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Journal of the Mexican Chemical Society
versión impresa ISSN 1870-249X
J. Mex. Chem. Soc vol.53 no.4 Ciudad de México oct./dic. 2009
Article
Kinetic Study on Methanol Dehydration to Dimethyl Ether Applying Clinoptilolite Zeolite as the Reaction Catalyst
Maryam Kasaie1 and Morteza Sohrabi 2*
1 Chemical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Hafez Avenue, Tehran 15914, Iran.
2 Chemical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Hafez Avenue, Tehran 15914, Iran and Iran Academy of Sciences, Darband Street, Tehran 19717, Iran, Tel. (+98)21 64543155, Fax. (+98)2166405847. *Responsible author: sohrabi@aut.ac.ir.
Received June 7, 2009
Accepted January 25, 2010
Abstract
Dehydration of methanol to dimethyl ether (DME), using clinoptilolitezeolite as the reaction catalyst, within the temperature range of 300350 °C has been studied in a continuous fluidized bed reactor. The reactor was a cylindrical tube, 26 mm internal diameter and 0.5 m high, placed vertically in a furnace. The effects of some pertinent operating parameters, such as temperature, superficial gas velocity, catalyst's particle size, and methanol partial pressure, on the extent of dehydration reaction have been investigated. Two hydrodynamic models presented for bubbling fluidized bed reactors, i.e., Kunii Levenspiel (KL) as an example of three phase models and ElHalwagi ElRifai (HR) as an example of compartment models were applied to correlate the experimental data. It was determined that the mean absolute deviation between the experimental data and those predicted from KL model was lower than that observed in the case of HR model (19% and 70%, respectively). Among the operating parameters, partial pressure of methanol was found to have the highest impact on the process yield.
Key words: Methanol, Dimethyl ether; Clinoptilolite, Bubbling fluidized bed reactor, Kinetic model.
Resumen
Se describe un studio de la deshidratación de metanol que conduce a la formación del éter dimetílico (EDM) mediante catálisis con clinoptilolitazeolita, dentro del intervalo de temperatura de 300350 °C, en un reactor de cama fluidizada. Este último consistió en un tubo cilíndrico, de 26 cm de diámetro interno y 50 cm de alto, que fue colocado verticalmente en un horno. También se investigaron los efectos de algunos parámetros, tales como la temperatura, la velocidad del gas superficial, el tamaño de partícula del catalizador y la presión parcial del metanol, sobre el avance de la reacción de deshidratación. Se aplicaron dos modelos hidrodinámicos sobre el burbujeo en el reactor de cama fluidizada, con el fin de correlacionar los datos experimentales: (a) el modelo de Kunii Levenspiel (KL), como ejemplo de modelos de tres fases; y (b) el modelo de ElHalwagi ElRifai (HR), como un ejemplo de modelo de compartimento. Se determinó que la desviación absoluta media entre los datos experimentales y aquellos predichos por el modelo KL fue más baja que aquella observada mediante el modelo HR (19% y 70%, respectivamente). Se encontró que, entre los parámetros de operación, la presión parcial del metanol tuvo el mayor impacto sobre la eficiencia del proceso.
Palabras clave: Metanol, éter dimetílico, clinoptilolita, reactor cama fluidizada por burbujeo, modelo cinético.
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