Verbundprojekt: Methanolsynthese durch C02-Hydrierung in einem maßgeschneiderten katalytischen Membranreaktor,Teilvorhaben: Katalysatorsynthese,Reaktorkonstruktion und C02-Hydrierung

Wir streben die Entwicklung einer maßgeschneiderten katalytischen Zeolithmembran an, die unter geeigneten Reaktionsbedingungen (P > 20 bar) für die Methanolsynthese aus CO2 eingesetzt werden kann. Die Vorteile der maßgeschneiderten katalytischen Membran gegenüber den noch nicht vollständig entwickelten kommerziellen Katalysatoren und Membranen sind: (1) Bei Zeolithen können wir das Verhältnis von Si zu Al einstellen. Der angereicherte Al-Zeolith begünstigt zwar die Hydrophilie der Membran, verringert aber ihre Stabilität. Daher sollte das Verhältnis von Si zu Al optimiert werden. (2) Der Katalysator für die CO2-Hydrierung zu Methanol kann maßgeschneidert werden, um seine katalytische Leistung zu maximieren und eine flexible Prozessgestaltung zu ermöglichen. Bisher wurden einige bekannte Metallkatalysatoren, d.h. Cu, Zn, Zr und andere Metalloxide, in dieser Reaktion eingesetzt. Andere mesoporöse Träger oder Promotoren können hinzugefügt/ersetzt werden, um die Metalldispersion, das Verhältnis von Cu+/Cu0 und Sauerstoffvakanzen zu erhöhen. Die genannten optimierten Parameter würden die bestmögliche katalytische Leistung ermöglichen. (3) Die Menge an Wasser, die sich auf der Zufuhrseite ansammelt, hängt vom Verhältnis zwischen der "CO2-Umsetzung über den Katalysator" und der "Wasserpermeationsrate der Zeolithmembran" ab. Es wurde berichtet, dass die Zeolithmembran deaktiviert werden könnte, wenn die Menge des angesammelten Wassers zu hoch ist. Eine zu niedrige Wasserkonzentration gewährleistet jedoch auch nicht die Porenblockierung, um das Entweichen von gasförmigen Komponenten in hoher Konzentration, d. h. H2, CO und CO2, zu verhindern. Indem wir die gesamte katalytische Membran selbst entwickeln, können wir den Prozess und das Design exakt abstimmen.