Direct synthesis dimethyl ether carbon-monoxide-rich synthesis gas مقاله ترجمه شیمی فیزیک ارزان

ترجمه مقاله آماده

"Direct synthesis of dimethyl ether from carbon-monoxide-rich synthesis gas: Influence of dehydration catalysts and operating conditions"

سال و مجله

Fuel Processing Technology 2011

کلمات کلیدی

Dimethyl ether

Synthesis gas

Zeolite catalysts

ZSM-5

Mordenite

Biofuels

قیمت 5 هزار تومان

لینک دانلود مستقیم متن لاتین مقاله ای که  به فارسی برگردانده شده است

سنتز مستقیم دی متیل اتر از مونوکسید کربن غنی گاز سنتز

تاثیر کاتالیزورهای کم آب و شرایط عملیاتی

Various dehydration catalysts were studied in the synthesis of dimethyl ether (DME) directly from carbonmonoxide-

rich synthesis gas under a series of different reaction conditions. The investigated catalyst systems

consisted of combinations of a methanol catalyst (CuO/ZnO system) with catalysts for methanol dehydration

based on γ-Al2O3 or zeolites and γ-Al2O3 was identified as the most favorable dehydration catalyst. Various

reaction parameters such as temperature, H2/CO ratio and space velocity were studied. The impact of water on

Cu/ZnO/Al2O3-γ-Al2O3 catalysts was investigated and no deactivation could be observed at water contents

below 10% during running times of several hours. A running time of several days and a water content of 10%

led to a significant increase of CO conversion but the water gas shift reaction became dominating and CO2 was

the main product. After termination of water feeding significant deactivation of the catalyst system was

observed but the system returned to high DME selectivity. Catalyst stability and the influence of CO2 in the gas

feed were studied in experiments lasting for about three weeks. The presence of 8% of CO2 caused an

approximately 10% lower CO conversion and an about 5% lower DME selectivity compared to the reaction

system without CO2

Dimethyl ether (DME) is the simplest ether and a non-toxic,

colorless, weakly narcotic, and easily inflammable gas under standard

conditions. By moderate increase of pressure, it can be liquefied and its

properties are largely similar to those of liquefied petrol gas (LPG). DME

can be applied in a variety of areas and hence, interest inDME is steadily

increasing. DME can be produced from various resources like coal,

natural gas, or biomass. For this purpose, raw materials are first

converted to synthesis gaswhich serves as feedstock for the production

of methanol. Subsequently, methanol is dehydrated to giveDME in high

yields. Presently, DME is applied as an aerosol propellant in cosmetics

industry or as a LPG substitute in domestic energy supply. Moreover,

DME is considered as an attractive alternative fuel to replace fossil fuels

in the long term. Compared to conventional diesel, for example, it has

much better combustion properties and, if produced from biological

residues, it might be a sustainable fuel in the future [1,2].

For direct conversion of synthesis gas to DME, a laboratory plantwas

designed for the use of both gaseous and liquid components (Fig. 1).

Dosage of the gases was controlled by mass flow controllers (MFC). For

liquids, e.g. H2O, a liquid mass flow controller (LiquiFlow®, LFC) was

coupledwith a direct evaporator (DV 2 Adrop). Reactions took place in a

stainless steel fixed-bed reactor and an alloy that prevents methanation

reactions was chosen. The reactor was designed for pressures of up to

10 MPa and temperatures of up to 450 °C. Its volume was 60.3 ml,

divided into three heating zones to ensure isothermal conditions. The

facility operated with a process visualization system (IFix®, GE Fanuc

Automation) and online analysis of the gas phasewas carried out using a

HP 6890 gas chromatograph from Agilent equipped with two columns

(RT®-U-BOND and RT-Msieve 5A, RESTEK) and two detectors (TCD and

flame ionization detector, FID).

While running the reaction for several

days with water feeding of 10%, WGSR is the dominating reaction and

CO2 formation is strongly enhanced at the expense of DME selectivity.

Returning to the water-free operation mode causes decreasing

activity in terms of CO conversion but high DME selectivity can be

completely restored. Operation of the catalyst system in the presence

of 8% of CO2 causes an approximately 10% lower CO conversion and an

about 5% lower DME selectivity compared to the reaction system

without CO2. Long-term investigations indicate reasonable catalytic

performance over at least several weeks

سنتز مستقیم دی متیل اتر از مونوکسید کربن غنی گاز سنتز

تاثیر کاتالیزورهای کم آب و شرایط عملیاتی

چکیده:

کاتالیزورهای کم آب مختلف در سنتز دی متیل اتر به طور مستقیم از گاز سنتز کربن مونوکسید غنی تحت یک سری شرایط مختلف واکنشی مورد مطالعه قرار گرفته است. سیستم های کاتالیزوری مورد بررسی قرار گرفته شامل ترکیبی از کاتالیزور متانول ( سیستم ) با کاتالیزورهایی برای از دست دادن آب متانول بر پایه و  بعنوان مطلوب ترین کاتالیزور آب از دست دهنده تعریف شده است. پارامتر های واکنشی مختلف همچون دما، نسبت  و سرعت فضایی مورد مطالعه قرار گرفتند. تاثیر آب بر روی کاتالیزور  مورد بررسی قرار گرفت و هیچ غیرفعال  شدنی را نشد در محتوای آب کمتر از  در طول زمان عملیات و اجرا در چندین ساعت مشاهده کرد. زمان اجرای چندین روزه و محتوای آب  باعث افزایش قابل ملاحظه ای در تبدیل  گشت اما تغییر واکنش گاز آب غالب شد و  به محصول اصلی و عمده تبدیل شد.   پس از اتمام تغذیه آب ، غیرفعال کردن قابل توجهی از سیستم کاتالیزور مشاهده شد اما سیستم به انتخابی بالای  باز گردانده شد. پایداری کاتالیست و تاثیر تغذیه گاز  در آزمایشات سه هفته ای مورد مطالعه قرار گرفت.  حضور   از   در مقایسه با سیستم بدون  منجر به یک تبدیل  کمتر  و حدودا کمتر در  انتخابی شد.

ویژگی های کاتالیزور

سطوح کاتالیزور بر حسب مساحت سطح خاص خودشان ،  توزیع شعاع منافذ، و متوسط شعاع منافذ توصیف ویژگی شده اند. اندازه گیری ها توسط جذب و دفع  و با استفاده از دستگاه  کوانتوم کروم انجام شده است.

اسیدیه مربوط به کاتالیزور کم آب (آب از دست دهنده) بوسیله ی دمای برنامه ریزی شده شده ی جذب    تعیین شده است. اندازه گیری ها با استفاده از دستگاه  ترموفیشر علمی انجام شده است. نمونه های کاتالیزور در حدود  با سایز ذرات بین  و  به کار برده شد. نمونه ها در یک راکتور شیشه ای کوارتز قرار گرفتند و تحت فضا و اتمسفر  بالاتر از  با یک نسبت گرم کنندگی  گرم شدند.  متعاقباً سیستم تا  خنک شد و نمونه برای مدت 60 دقیقه با اشباع شد. پس از شستشوی سیستم با برای 90 دقیقه، اندازه گیری  آغاز شد و نمونه تحت اتمسفر و فضای  تا  با یک نسبت گرمایی  گرم می شود. ویژگی و پروفایل  با به کار بردن یک کشف کننده رسانایی ثبت شده است.

تبدیل مستقیم مونوکسید کربن گاز سنتز غنی به اساساً به اسید جزء از دست دادن آب در سیستم کاتالیزور بستگی دارد. اگر قسمت اسیدی بیش از حد کم باشد، مقدار متانول شکل گرفته، را نمی توان با راندمان و بازده کافی آب از دست بدهد. اگر قسمت اسیدی (اسیدیه) کاتالیزور بیش از حد بالا باشد، آن نیز تبدیل بیشتری از را به هیدروکربن کاتالیز می کند. در طول تحقیقات شرح داده شده در اینجا،  بعنوان یک کاتالیزور از دست دهنده ی آب شناخته شده است. درجه حرارت بالاتر از ، محتوی و مقدار بالاتر از  در گاز سنتزی و زمان اقامت بالاتری منجر به تبدیل بالاتر  می گردد.   

((اصطلاحات به دلیل انگلیسی بودن، موقع کپی در وبلاگ مشکل داشتند و حذف شدند)

 

ترجمه ارزان DFT study of difference caused by catalyst supports in Pt /Pd catalysis oxygen ترجمه

ترجمه آماده مقاله

"DFT study of difference caused by catalyst supports in Pt and Pd catalysis of oxygen reduction reaction"

مطالعه تفاوت DFT ناشی شده از کاتالیستی پشتیبان کاتالیزور و تجزیه Pt و Pd در واکنش کاهش هیدروژن است.

مجله و سال انتشار

Science in China Series B: Chemistry 2009

کلمات کلیدی

density function theory (DFT), catalyst-support interaction, electrocatalysis, oxygen reduction reaction (ORR), carbon, TiO2

لینک دانلود مستقیم مقاله لاتین ترجمه شده 

فقط  2 هزار تومان

کاتالیست، دوام و پایداری تبادل غشای پروتون سلول های سوختی  اخیرا بعنوان یکی از مسائل و موضوعات مهم شناخته شده است که باید پیش از تجاری ساختن   درست شناخته شود. بویژه مسئله پایداری در کاتد PEMFC  وجود دارد، جایی که واکنش کاهش اکسیژن (ORR) رخ می دهد. در حال حاضر به طور گسترده ای کاتالیست کاتد مورد استفاده ، پلاتینی در نانو ذرات کوچک است  که بر روی ذرات کربن بی شکل (غیر متبلور)  پشتیبانی می شود. پایدار اندک کاتالیست  توسط از دست دادن سریع و قابل توجه پلاتین الکتروشیمیایی مساحت سطح  در طول عملیات  منعکس شده است. طرز کار و مکانیزم برای از دست دادن پلاتین  در کاتد را می توان به شرح زیل خلاصه کرد: (1)  از دست دادن ذرات نانو پلاتین ناشی از خوردگی پشتیبانی (پوشش) کربن، (2) انحلال ذرات کوچک پلاتین و ته نشینی (رسوب) مجدد و شکل گیری ذرات پلاتین بزرگ، (3) تجمع ذرات نانو پلاتین توسط حداقل انرژی سطحی رانده می شود، و (4) انحلال ذرات نانو پلاتین و مهاجرت و انتقال آن به آند، به طور شیمیایی توسط هیدروژن کاسته می شود.

خوردگی پشتیبان و پوشش کربن را می توان با به کار بردن یک پوشش و پشتیبان کاتالیست بسیار مقاوم تر، برای مثال تیوب های نانو کربن، و اکسیدهای فلز نانو، بعنوان یک جانشین برای ذرات کربن بی شکل (غیر متبلور) کاهش داد. انتقال الکترون-d- هایپو اکسیدهای فلز  به خاطر پایداری شیمیایی بالایشان، مقاومت خوب در برابر خوردگی، و تعامل و واکنش های قوی فلز و پشتیبان (پوشش) ، که می تواند فعالیت کاتالیست را افزایش دهد، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است.  اخیراً تلاش ها در  بر روی کاهش بارگذاری پلاتین بر روی الکترودها  و یا جایگزینی آن با مواد ارزانتر متمرکز شده است. آلیاژ های براساس Pd، بعنوان یک جایگزین امیدوار کننده برای کاتالیزور پلاتین به اثبات رسیده است.

Based on an experimental phenomenon that catalytic activity of Pt and Pd for oxygen reduction reaction

(ORR) changes with catalyst supports from C to TiO2, density function theory (DFT) was used to

elucidate the cause behind the difference in catalysis caused by catalyst supports. First, factors closely

associated with the first electron transfer of the ORR were assessed in the light of quantum chemistry.

Then intermediate (atomic oxygen, O) adsorption strength on the catalyst surface was calculated. The

results show that, in terms of minimum energy difference, the best orbital symmetry match, and the

maximum orbital overlap, TiO2 does bring about a very positive effect on catalysts Pd/TiO2 for the first

electron transfer of the ORR. Especially, TiO2 remarkably expands the space size of Pd/TiO2 HOMO orbital

and improves orbital overlap of Pd/TiO2 HOMO and O2 LUMO. The analysis of deformation density

and partial density of state shows that the strong interaction between Pt and Ti leads to a strong

adsorption of intermediate O on Pt/TiO2, but the strong interaction between Pd and surface O causes

positive net charge of Pd and a weak adsorption of intermediate O on Pd/TiO2. Thus, the ORR can

proceed more smoothly on Pd/TiO2 than Pt/TiO2 in every respect of maximum orbital overlap and rate

delay by intermediate O. The research also discloses that several factors lead to less activity of

TiO2-supported Pt and Pd catalysts than the C-supported ones for the ORR. These factors include the

poor dispersion of Pt and Pd particles on TiO2, poor electric conduction of TiO2 carrier itself, and bigger

energy difference between HOMO of TiO2-carried metallic catalysts and LUMO of O2 molecule due to

electrons deeply embedded in the semiconductor TiO2 carrier.

According to frontier molecular orbital theory[24], electron

transfer can smoothly proceeds between the highest

occupied molecular orbital (HOMO) of catalyst and the

lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of O2 as

their orbital symmetry matches each other, their frontier

molecular orbital share maxima overlap, and energy difference

between their frontier orbitals is small

enough[22,23,25]. If any one of the above three conditions

was not satisfied, the electron transfer would not take

place. For example, although the orbital symmetry of

Pt/C HOMO and O2 LUMO match each other very well,

the ORR cannot happen on the Pt/C until the electron

energy on the Pt/C HOMO is raised to the same level as

the electron energy on O2 LUMO by driving electrode

Pt/C potential toward the negative direction.