甲烷溴氧化及二甲醚合成研究.pdf

1、二甲醚是一種潛在的清潔能源，它不僅是從合成氣制汽油、低碳烯烴的重要中間體，而且也是多種化工產(chǎn)品的原料。目前,二甲醚的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝是從合成氣出發(fā)制備，但是在天然氣水蒸汽重整制合成氣的過程中，需要燃燒四分之一以上的天然氣來供給反應(yīng)熱量，能量消耗大，造成資源的浪費。本論文探討了一種從非合成氣途徑合成二甲醚的新工藝。 本論文通過兩步法來合成二甲醚，在第一步的甲烷溴氧化實驗中，甲烷、氧氣和氫溴酸（40Wt ％）在催化劑上反應(yīng)生成溴甲烷，整

2、個反應(yīng)是強放熱反應(yīng)。 本文用浸漬法制備了一系列SiO2 負(fù)載的催化劑進(jìn)行了甲烷溴氧化實驗，考察了反應(yīng)溫度、氫溴酸流量、甲烷流量和氧氣流量對甲烷轉(zhuǎn)化率、CH3 Br 選擇性、CH2 Br2選擇性以及深度氧化產(chǎn)物CO 和CO2 的選擇性的影響。研究表明在反應(yīng)溫度為600 ℃、氫溴酸流量為8.0mL/h 、甲烷流量為5.0mL/min 和氧氣流量為5.0mL/min的反應(yīng)條件下，在催化劑2.5 ％Ba2.5％La0.5％Ni0.1％R

3、u/SiO2 上，甲烷轉(zhuǎn)化率為46.5 ％，CH3 Br 選擇性為82.7 ％，CH2 Br2 選擇性為5.7 ％，CO 選擇性為9.9 ％，CO2 選擇性為1.7 ％，在反應(yīng)產(chǎn)物中，檢測到少量的H2 生成。反應(yīng)后產(chǎn)生的溴甲烷在金屬氯化物催化劑上進(jìn)行第二步水解反應(yīng)制備二甲醚，我們系統(tǒng)地考察了催化劑類型、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和溴甲烷與水的質(zhì)量比例對CH3 Br 轉(zhuǎn)化率、DME選擇性和CH3 OH 選擇性的影響。研究表明在催化劑RuCl3 上

4、，在反應(yīng)溫度為180 ℃、反應(yīng)時間為10 小時、溴甲烷質(zhì)量為0.5g 、水質(zhì)量為0.7g 的反應(yīng)條件下，CH3 Br 的轉(zhuǎn)化率為98.3 ％，DME 的選擇性為68.9 ％，CH3 OH 的選擇性為31.1 ％。 本論文簡單的探討了甲烷溴氧化和溴甲烷水解的反應(yīng)機理。在甲烷溴氧化反應(yīng)機理研究中發(fā)現(xiàn)，在論文所討論的條件下，除了CH4 與HBr 和O2 之間的自由基反應(yīng)生成CH3Br外，還存在著CH3Br 進(jìn)一步溴化生成CH2Br2