAN 1
Chương 1: Tổng quan ̀ ̣ ́ ̣ ̣ 1.1. TÌNH HÌNH NGUÔN NHIÊN LIÊU HOA THACH HIÊN NAY Năng lượng noi chung và nhiên liêu noi riêng luôn được xem là yêu tố đâu tau cho ́ ̣ ́ ́ ̀̀ sự phat triên kinh tế - chinh trị - xã hôi cua môt quôc gia. Tiêt kiêm và đam bao an ninh ́ ̉ ́ ̣̉ ̣ ́ ́ ̣ ̉ ̉ năng lượng đi liên với bao vệ môi trường sông, luôn được sự quan tâm hang đâu và ̀ ̉ ́ ̀ ̀ đang là vân đề thach thức cua toan thế giới. Trước khả năng can kiêt cua nguôn nhiên ́ ́ ̉ ̀ ̣ ̣̉ ̀ liêu hoa thach, đông thời cân giam thiêu sự ô nhiêm môi trường và sức khoe con ̣ ́ ̣ ̀ ̀ ̉ ̉ ̃ ̉ người, nhiêu phương an được đăt ra như sử dung nguôn nhiên liêu thay thê: etanol, ̀ ́ ̣ ̣ ̀ ̣ ́ metanol, dimetyl ete, dâu thực vât, hiđro, năng lượng măt trời, điên, cac loai nhiên liêu ̀ ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ̣ hoa thach phi dâu mỏ khac (LPG, NG…). Muc tiêu hướng đên là cac nhiên liêu có thể ́ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̣ tai tao, sach và it tac hai nhât đên môi trường và sức khoe con người. ̣́ ̣ ́́ ̣ ́́ ̉ Dâu mỏ được xem là nguôn nhiên liêu không thể tai tao được và ước tinh trữ ̀ ̀ ̣ ̣́ ́ lượng dâu thô trên thế giới khoang hơn môt tỷ thung, trong đó 12 quôc gia thanh viên ̀ ̉ ̣ ̀ ́ ̀ OPEC chiêm 77% và năm 2006 san xuât 32,1 triêu thung dâu thô/ngay, chiêm 44,5 % ́ ̉ ́ ̣ ̀ ̀ ̀ ́ san lượng dâu thô (72 triêu thung/ngay). Với tôc độ nay và không tinh đên những phat ̉ ̀ ̣ ̀ ̀ ́ ̀ ́ ́ ́ hiên mới cung như khả năng chuyên đôi trong tiêu thụ (sử dung dâu khí tông hợp) ̣ ̃ ̉ ̉ ̣ ̀ ̉ nguôn dâu thô sẽ can kiêt trong vong 32 năm nữa (năm 2039) và dân đên sự khung ̀ ̀ ̣ ̣ ̀ ̃ ́ ̉ hoang năng lượng thế giới. ̉ Do đôt chay không hoan toan cac san phâm dâu mỏ tao cac hợp chât CO, CO 2, ́ ́ ̀ ̀ ́ ̉ ̉ ̀ ̣ ́ ́ NOx, SO2,…. Hoat đông giao thông vân tai là nguôn thai chủ yêu gây ô nhiêm môi ̣ ̣ ̣ ̉ ̀ ̉ ́ ̃ trường không khi, chiêm 70 - 90% tông lượng thai đô thi, con cac hoat đông công ́ ́ ̉ ̉ ̣ ̀ ́ ̣ ̣ nghiêp, xây dựng và sinh hoat chiêm 10 - 30%. Theo Bộ Tài nguyên và Môi tr ường, ̣ ̣ ́ năm 2002, phương tiện giao thông vận tải đã sử dụng khoảng 1,5 triệu tấn xăng và dầu diesel, phat thai 6 triệu tấn CO2, 61 nghìn tấn CO, 35 nghìn tấn NO2, 12 nghìn tấn ́ ̉ SO2, anh hưởng trực tiêp đên môi trường và gây ra nhiêu bênh tât cho con người [1]. ̉ ́ ́ ̀ ̣ ̣ Tổ chức y tế thế giới (WHO) cung canh bao những tac đông lâu dai cua khí thai xe ̃ ̉ ́ ́ ̣ ̀̉ ̉ cơ giới có thể dân đên cac bênh nguy hiêm như vô sinh, tim thân và ung thư phôi. ̃ ́ ́ ̣ ̉ ̣ ̉ Vì vây, để giai quyêt vân đề an ninh năng lượng và môi trường, trong những năm ̣ ̉ ́́ gân đây những nước phat triên cung như đang phat triên hướng đên nguôn nhiên liêu ̀ ́ ̉ ̃ ́ ̉ ́ ̀ ̣ xanh - sach, thân thiên với môi sinh là dimetyl ete, môt nhiên liêu tương lai đây triên ̣ ̣ ̣ ̣ ̀ ̉ ̣ vong. 1.2. NHIÊN LIỆU MỚI DIMETYL ETE (DME) 1.2.1. Sự ra đời và phat triên ́ ̉ Để đam bao an ninh năng lượng, hiên nay không chỉ cac nước tiêu thụ năng ̉ ̉ ̣ ́ lượng hang đâu như My, Trung Quôc, Ân Độ mà nhiêu nước khac cung đang tich cực ̀ ̀ ̃ ́ ́ ̀ ́ ̃ ́ nghiên cứu, phat triên cac công nghệ mới để chuyên những nguôn năng lượng vôn gây ́ ̉ ́ ̉ ̀ ́ ô nhiêm môi trường thanh những dang năng lượng sach, thân thiện với môi trường ̃ ̀ ̣ ̣ 2
Chương 1: Tổng quan nhằm thay thế xăng dâu. Hiên nay, Trung Quôc đang đây manh phat triên DME, môt ̀ ̣ ́ ̉ ̣ ́ ̉ ̣ loai nhiên liêu được chuyên hoa từ than đá thanh nhiên liêu chủ lực thay thế diesel. ̣ ̣ ̉ ́ ̀ ̣ Trong điêu kiên nhiêt độ và ap suât thường, DME có thể pha trôn diesel để giam mức ̀ ̣ ̣ ́ ́ ̣ ̉ thai CO2 khi sử dung nhiên liêu. ̉ ̣ ̣ Nhiên liệu DME giá khoảng 1000 nhân dân tệ/tấn (tương đương 123 USD/tấn) rẻ hơn so với dầu diesel (khoảng 91,9 USD/thùng ~ 615 USD/tấn). Nêu nhiên liêu ́ ̣ DME nay được đưa vao sử dung thay thế dâu diesel cho toan bộ xe buyt cua Thanh phố ̀ ̀ ̣ ̀ ̀ ́̉ ̀ Thượng Hai có thể tiêt kiêm được khoang hơn 300 triêu nhân dân tệ (tương đương với ̉ ́ ̣ ̉ ̣ 37 nghin USD) môi năm. Trung Quôc cung đã thử nghiêm cac loai xe buyt đâu tiên vân ̀ ̃ ́ ̃ ̣ ́ ̣ ́̀ ̣ hanh băng DME ở Thanh phố Thượng Hai. ̀ ̀ ̀ ̉ Hinh 1.1. Thử nghiêm chay xe buyt băng nhiên liêu DME ở Trung Quôc ̀ ̣ ̣ ́ ̀ ̣ ́ Không chỉ Trung Quôc mà cả Nhât Ban cung đang đây manh nghiên cứu và phat ́ ̣ ̉ ̃ ̉ ̣ ́ triên nhiên liêu DME. Sau khi có được những kêt quả ở phong thí nghiêm, trong giai ̉ ̣ ́ ̀ ̣ đoan 1997-2000, Công ty JFE băt đâu xây dựng và chay thử với công suât 5tân/ngay. ̣ ́ ̀ ̣ ́ ́ ̀ Thang 7 năm 2002, môt nhà may san xuât DME từ khí tự nhiên với công suât ́ ̣ ́ ̉ ́ ́ 100tân/ngay - công suât lớn nhât ở thời điêm đó đã được xây dựng ở thanh phố ́ ̀ ́ ́ ̉ ̀ Kushiro cua Nhât. Ngay 19 thang 11 năm 2002, nhà may đã chinh thức hoat đông. Sau ̉ ̣ ̀ ́ ́ ́ ̣ ̣ hơn môt thang rưỡi hoat đông liên tuc thu được 1240 tân DME với chât lượng khá tôt ̣ ́ ̣ ̣ ̣ ́ ́ ́ (độ tinh khiêt với 99,6%). Điêu nay cho thây nhiên liêu DME rât được quan tâm ở quôc ́ ̀ ̀ ́ ̣ ́ ́ ̀ gia nay. 3
Chương 1: Tổng quan Hinh 1.2. Sơ đồ pilot công suât 5tân DME/ngay và mô hinh 100tân DME/ngay [2] ̀ ́ ́ ̀ ̀ ́ ̀ Con ở Viêt Nam, trong những năm gân đây, Viên Công nghệ Hoa hoc đã bước ̀ ̣ ̀ ̣ ́ ̣ đâu nghiên cứu tổng hợp DME trên xuc tac ở qui mô phong thí nghiêm. ̀ ́́ ̀ ̣ 1.2.2. Tính chất Dimetyl ete (DME) con được goi là metoxymetan, oxybismetan, metyl ete, hay ete ̀ ̣ gỗ có công thức hóa học đơn giản là CH3OCH3. Hinh 1.3. Mô hinh phân tử DME ̀ ̀ DME là chất khí không màu ở nhiệt độ thường và có thể san xuât chế biên thanh ̉ ́ ́ ̀ môt loai khí ga hoa long, DME dễ cháy và có nhiệt độ sôi -25,1 C. DME ở dạng lỏng ̣ ̣ ́̉ o không màu và có độ nhớt là 0,12 ÷ 0,15 kg/ms. Áp suất hoa long của DME ở 25 oC là ́̉ 0,5MPa và ở 38 C là 0,6MPa [3]. o So với nhiên liệu diesel dầu mỏ, DME có chỉ số xetan cao hơn (55 ÷ 60 so với 40 ÷ 45) cho nên DME được sử dụng làm năng lượng diesel. Khi cháy, DME không tạo ra khí thai nhiêu như diesel, đặc biệt khí thải không gây ô nhiễm môi trường, ̉ ̀ không có muội than, hàm lượng nitơ oxit và sulfua thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn 4
Chương 1: Tổng quan cho phép. Nói chung, khí thải từ đốt cháy DME không đòi hỏi làm sạch. Theo đánh giá của các chuyên gia khi sử dụng DME làm nhiên liệu, các phương tiện giao thông vận tải không gặp trở ngại về đông cơ. Theo các nhà nghiên cứu, thì khi sử dụng ̣ DME làm nhiên liệu cho động cơ tuabin khí, thì hiệu quả kinh tế lớn hơn so với sử dụng khí nén [3]. Dưới đây là bảng tóm tắt tính chất của DME và so sánh với một số nhiên liệu khác. Bang 1.1. Tinh chât cua DME và so sanh với cac loai nhiên liêu khac [4] ̉ ́ ́̉ ́ ́ ̣ ̣ ́ Tính chất DME Propan Metan Metanol Diesel Công thức hóa học CH3OCH3 C3H8 CH4 CH3OH - Nhiệt độ sôi (oC) -25,1 -42 -161,5 64,6 170 ÷ 380 Khối lượng riêng lỏng 0,67 0,49 - 0,79 0,84 (g/cm3, 20 oC) Tỷ khôí 1,59 1,52 0,55 - - (trong không khí) Nhiêt cua sự hoa hơi ̣̉ ́ 467 426 510 1,097 - (kJ/kg) Áp suất hơi 0,61 0,93 - - - (25 oC/MPa) Nhiêt độ chay (oC) ̣ ́ 350 504 632 470 - Giới hạn nổ (%) 3,4÷17 2,1÷9,4 5÷15 5,5÷36 0,6÷6,5 Chỉ số cetan 55 ÷ 60 5 0 5 40÷55 Năng suất tỏa nhiệt 59,44 91,25 36,0 - - (MJ/Nm3) Năng suất tỏa nhiệt 28,90 46,46 50,23 21,10 41,86 (MJ/kg) 1.2.3. Ứng dụng DME ít độc nên được dùng làm dung môi, có thể dùng thay cho freon trong máy lạnh hay dùng để sản xuất sol khí. Nó không gây “hiệu ứng nhà kính”. Từ năm 1995, DME được xem là nhiên liệu diesel sạch và được khẳng định là “nhiên liệu của thế kỷ XXI”. So với các loại xăng dầu truyền thống thì DME có nhiều ưu việt như: dễ sử dung, giảm thiểu được lượng khí cacbonic và nitơ oxit phát thải, không gây ô nhiễm ̣ lưu huỳnh oxit... nên DME được xem là một nhiên liêu sạch thay thế khí hoá lỏng ̣ (LPG), khí đốt thiên nhiên hoá lỏng (NGL) và xăng dầu. Vì chỉ số cetan của DME cao hơn diesel, nên có thể sử dung thay cho diesel và ít ̣ tạo ra NOx, không có khoi, động cơ êm dịu hơn so với nhiên liệu diesel truyền thống ́ [3]. Ngoài ra nó con được dùng để điều chế xăng, olefin và một số ứng dụng khác ̀ 5
Chương 1: Tổng quan như sử dụng làm pin nhiên liệu, nguyên liêu, san phâm hoa hoc và chât phân tan trong ̣ ̉ ̉ ́ ̣ ́ ́ ́̀ ̣́ cac binh xit toc [2]. Tuy nhiên, DME cung có một số nhược điểm so với diesel khi sử dụng trong ̃ động cơ là: độ nhớt thấp, nhiệt trị thấp hơn diesel và việc sử dụng DME cũng phức tạp hơn so với xăng dầu. Tuy vậy, DME vẫn được xem là nguồn nhiên liệu thay thế có tiềm năng cao và xu thế ứng dung DME trong các lĩnh vực trên ngày một phổ biên. ̣ ́ Bên cạnh đó, DME có thể được tông hợp từ cac nguôn nguyên liêu cacbon khác nhau ̉ ́ ̀ ̣ nên công nghệ tổng hợp DME phát triển không ngừng [5]. 1.3. TỔNG HỢP DME 1.3.1. Nguồn nguyên liệu DME được điều chế từ phản ứng dehydrat hóa metanol, phương pháp cổ điển này đạt kết quả rất khả quan. Nhưng hiện nay, người ta dùng phương pháp mới hơn, hiện đại hơn để san xuât DME đi từ nguồn nguyên liệu chính là sử dụng khí tổng ̉ ́ hơp, là hỗn hợp của CO và H2. Tỷ lệ CO so với H2 tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu tổng hợp, phương pháp điều chế và mục đích sử dụng cuối cùng [6]. Khí tổng hợp được sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau, có thể là khí thiên nhiên, than đa, dầu nặng phế thải hoặc khí metan tận thu từ các quá trình xử lý chất thải, phân ́ đoạn dầu mỏ, sinh khối, v.v... 6