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品的原料。目前,二甲醚的傳統(tǒng)生產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 ％）在催化劑上反應生成溴甲烷，整

2、個反應是強放熱反應。 本文用浸漬法制備了一系列SiO2 負載的催化劑進行了甲烷溴氧化實驗，考察了反應溫度、氫溴酸流量、甲烷流量和氧氣流量對甲烷轉化率、CH3 Br 選擇性、CH2 Br2選擇性以及深度氧化產物CO 和CO2 的選擇性的影響。研究表明在反應溫度為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的反應條件下，在催化劑2.5 ％Ba2.5％La0.5％Ni0.1％R

3、u/SiO2 上，甲烷轉化率為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 ％，在反應產物中，檢測到少量的H2 生成。反應后產生的溴甲烷在金屬氯化物催化劑上進行第二步水解反應制備二甲醚，我們系統(tǒng)地考察了催化劑類型、反應時間、反應溫度和溴甲烷與水的質量比例對CH3 Br 轉化率、DME選擇性和CH3 OH 選擇性的影響。研究表明在催化劑RuCl3 上

4、，在反應溫度為180 ℃、反應時間為10 小時、溴甲烷質量為0.5g 、水質量為0.7g 的反應條件下，CH3 Br 的轉化率為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機理。在甲烷溴氧化反應機理研究中發(fā)現(xiàn)，在論文所討論的條件下，除了CH4 與HBr 和O2 之間的自由基反應生成CH3Br外，還存在著CH3Br 進一步溴化生成CH2Br2