Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 +SiO2 катализаторах

Министерство образования Российской Федерации Московская государственная академия тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова Кафедра Технологии нефтехимического синтеза и искусственного жидкого топлива АТТЕСТАЦИОННАЯ РАБОТА на соискание степени бакалавра по направлению 550800 Химическая технология и биотехнология Тема Получение диметилового эфира дегидратацией метанола на АlPO4 SiO2 катализаторах.Заведующий кафедрой, д.х.н проф. Третьяков В.Ф. Руководитель, ст. преп к.т.н. Антонюк С.Н. Дипломант, студент группы ХТ-406 Овчинников М.А. Москва 2003 г Оглавление ВВЕДЕНИЕ 1. Сырье для топлива 2. Получение метанола 3. Использование метанола 4. Получение диметилового эфира дегидратацией метанола 5. Направления использования продуктов разложения метанола 5.1. Направления использования водорода 2. Направления использования оксидов углерода 3. Направления использования диметилового эфира 6. Использование диметилового эфира в качестве моторного топлива дизельных двигателей 7. Физико-химические показатели и свойства ДМЭ 8. Транспортировка ДМЭ, разгрузка, хранение 9. Производство ДМЭ из метанола 10. Производство ДМЭ из природного газа 10.1. Рентабельность производства 2. Перспектива ДМЭ 3. Выбор технологии переработки 11. Производство ДМЭ из угля 12. Каталитические системы на основе алюмофосфатов цеолитного типа 13. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 1. Методика проведения эксперимента 2. Методика анализа жидких продуктов 3. Методика анализа газообразных продуктов 13.4. Методика определения удельной поверхности 5. Методика приготовления катализаторов 14. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Введение Автомобильный парк города насчитывает более 2,3 млн. автомобилей, потребляющих в год 4 млн.тонн бензина и дизельного топлива.

Стремительный рост автомобильного транспорта в Москве привел к значительному увеличению объемов выбросов загрязняющих веществ в воздушную среду города.

В виде отработавших газов, продуктов испарения бензина и других вредных примесей в атмосферу ежегодно выбрасывается более 1 млн. тонн загрязняющих веществ.

Наряду с Программой оснащения муниципального автотранспорта каталитическими нейтрализаторами, в ходе выполнения которой на автобусы и грузовые автомобили установлено более 23 тысяч нейтрализаторов, использование альтернативных экологически более чистых видов моторного топлива является одним из основных путей снижения негативного влияния автомобиля на экологию города. Интенсивные работы в этом направлении ведутся во всех развитых странах мира. Ведущие мировые автомобильные концерны инвестируют миллиарды долларов в развитие транспорта и технологий альтернативных видов моторного топлива и источников энергии.

В России наиболее предпочтительным представляется частичное замещение традиционных видов моторного топлива на синтетические жидкие углеводороды, получаемые из природного газа, в силу низкой себестоимости и практической неограниченности этого ресурса в стране.

Использование в качестве моторного топлива диметилового эфира, пропан-бутана, метана позволяет уменьшить выбросы в атмосферу окиси углерода, углеводородов и окиси азота на 30-70 по сравнению с обычными жидкими моторными топливами.

Достижения Московских нефтехимических научно-исследовательских институтов и предприятий позволяют впервые в стране приступить к целенаправленным работам по практическому внедрению диметилового эфира в качестве альтернативы дизельному топливу и начиная с 2005 года начать эксплуатацию дизельного автотранспорта на этом экологически чистом виде моторного топлива с использованием для их заправки пропан-бутановых заправочных комплексов.

В перспективе ставится задача создания экологически безопасного для окружающей среды транспортного средства, автомобиля с нулевым выбросом, энергетической установкой которого является топливный элемент на водородном топливе.

Общегородские экологические программы, выполненные в Москве в 1994-2000 гг в том числе и по экологии транспорта, позволили решить ряд научно-технических проблем, осуществить практические меры по использованию природного газа метана и сжиженного газа пропан-бутана в качестве моторного топлива, создать условия для привлечения внебюджетных инвестиций.

В ближайшие три года перевод автотранспорта города на эти виды газового топлива будет основным фактором, способствующим сокращению выбросов вредных веществ в атмосферу города. В марте 2002 г. Правительство Москвы приняло Постановление О Городской целевой программе использования альтернативных видов моторного топлива на автомобильном транспорте города на 2002-2004 годы и утвердило эту Программу.

Целью Программы является разработка и введение в действие правовых, административных и экономических мер, обеспечивающих снижение уровня вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду и здоровье населения, устойчивый рост объемов замещения традиционных моторных топлив альтернативными, создание условий для привлечения внебюджетных инвесторов. К основным задачам, предусмотренным Программой, относятся проведение государственной политики, направленной на повышение экологической безопасности автомобильного транспорта осуществление первоочередных мер, гарантирующих экологическую безопасность транспорта научно-техническое обеспечение решения проблем в этой области расширение масштабов внедрения в городской транспорт альтернативных источников энергии и моторных топлив сокращение объемов потребления традиционных жидких топлив.

Система программных мероприятий предусматривает Применение эфира в качестве моторного топлива дизельных двигателей.

Расширение использования сжиженного углеводородного газа пропан- бутана как альтернативы бензиновому топливу. Создание транспортных средств с энергоустановками на основе электрохимических генераторов с водородно-воздушными топливными элементами. Применение природного газа метана вместо бензина и дизельного топлива. Разработку транспортных средств с комбинированными энергоустановками. Программа реализуется в один этап 2002-2004 гг объем финансирования намеченных мероприятий составляет около 1750 млн. руб. Основным источником финансирования являются средства инвесторов примерно 1650 млн. руб. и средства Минатома РФ 30 млн. руб. кроме того, из бюджета города выделяются средства на НИОКР - свыше 60 млн. руб. Ожидаемые результаты В результате выполнения мероприятий Программы к концу 2004 г. в столице будут созданы основы для проведения экологически ориентированной транспортной политики и административные механизмы стимулирования производства и эксплуатации усовершенствованных автотранспортных средств и альтернативных видов топлива с более высокими экологическими характеристиками.

В техническом отношении реализация Программы должна привести к улучшению экологических характеристик автотранспортных средств, переводимых на альтернативные топлива и источники энергии увеличению парка автотранспортных средств, работающих на сжиженном нефтяном газе до 300 тыс. единиц и на природном газе до 3 тыс. единиц созданию образцов автотранспортных средств использующих диметиловый эфир вместо дизельного топлива с высокоэкономичными гибридными силовыми установками с энергетическими установками на основе электрохимических генераторов с нулевым выбросом на водородном топливе. Главным итогом реализации Программы станет улучшение состояния воздушного бассейна города благодаря снижению к концу 2004 г. суммарных атмосферных выбросов от автотранспорта более чем на 60 тыс. т, а ежегодный предотвращенный за счет этого экологический ущерб достигнет на конец 2004 г. почти 320 млн. руб. 1 Таким образом исследование новых катализаторов в процессе получения ДМЭ имеет сейчас огромное значение и любые работы и исследования, проводимые в данной области не останутся без внимания. 1.

Сырье для топлива

Сырье для топлива. Критериями оценки качества топлива в общем случае являются следующие ф... Для получения оптимальных результатов медьсодержащий катализатор требу... Суммарная реакция получения метанола сильно экзотермична -90.8кДж моль... Тем не менее, для выяснения механизма реакции синтеза метанола предста...

Использование метанола

Использование метанола. В связи с тем, что энергоемкость метанола меньше чем у бензина, при ра... Наиболее выгодно использовать смесь бензина с 4,75 метанола и таким же... Отличная детонационная стойкость метанола дает возможность увеличить с... Что касается дизельных двигателей, то в них можно использовать продукт...

Получение диметилового эфира дегидратацией метанола

. Другая хемосорбционная форма, через которую протекает реакция, возника... Кроме цеолитов разрабатывается также различные модификации катализатор... 5. Этому процессу ещё с 1960-х годов было посвящено множество работ совет...

Направления использования продуктов разложения метанола

Направления использования продуктов разложения метанола 5.1.

Направления использования водорода

Водород широко используется в металлургии как энергоноситель и восстан... 5.2. . и ряда ценных индивидуальных органических соединений, оксосинтез - окс... Направления использования водорода.

Направления использования оксидов углерода

Известно, что диоксид углерода в больших количествах выбрасывается в а... 5.3. Основной из них является необходимость использования новых альтернатив... Наиболее крупнотоннажными процессам использования монооксида углерода ... .

Направления использования диметилового эфира

Направления использования диметилового эфира Диметиловый эфир в настоящее время используется главным образом как безвредный для окружающей среды наполнитель аэрозольных баллончиков.

В нефтехимическом синтезе диметиловый эфир используется как интермедиат в синтезах - уксусной кислоты и ее производных - легких олефинов из синтез-газа - монометиламина CH3NH2 и диметиламина CH3 2NH при взаимодействии с аммиаком на цеолитных катализаторах - метилацетата в процессе парофазного карбонилирования диметилового эфира. 6.

Использование диметилового эфира в качестве моторного топлива дизельных двигателей

USA , Navistar International Co USA . ДМЭ обладает весьма высоким цитановым числом ЦЧ 55-60 , превышающим ан... Благодаря этим свойствам ускоряются процессы смесеобразования и сгоран... Основными компонентами выброса являются углекислый газ и вода. Себестоимость производства ДМЭ в России при отпускных ценах на сырье -...

Физико-химические показатели и свойства ДМЭ

1. Существуют отработанный через получение метанола, а также более эффект... 5. Из описанных результатов исследования можно заключить, что диметиловый... Свойства ДМЭ сходны со свойствами пропана и бутана, двух основных комп...

Производство ДМЭ из метанола

Состав метанола-сырца, вырабатываемого на ПАМе, приведён в табл. Контроллер позволяет подключить 160 параметров, а реально востребованы... В свою очередь, SKADA-система КРУГ2000 , используемая на Азоте, может ... е. тонн в год.

Перспектива ДМЭ

Моторные топлива, получаемые из природного газа, не содержат ароматиче... Помимо уже названных преимуществ синтетических топлив, синтезированных... Из возможных направлений использования ДМЭ топливо для бытовых нужд, м... тонн, ожидается, что в ближайшие годы сформируется рынок ДМЭ как мотор... 10.3.

Выбор технологии переработки

И.М.Губкина разрабатывает ТЭО по созданию завода производства ДМЭ един... В Российских академических институтах ИНХС им. Выбор технологии переработки. Это определяет благоприятные условия для создания агрегата производств... .

Производство ДМЭ из угля

Речь идет, прежде всего, о применении на угледобывающих предприятиях т... По данным корпорации NKK Япония установка по производству 2500 т сут Д... США. Так, индекс доходности проекта является несколько меньшим единицы, хот... Если же принять стоимость исходного топлива на уровне 30 т, что находи...

Каталитические системы на основе алюмофосфатов цеолитного типа

Важным направлением работ в области синтеза новых адсорбентов и катали... Кроме того в 32 предложен способ получения гелеобразных фосфатов путем... Стоит заметить, что на алюмофосфатах диметиловый эфир можно получать к... В связи с этим представляет интерес исследования каталитической активн... В связи с этим, нами предлагается процесс переработки метанола в димет...

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 13.1.

Методика проведения эксперимента

. Методика проведения эксперимента. Сконденсировавшиеся продукты реакции и не прореагировавший метанол соб... Контроль температуры в слое катализатора 5 осуществляется потенциометр... 13.2.

Методика анализа жидких продуктов

Колонка хроматографа, изготовленная из нержавеющей стали, длиной 2 м и... Исследуемые пробы вводились в хроматограф с помощью микрошприца МШ 10 ... 13 сек Вода 4мин.51 сек. Поправочные коэффициенты Диметиловый эфир 1,2 Метанол 1 Вода 1,21 Для ... 13.3.

Методика анализа газообразных продуктов

Анализ газообразных продуктов реакции, содержащих Н2, СО, СО2, CH4, ДМ... Условия анализа ДМЭ колонка А Колонка из нержавеющей стали, L 1,5м, D ... Адсорбент уголь СКТ Газ-носитель Аr Температура колонки 75 С Расход га... Калибровочные коэффициенты определялись по площадям пиков, полученных ... 10 где CУ.В.

Методика определения удельной поверхности

Для определения удельной поверхности интересующих нас образцов в работ... Аргона 30 мл мин. 13.5 . Расчет удельной поверхности проводили методом сравнения площадей де-со... Измерение удельной поверхности дисперсных пористых тел, в том числе ка...

Методика приготовления катализаторов

Задачей данного исследования являлось приготовление серии образцов амо... Физико -химические характеристики, полученных образцов представлены в ... Полученную массу сушили в течении 6 ч. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В данной работе были исследованы каталитические... Исходя из этого, были выбраны условия проведения эксперимента, а именн...

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Энергия 2002, N 11. С. 42-44. 2. Бухаркин А.К Лихтерова Н.М Капкин В.Д. Основы химии и технологии производства и применения транспортных энергоносителей. Москва, МИТХТ, 1997 3. John Bogild Hansen, Bodil Voss, Finn Joensen, Inga Dora Siguroardottir.

Large scale manufacture of dimethyl ether - a new alternative diesel fuel from natural gas , International Congress Exposition, Detroit, Michigan, February 27 - March 2,1995. SAC Paper 950063, 1995. 4. Караваев М.М Леонов А. Л Мастеров Б. П. Промышленный синтез метанола. Москва, Химия , 1974 г. 5. Караваев М.М. и др, Технология синтетического метанола. Москва, Химия , 1984 г. 6. Хенрице-Оливе Г Оливе С Химия каталитического гидрирования СО . Москва, Мир , 1987 7. Перспективные автомобильные топлива. Под редакцией Черникова Я.Б Москва, Транспорт, 1998 г. 8. Смаль Ф. В Аксенов Е. Е Перспективные топлива для автомобилей. Москва, Транспорт, 1979 г. 9. Гайнуллин Ф. Г Природный газ как моторное топливо на транспорте. Москва, Транспорт, 1986 г 10. Simon A Stumpf H J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1- 1981, V. 77, 9, P. 2209-2221. 11. Топчиева К.В Кубасов А.А Тыонг Ван Дао, Дегидратация метилового спирта на щелочных формах цеолитов X и Y , Вестник МГУ. Химия. 1972, т. 13, 6, стр. 628-632. 12. Хамагульгова Н.С Хадишев С.Н Кубасов А.А Закономерности конверсии метанола в микрореакторе на цеолитах ультрасил , Вестник МГУ. Химия. 1981, т. 22, 2, стр. 156-160. 13. Нефедов Б.К Сергеева Н.С Влияние состава катализатора Rh -носитель и добавок различных веществ в зону реакции на карбонилирование метанола окисью углерода при атмосферном давлении , Известия АН СССР, серия Химия. 1976, 10, стр. 2271 -2276. 14. Соловьев А.А Каденцев В.И Чижов О.С Метиловык эфиры метилдезоксигексопиранозидов , Известия АН СССР, серия Химия. 1976, 11, стр. 2500-2505. 15. Герич А.П Шмелев А.С Кинетика образования диметилового эфира на у-А12О3 , Метанол и его переработка, сборник трудов НИИТЭХИМ и ГосНИИ Метанолпроект, Москва, 1985, стр. 49 - 52. 16. Светляков Е.Б Флид P.M Кинетика реакции дегидратации метанола и гидрохлорирования диметилового эфира на катализаторах парофазного синтеза хлористого метила , Журнал Физической химии. 1966, том XL 12, стр. 3055 - 3059. 17. Физическая химия.

Кинетика. 1974, Т. 3. 18. Якерсон В. И Лафер Л. И Рубинштейн А. М. Термодесорбция спиртов и простых эфиров с поверхности окиси алюминия , Известия АН СССР, серия Химия. 1967, 1, стр. 200-201. 19. Нефедов Б.К Мишин И.В Синтез диэтилового эфира в присутствии цеолитных катализаторов , Известия АН СССР, серия Химия. 1979, 1, стр. 196-199. 20. Tonner S. P Christiansen J. A Chem. Left. 1982, P. 1805 - 1808. 21. AC СССР С07С43 07, 841578, Способ получения простых эфиров , Виттарио Фатторе, Джовани Манара, Бруно Нотари, 1981. 22. Розовский А.Я. Диметиловый эфир - топливо 21 века. Международная школа повышения квалификации.

Инженерно - химическая наука для передовых технологий.

Труды третьей сессии.

Казань.

Россия. 1997. Под редакцией Махлина В.Л. 23. Доклад на совещании ИНХС РАН по новым топливно-энергетическим технологиям 26.11.1997. 24. Розовский А.Я Смирнова Т.Н. Диметиловый эфир - экологически чистое моторное топливо для города Москва. Тезисы конференции Актуальные проблемы нефтехимии. Москва, 2001 г. 25. 3RD International Petroleum Conference PETROTECH-99 , New Deli, India, January 9-12, 1999 26. The Chemical Journal Химический журнал 1 сентябрь 2002г. 27. Нефтегазовая Вертикаль 9-2000 28. ЖУРНАЛ УГОЛЬ 7-2002. 29. Rastelli H Lok B. M Duisman J. A. et al. Can. J. Chem. Eng 1982, v.60, p. 44 30. Семина О. В Грязнова З. В Нефедова А. Р. и др. Физико-химическин и каталитические свойства алюмофосфатных цеолитов , Вестник МГУ, сер. Химия, 1987 г т. 28, 4, С. 375-380. 31. Грязнова 3. В Нефедова А.Р Семина О. В и др Каталитическое превращение метанола на алюмофосфатах цеолитного типа ,Журнал физической химии, 1987, том 61, 10, стр. 2624 -2629. 32. Гребенько Н.В Ещенко Л.С Печковский В.В. Синтез и исследование пористых алюмфосфатов , Журнал неорг. химии, 1976,т. 21, с. 2660-2664. 33. Гребенько Н.В Маргулец А. В Печковский В.В Ещенко Л. С. Микропористые алюмофосфаты со свойствами цеолитов , Химия и химическая технология - 1987 г вып. 1, С.27-33 34. Патент США, С07С27 00, 5753716 1998 35. Танабе К Твердые кислоты и основания. Москва, Мир , 1973. 36. Якерсон В. И Голосман Е. 3 Катализаторы и цементы. Москва, Химия , 1992.