Development of reaction-separation dual-functional membrane reactors for the facile synthesis of sustainable chemicals
开发反应-分离双功能膜反应器,用于轻松合成可持续化学品
基本信息
- 批准号:322911753
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2017
- 资助国家:德国
- 起止时间:2016-12-31 至 2020-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Development of reaction separation dual functional membrane reactors for the facile synthesis of sustainable chemicals: In this joint research project, we focus on the development of reaction separation dual-functional membrane reactors for facile synthesis of sustainable chemicals such as DME, DMC, and MeOH by using CO2 as carbon source. Greenhouse gases CO2 will be increasingly sequestrated from several sources, especially from the exhaust gas of electrical power stations, from cement and iron industry. CO2 is an inexpensive, abundant, nontoxic, and renewable resource for synthesis of sustainable chemicals. In particular, CO2 can be used instead of CO as starting carbon chemical for the synthesis of dimethylether (DME), dimethylcarbonate (DMC) or methanol (MeOH): (iv) 2 CO2 + 6 H2 to DME + 3 H2O 50 bar, 200 to 300°C (v) CO2 + 2 MeOH to DMC + H2O 50 bar, 100 to 200°C (vi) CO2 + 3 H2 to MeOH + H2O 50 bar, 100 to 200°C In these reactions, the product water is harmful to the activity of the catalysts. The removal of water is also beneficial for the above reactions to overcome the equilibrium limitation. Reaction separation dual functional membranes can support the synthesis of (i) DME, (ii) DMC, and (iii) MeOH by using CO2 as starting carbon source. Water is a small molecule with 2.6 A critical diameter and can be removed by small-pore hydrophilic membranes. Zeolite SOD (pore size of 2.8 A) and LTA (pore size of 4.0 A) with strong hydrophilicity are promising candidates for the fabrication of selective water-separation membranes. Also metal-organic frameworks (MOF) membranes, such as ZIF-8 (pore size of 3.4 A) and ZIF-90 (pore size of 3.5 A) allow dehydration. While most of the preparation work of the separation membrane will be made in Ningbo, Hannover will focus on the deposition of the catalytic layer. The reaction (i) and (ii) will be tested in Ningbo, reactions (iii) in Hannover. We submit a Working Plan with clear responsibilities and milestones. The exchange of the PhD students between Ningbo and Hannover is organized, as we did in the past. The use of a high-pressure membrane reactor up to 50 bar in separation and catalysis will be a pioneering breakthrough in membrane research and in the processing CO2 to sustainable chemicals.
开发反应分离双功能膜反应器,以方便合成可持续化学品:在这个联合研究项目中,我们重点开发反应分离双功能膜反应器,以CO2为碳源,轻松合成DME、DMC和MeOH等可持续化学品。温室气体二氧化碳将越来越多地从多种来源中封存,特别是来自发电厂、水泥和钢铁工业的废气。二氧化碳是一种廉价、丰富、无毒、可再生的资源,可用于合成可持续化学品。特别是,可以使用 CO2 代替 CO 作为起始碳化学品来合成二甲醚 (DME)、碳酸二甲酯 (DMC) 或甲醇 (MeOH): (iv) 2 CO2 + 6 H2 至 DME + 3 H2O 50 bar,200 至 300°C (v) CO2 + 2 MeOH 至 DMC + H2O 50 bar,100 至 200°C (vi) CO2 + 3 H2 至 MeOH + H2O 50 bar,100 至 200°C 在这些反应中,产物水对催化剂的活性有害。水的去除也有利于上述反应克服平衡限制。反应分离双功能膜可以支持使用 CO2 作为起始碳源合成 (i) DME、(ii) DMC 和 (iii) MeOH。水是一种小分子,临界直径为2.6 A,可以通过小孔亲水膜去除。具有强亲水性的沸石SOD(孔径为2.8 A)和LTA(孔径为4.0 A)是制造选择性水分离膜的有希望的候选者。金属有机框架 (MOF) 膜,例如 ZIF-8(孔径为 3.4 A)和 ZIF-90(孔径为 3.5 A)也可以脱水。虽然分离膜的大部分准备工作将在宁波进行,但汉诺威将重点关注催化层的沉积。反应(i)和(ii)将在宁波进行测试,反应(iii)将在汉诺威进行测试。我们提交了一份包含明确职责和里程碑的工作计划。与以往一样,宁波与汉诺威之间的博士生交流也是有组织的。在分离和催化中使用高达 50 bar 的高压膜反应器将是膜研究和将二氧化碳加工成可持续化学品方面的开创性突破。
项目成果
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