catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2017-6-442-449catal-471Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYСинтез диметилового эфира из синтез-газа на катализаторе Мегамакс 507/γ-Al2O3Synthesis of Dimethyl Ether from Synthesis Gas over the Megamax 507/γ-Al2O3 CatalystКипнисМ. А.KipnisM. A.ctls@kalvis.ruСамохинП. В.SamokhinP. V.ctls@kalvis.ruБелостоцкийИ. А.BelostotskiyI. A.ctls@kalvis.ruТурковаТ. В.TurkovaT. V.ctls@kalvis.ruИнститут нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН, МоскваРоссияA.V. Topchiev Institute of Petrochemical Synthesis, MoscowRussian Federation201707122017176442449Copyright © LLC "KALVIS", 20172017LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/471

На проточных лабораторных установках с использованием бифункционального катализатора изучена кинетика прямого синтеза диметилового эфира (ДМЭ) из синтез-газа состава, об.%: СО – 21,8; СО2 – 5,2; N2 – 5,3; Н2 – 67,7 – в диапазоне давлений 0,2–5 МПа. Синтез бифункционального катализатора осуществлен таблетированием смеси соответствующих фракций размолотых промышленных компонентов: метанольного катализатора Мегамакс 507 и γ-оксида алюминия с добавлением графита. Данные по активации бифункционального катализатора согласуются с данными ТПВ исходного Мегамакс 507, что свидетельствует об отсутствии влияния условий синтеза бифункционального катализатора на состояние оксида меди. При температурах до 280 °С и объемной скорости примерно до 4000–10 000 л/(кгкат·ч) (давление 3–5 МПа) производительность по оксигенатам (ДМЭ и метанолу) линейно растет с ростом нагрузки. Увеличение нагрузки приводит к достижению предельного значения, что позволяет оценить максимальную производительность катализатора по оксигенатам в зависимости от температуры и давления. Получен набор экспериментальных данных по влиянию объемной скорости, температуры, давления на состав конвертированного газа, соотношение ДМЭ : метанол.

A laboratory flow setup loaded with a bifunctional catalyst was used for kinetic studies of the direct synthesis of dimethyl ether (DME) from synthesis gas (21.8 vol % CO, 5.2 vol % CO2, 5.3 vol % N2, rest H2) at the pressure range of 0.2–5 MPa. The bifunctional catalyst was prepared by tabletting a mixture of milled fractions of industrial components: methanol catalyst Megamax 507 and γ-alumina with a graphite additive. The data on the activation of the bifunctional catalyst agree with the TPR data of the initial Megamas 507 that indicates no influence of the catalyst preparation conditions on the copper oxide state. The oxygenate (DME and methanol) production rate increases linearly with increasing load at temperature up to 280 °C and flow rate up to 4000–10000 L/(kgcat·h) at pressure of 3 to 5 MPa. An increase in load leads to reaching the limit value that allows the estimation of the maximal oxygenate production rate of the catalyst depending on temperature and pressure. A series of experimental data on the influence of flow rate, temperature, and pressure on the composition of the converted gas and on the DME/methanol ratio are reported.

диметиловый эфирсинтез метаноладегидратация метанолаоксид медикатализаторкинетикаdimethyl ethersynthesis of methanoldehydration of methanolcopper oxidecatalystkineticsReferencesMarchionna, M., Patrini, R., Sanfilippo, D. Migliavacca, G. // Fuel Proces. Technology. 2008. V. 89. P. 1255.Marchionna, M., Patrini, R., Sanfilippo, D. Migliavacca, G. // Fuel Proces. Technology. 2008. V. 89. P. 1255.Haro P., Trippe F., Stahl R., Henrich E. // Appl. Energy. 2013. V. 108. P. 54.Haro P., Trippe F., Stahl R., Henrich E. // Appl. Energy. 2013. V. 108. P. 54.Fornell R.,Berntsson T., Åsblad A. // Energy. 2013. V. 50. P. 83.Fornell R.,Berntsson T., Åsblad A. // Energy. 2013. V. 50. P. 83.Bhattacharya S., Kabir K.B., Hein K. // Progr. Energy Combustion Sci. 2013. V. 39. P. 577.Bhattacharya S., Kabir K.B., Hein K. // Progr. Energy Combustion Sci. 2013. V. 39. P. 577.Китаев Л.Е., Букина З.М., Ющенко В.В., Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Хаджиев С.Н. // Ж. физ. химии. 2014. Т. 88. С. 396.Китаев Л.Е., Букина З.М., Ющенко В.В., Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Хаджиев С.Н. // Ж. физ. химии. 2014. Т. 88. С. 396.Azizi Z., Rezaeimanesh M., Tohidian T., Rahimpour M.R. // Chem. Eng. Process. 2014. V. 82. P. 150.Azizi Z., Rezaeimanesh M., Tohidian T., Rahimpour M.R. // Chem. Eng. Process. 2014. V. 82. P. 150.Маркова Н.А., Букина З.М., Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2016. Т. 56. С. 639.Маркова Н.А., Букина З.М., Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2016. Т. 56. С. 639.Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Букина З.М., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2015. Т. 55. С. 119.Ионин Д.А., Колесниченко Н.В., Букина З.М., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2015. Т. 55. С. 119.Хаджиев С.Н., Магомедова М.В., Пересыпкина Е.Г. // Нефтехимия. 2016. Т.56. С. 567.Хаджиев С.Н., Магомедова М.В., Пересыпкина Е.Г. // Нефтехимия. 2016. Т.56. С. 567.Kunkes E., Behrens M. in book: Chemical Energy Storage. Ed. by R. Schlögl. De Gruyter Textbook. 2012. P. 413.Kunkes E., Behrens M. in book: Chemical Energy Storage. Ed. by R. Schlögl. De Gruyter Textbook. 2012. P. 413.Pontzen F., Liebner W., Gronemann V., Rothaemel M., Ahlers B. // Cataly. Today. 2011. V. 171. P. 242.Pontzen F., Liebner W., Gronemann V., Rothaemel M., Ahlers B. // Cataly. Today. 2011. V. 171. P. 242.Jeong J.W., Ahn C.-Il, Lee D.H., Um S.H., Bae J.W. // Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 666.Jeong J.W., Ahn C.-Il, Lee D.H., Um S.H., Bae J.W. // Catal. Lett. 2013. V. 143. P. 666.McBride K., Turek T., Güttel R. // AIChE Journal. 2012. V. 58. Р. 3468.McBride K., Turek T., Güttel R. // AIChE Journal. 2012. V. 58. Р. 3468.Li Z., Yang C., Li J., Wu J. // Adv. Mater. Res. 2012. V. 457-458. Р. 261.Li Z., Yang C., Li J., Wu J. // Adv. Mater. Res. 2012. V. 457-458. Р. 261.García-Trenco A., Valencia S., Martínez A. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. V. 468. Р. 102.García-Trenco A., Valencia S., Martínez A. // Appl. Catal. A: Gen. 2013. V. 468. Р. 102.Bonura G., Cordaro M., Cannilla C., Mezzapica A., Spadaro L., Arena F., Frusteri F. // Catal. Today 2014. V. 228. Р. 51.Bonura G., Cordaro M., Cannilla C., Mezzapica A., Spadaro L., Arena F., Frusteri F. // Catal. Today 2014. V. 228. Р. 51.Bonura G., Cordaro M., Spadaro L., Cannilla C., Arena F., Frusteri F. // Appl. Catal. B: Env. 2013. V. 140—141. Р. 16.Bonura G., Cordaro M., Spadaro L., Cannilla C., Arena F., Frusteri F. // Appl. Catal. B: Env. 2013. V. 140—141. Р. 16.Косова Н.И., Курина Л.Н., Шиляева Л.П. // Ж. физ. химии. 2011. Т. 85. С. 1246.Косова Н.И., Курина Л.Н., Шиляева Л.П. // Ж. физ. химии. 2011. Т. 85. С. 1246.Zhu Y., Wang S., Ge X., Liu Q., Luo Z., Cen K. // Fuel Process. Tech. 2010. V. 91. Р. 424.Zhu Y., Wang S., Ge X., Liu Q., Luo Z., Cen K. // Fuel Process. Tech. 2010. V. 91. Р. 424.Розовский А.Я. // Успехи химии. 1989. Т. 58. С. 68.Розовский А.Я. // Успехи химии. 1989. Т. 58. С. 68.Da Silva R.J., Pimentel A.F., Monteiro R.S., Mota C.J.A. // J. CO2 Utilization. 2016. V. 15. P. 83.Da Silva R.J., Pimentel A.F., Monteiro R.S., Mota C.J.A. // J. CO2 Utilization. 2016. V. 15. P. 83.Witoon T., Permsirivanich T., Kanjanasoontorn N., Akkaraphataworn C., Seubsai A., Faungnawakij K., Warakulwit C., Chareonpanich M., Limtrakul J. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 2347.Witoon T., Permsirivanich T., Kanjanasoontorn N., Akkaraphataworn C., Seubsai A., Faungnawakij K., Warakulwit C., Chareonpanich M., Limtrakul J. // Catal. Sci. Technol. 2015. V. 5. P. 2347.Joo O.-S., Jung K.-D., Moon I., Rozovskii A.Ya., Lin G.I., Han S.-H., Uhm S.-J. // Ind. Eng. Chem. Res. 1999. V. 38. P. 1808.Joo O.-S., Jung K.-D., Moon I., Rozovskii A.Ya., Lin G.I., Han S.-H., Uhm S.-J. // Ind. Eng. Chem. Res. 1999. V. 38. P. 1808.Усачев Н.Я., Харламов В.В., Беланова Е.П., Старостина Т.С., Круковский И.М. // Рос. хим. ж. 2008. Т. 52. С. 22.Усачев Н.Я., Харламов В.В., Беланова Е.П., Старостина Т.С., Круковский И.М. // Рос. хим. ж. 2008. Т. 52. С. 22.Герзелиев И.М., Усачев Н.Я., Попов А.Ю., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2011. Т. 51. С. 420.Герзелиев И.М., Усачев Н.Я., Попов А.Ю., Хаджиев С.Н. // Нефтехимия. 2011. Т. 51. С. 420.Kипнис M.A., Самохин П.В., Бондаренко Г.Н., Волнина Э.A., Костина Ю.В., Яшина O.В., Барабанов В.Г., Корнилов В.В. // Ж. физ. химии. 2011. Т. 85. С. 1435.Kипнис M.A., Самохин П.В., Бондаренко Г.Н., Волнина Э.A., Костина Ю.В., Яшина O.В., Барабанов В.Г., Корнилов В.В. // Ж. физ. химии. 2011. Т. 85. С. 1435.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.