1. Locul si rolul reactorului in schema tehnologica

1.1. Importanta produsului si surse de materii prime

Dimetil eterul (DME) este cunoscut sub numele de metil eter, oxid de metil, este un lichid incolor sau gaz comprimat.DME a fost folosit ca un propulsor n produsele de consum.DME poate fi utilizat ntr-o gam larg de aplicaii de consum, i anume de ngrijire personal (de exemplu, fixativ, creme de ras,spume, i antiperspirante), produse de uz casnic, auto, vopsele si finisaje, produse alimentare,de control al insectelor, produse de origine animal, precum i alte aplicaii conexe.DME este frecvent utilizat n sinteza organic ca solvent de reacie pentru sistemele care necesit solveni polari volatili.O aplicaie noua i cu potenial mare de volum a DME este ca i combustibil.Aplicaii promitoare ca i combustibil sunt: GPL Amestec i substituient Diesel Amestec i substituient Generare de energie electrica Substituient al acetileneiProprietile DME sugereaza ca ar putea fi un substituient pentru diesel ca i combustibil de transport,cu atragerea de performan de mediu mbuntit.Mai multe organizaii cerceteaza utilizarea DME ca un substituient al combustibilului diesel pentru automobile. Dimetil eterul este produs ntr-un minim de dou etape.n primul rnd,hidrocarburi (predominant ca materie prim pentru producerea DME este gazul natural) care sunt convertite n gaz de sintez, o combinaie de monoxid de carbon i hidrogen.Gazul de sintez este apoi convertit n DME, fie prin intermediul metanolului (procedeu convenional) sau direct ntr-o singur etap (Haldor Topsoe sau JFE Holdings).Materia prim pentru producia de DME este gazul natural.Diferitele reacii care apar sunt:

Tehnologiile comerciale curente ale gazului de sintez includ reformarea metanului cu abur, oxidare parial, reformare autotermic.Tehnologiile n curs de dezvoltare includ reformri compacte i membrane ceramice.

1.2. Mecanismul chimic si stoechiometria transformarii

Sinteza DME direct din hidrogen i monoxid de carbon se face prin inclzire.Sunt n principal dou rute globale de reacie care sintetizeaza DME din gazul de sintez (sin-gaz: H2+ Gaz CO), re-aciune (a) i (b).Reacia (a) sintetizeaz DME n trei etape, n care sunt reacii pentru sinteza metanolului (C), reacie de deshidratare (d) i schimbare ap, gaz de reacie TION (e).Cnd schimbarea reaciei nu are loc,reaciile (c) i (d) se combin pentru a da reacia(b),care este cealalt cale de sintez aDME.Haldor Top-SOE A / S i alte sinteze directe ale DME care au loc n urma reacie (b).Sinteza direct JFE a DME urmeaz dup reacia (a).

Din moment ce att reaciile (a) i (b) genereaz dou moleculele de produse de la ase molecule de sin-gaz,presiunea de reacie mai mare ofer conversie sin-gaz mare.Sinteza metanolul are loc la un echilibru restricionat de reacie.Cu toate acestea, atunci cnd reacia de deshidratare (D) are loc simultan, conversia sin-gaz crete dramatic.Figura 1 prezint stoechiometric echilibru conversie sin gaz de sintez DME (a) i (b) sub 5 MPa, i sinteza metanolului (c) ntre 5 i 9 MPa.

Fcnd comparaie ntre reacia (a) i reacia (b) de sintez a DME ,reacia (a) ofer o conversie mult mai mare n toate condiile de temperatur. Figura 2 prezint, de asemenea, conversii sin-gaz ale celor dou sinteze generale ale DME, (a) i (b).In fiecare reacie, conversia de echilibru atinge punctul maxim cnd Raportul H2 / CO este egal cu numrul su stoechiometric, care sunt 1.0 (a) i 2.0 pentru ambele (b).Echilibrul maxim are loc atunci cnd conversia (a) este mai mare dect (b) cu mai mult de 10 puncte.

Reacia (a) are i alte avantaje de proces comparativ cu reacia (b).n reacia global (a),reacie (e) convertete simultan produs cu apa, prin urmare apa nu se acumuleaz n apropiere de catalizator de sintez.Pentru a prelungii viaa catalizatorului, este important s se evite acumularea de ap n timp.Subprodus a reaciei (a) este CO2.Separarea sau distilarea DME din CO2 este mult mai eficient i nu este consumatoare de energie n comparaie cu separarea de ap (n cazul de reacie (b)).n procesul de sintez direct a DME din gazul natural,gazele naturale vor fi convertite la sin - gazde H2/ CO = 1 n i subprodus al reaciei (a) este CO2,iar reacia (a) are loc printr-o reformare auto-termica (ATR) prin reacia total (f).Apoi toat reaciea se supune reaciei generale (g), i n cele din urm gazul natural (metan) este convertit n DME i ap prin reacia (g), la fel ca prin reformare cu abur a gazelor naturale,apoi are loc reacia de formare plus sinteza DME (b).

Tabel 3. Sinteza DME de la gazul natural

1.3. Catalizatori utilizai n realizarea transformrii chimice

Deshidratarea catalitic a metanolului peste un catalizator acid ofer o metod pentru producerea de potenial de dimetil eter (DME), un nou propulsor de pulverizare.Din literatura de brevete(Woodhouse, 1935, frana, 1986), se poate concluziona creacie are loc la Y-alumin pur i la -Y-alumin uor modificat cu fosfai sau titanates, ntr-un interval de temperatur de 250-400 C i presiuni de pn la 10 bari.n reacia de deshidratare a metanolului se folosesc cel mai des catalizatorii pe baz de cupru.Creterea temperaturilor rapid reduc activitatea catalizatorului, astfel nct reaciile izoterme trebuie s fie controlate cu atenie. Sunt folosite diferite tipuri de catalizatori n procesul de deshidratare a metanolului.Dintre acetia,activitatea catalitic a catalizatorilor -alumin i silice-alumin a fost cel mai bine investigat.Sinteza direct a DME (ntr-o singur etap)este un proces care necesit un sistem catalitic dublu care actioneaza ca un catalizator pentru sintez de metanol i un catalizator metanol deshidratat ntr-o singur etap.

1.4. Cinetica transformarii

Cinetica metanolului deshidratat pe un catalizator acid a fost studiat extensiv,rezultnd n diferite ecuaii cinetice.Cele mai multe dintre ecuaiile reaciei au fost observate din experimentele efectuate n condiii care nu s-au efectuat ntr-un reactor industrial.Experimentele au fost realizate n principal cu amestecuri de metanol, ap, i azot la presiuni joase ale vaporilor de ap.Deoarece apa produs n timpul deshidratrii ntrzie considerabil viteza de reacie, ecuaiile derivate nu sunt adecvate pentru proiectarea reactorului comercial, unde reacia are loc la conversii ridicate.Bercic i Leved (1992) au propus o ecuaie intrinsec de forma:

care reprezint comportamentul cinetic al deshidratrii reacie peste -y-alumin.Ecuaie astfel ofera un instrument puternic care poate fi folosit pentru a simula reactorul de deshidratare.n literatura de specialitate, nu exist informaii cu privire la simularea reactorului deoarece reacie de deshidratare a metanolului este considerat una dintre reaciile de baz n aa-numitul C-1chimie (de exemplu, MTG Procesul;Chang i colab., 1983).

1.5. Descrierea procesului tehnologic