Ảnh hưởng của phản ứng Water-Gas Shift (WGS) trong quá trình

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.3. TỔNG HỢP DME

1.3.3.3. Ảnh hưởng của phản ứng Water-Gas Shift (WGS) trong quá trình

DME [13]

Các nhà nghiên cứu DME chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt đợ, áp suất, tỷ lệ CO/H2, nhưng rất ít cơng trình nghiên cứu về ảnh hưởng của phản ứng Water Gas Shift.

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu nhiệt đợng học, ảnh hưởng của phản ứng Water Gas Shift, chia qui trình tởng hợp DME theo 3 mơ hình sau:

- Mơ hình 1: chỉ có phản ứng tổng hợp metanol (MS)

CO + 2H2 ↔ CH3OH (1.24) - Mơ hình 2: gờm MS và phản ứng ngược dehydrat hĩa metanol (MD)

CO + 2H2 ↔ CH3OH (1.25) 2CH3OH ↔ CH3OCH3+H2O (1.26) - Mơ hình 3: gờm MS, MD và phản ứng water gas shift (WGS)

CO + 2H2 ↔ CH3OH (1.27) 2CH3OH ↔ CH3OCH3 + H2O (1.28) CO + H2O ↔ CO2 + H2 (1.29)

Ở mơ hình 1 chỉ xảy ra quá trình hiđro hóa CO tạo metanol, còn mơ hình 2 có sự hiện diện của CO và H2O được sinh ra từ phản ứng dehydrat hóa metanol đã tạo điều kiện cho phản ứng WGS xảy ra theo mơ hình 3, mặc dù có nhiều tài liệu đề cập đến vấn đề này nhưng họ khơng giải thích được nguyên nhân xảy ra phản ứng WGS. Bởi vì phản ứng WGS cần hợi đủ 2 điều kiện sau:

+ Có mặt xúc tác có khả năng thúc đẩy phản ứng WGS + Thỏa mãn điều kiện nhiệt đợng học

So sánh các hằng số cân bằng phản ứng tương ứng theo các mơ hình và rút ra các kết luận quan trọng sau:

- Đối với quy trình tổng hợp DME, cả mơ hình 2 và mơ hình 3 đều khắc phục được giới hạn nhiệt động của phản ứng tạo metanol thơng qua hiệu ứng cộng hưởng.

- Độ chọn lọc DME trong hỗn hợp sản phẩm (metanol và DME) đối với mơ hình 2 là 0,7978 và khơng thay đổi theo tỷ lệ H2:CO nhập liệu.

- Mơ hình 3 đạt được độ chuyển hĩa CO và hiệu suất DME cao nhất, đặc biệt khi nồng độ CO trong nhập liệu từ 0,5 đến 0,66. Trong khi mơ hình 2 đạt hiệu suất tổng (DME + MeOH) cao hơn hai mơ hình kia.

- Mơ hình 3 cĩ độ chuyển hĩa CO cao nhất nhưng hiệu quả sử dụng cacbon chỉ đạt 66,7%. Một lượng lớn CO2 sinh ra (từ phản ứng WGS) cùng với sự hình thành DME và điều này sẽ làm tăng chi phí tách cũng như độ phức tạp của q trình bởi vì DME hĩa lỏng hịa tan CO2 rất tốt.

- Thơng qua khảo sát ảnh hưởng của CO2 đến quá trình tổng hợp DME, tác giả nhận thấy CO2 cĩ thể xem như khí trơ và nĩ chỉ tích lũy trong hệ chứ khơng tham gia chuyển hĩa thành DME hay metanol. Do đó, khi thay đổi nồng độ CO2 trong nhập

liệu, quá trình tổng hợp DME cĩ thể chuyển từ mơ hình 3 sang mơ hình 2 để tận dụng hiệu quả hơn nguồn nguyên liệu (khơng cĩ phản ứng WGS tham gia vào hệ). Để giảm lượng CO2 trong dịng nhập liệu và nâng cao hiệu quả sử dụng cacbon, cần sử dụng xúc tác tổng hợp metanol khơng cĩ hoạt tính thúc đẩy phản ứng WGS.