Conversion of CO2 to higher alcohols

I rapporten framgår det en termodynamisk analys för reverse water gas shift med att sammanmata etanol för att undvika det långsammaste steget i reaktionen för att producera högre alkoholer. Ifrån ett termodynamiskt perspektiv, verkar det möjligt att utgå ifrån reverse water gas shift för att producera högre alkoholer vid 100 bar med en temperatur på 300C . Reaktionen är exotermisk, vilket gynnas av det låga temperaturer och det rekommenderas höga tryck p.g.a. en mol kontraktion. Jämviktshalterna var låga, det föreslås att ta bort vatten ifrån jämvikten. I den matematiska modellen utgick det ifrån en kedja-reaktion för att producera högre alkoholer med reverse water gas shift i processförhållanden på 10–200 bar. I modellen utfördes en senstivty-analysis för jämvikten på tryck och vattenborttagning. Genom att ta bort vatten ifrån jämvikten låg CO2 utbytet kring 95% vid 200 bar även vid låga tryck som 10 bar. Inom CO2 hydrering till högre alkoholer är det begränsat med data och reaktionsmekanismen bakom reaktionen är inte riktigt förstådd. Experimentella försök krävs för att få en mer ökad förståelse. I modellen beskrevs CO2 hydrering och resterande reaktioner som en funktion av en sigmoid. Inom litteraturstudien kom det fram till att det fanns ingen kommersiell tillgänglig membran förtillfället för att ta bort vatten inom krävande process förhållanden. Tekniken ser dock lovande ut. In this work, a thermodynamic analysis for CO2 hydrogenation by co-feeding ethanol to higher alcohols was performed with the HSC software package. The results suggested a high pressure and a low temperature for the reaction. However, it yielded low equilibrium compositions for the higher alcohols even at a high pressure of 100 bar at 300C . Increasing the equilibrium compositions for the higher alcohols can be done by removing water. A mathematical model was used to analyse the rate-limiting step in a process for the production of higher alcohols from CO2. In this process, reverse water gas shift (RWGS) reaction was used to convert CO2 to CO, subsequently, the obtained CO reacts with ethanol and hydrogen to produce higher alcohols directly. The mathematical model was developed in MATLAB to simulate how the reaction could behave by feeding CO2, H2 and ethanol at different pressures ranging from 10-200 bars. The water removal effect on the equilibrium is measured in terms of CO2 conversion by achieving 95% for removing water. The results indicated that the process can be used to convert CO2 to higher alcohols and at a lower pressure. The limiting factor for CO2 hydrogenation is the reaction mechanism, it’s an urgent problem for the development of the catalysts. In this model it was assumed to be a logistic function. The conversion of CO2 into higher alcohols is an important problem that is required to be addressed by more experimental verifications to understand the mechanism. The literature review shows that there is no available membrane for removal of water for the process currently, due to the harsh process conditions, mainly because of the membrane stability. However, membrane technology is a promising method for separation of water/organic mixtures that can be studied further in the future