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二甲醚(Dimethyl ether,简称DME)是一种重要的有机化工原料和中间体,广泛应用于燃料、气雾剂、发泡剂、制冷剂等方面,被誉为“21世纪的清洁燃料”。近年来,DME的合成研究受到人们密切关注。目前,工业上主要通过合成气法制备DME,但催化重整制合成气的反应温度高达800℃,能量消耗高,CO2排放量大。基于实验室前期开发的甲烷非合成气法制DME新工艺,该工艺具有甲烷转化率高、能耗低、C02排放少的优点,本文重点研究了溴甲烷水解制备二甲醚的新型催化剂和工艺条件。论文在自制的固定床反应器上,首先考察了载体类型、分子筛硅铝比、金属氧化物活性组份及负载量等因素对催化剂活性的影响。研究发现,负载型催化剂活性比空白载体显著提高,HZSM-5负载型催化剂效果最明显,负载Zno、MnO2、CuO等金属氧化物催化剂活性较高,50wt%-ZnO/HZSM-5(SiO2/Al2O3=60)催化效果最好。接着考察了催化剂的制备方法、焙烧温度和焙烧时间对催化剂活性的影响,发现化学沉淀法效果最好,较好的焙烧条件为550℃下焙烧5h。然后,在ZnO/HZSM-5(SiO2/Al2O3=60)催化剂上,考察了反应温度和H2O/CH3Br摩尔比等工艺条件对反应的影响。结果表明,随着反应温度升高,溴甲烷转化率和甲醇选择性都增加,DME选择性降低；随着H2O/CH3Br摩尔比增大,溴甲烷转化率和DME选择性都下降,甲醇选择性提高；在优化的反应条件下,以50wt%-ZnO/HZSM-5(SiO2/Al2O3=60)为催化剂,反应温度为180℃,H2O/CH3Br摩尔比为1.2/1.0,CH3Br的质量空速为1.18h-1,溴甲烷转化率为56.5%,DME和甲醇的选择性分别为90.4%和9.6%。论文还进行了催化剂的稳定性测试,催化剂在反应6.5h时出现失活现象,通氧气焙烧后,失活催化剂可再生循环使用。BET、XRD、EDS以及TG-DSC等表征测试表明,催化剂的失活主要与活性组份ZnO部分转化成溴化锌及催化剂表面积碳有关。最后,初步探讨了ZnO/HZSM-5催化溴甲烷制DME的反应机理。通过CD3OD同位素示踪实验、水解与无水对比实验等论证了甲醇是其反应中间体,第一步溴甲烷水解合成甲醇,第二步生成DME主要有两种途径：甲醇脱水反应和甲醇与溴甲烷反应。还初步探讨了ZnO/HZSM-5的作用,通过对比HZSM-5及其负载型催化剂对溴甲烷水解的活性,以及通过NH3-TPD分析它们的表面酸性,初步认为,溴甲烷水解生成甲醇的活性中心在ZnO活性位上,甲醇脱水的活性中心主要在HZSM-5活性位上,ZnO/HZSM-5具有双功能作用,是一种双功能催化剂。