a.Le simulazioni basate sul principio primo forniscono i criteri di stabilità e funzionalità degli intermedi organici confinati in nanocavità. b Trasformazione selettiva del coke in catalizzatore specifico ricco di specie naftaleniche, e miglioramento delle prestazioni MTO e dell'economia atomica implementato nella configurazione reattore-rigeneratore a letto fluido circolante. Credito:GAO Mingbin
Il processo MTO, che è stato commercializzato per la prima volta nel 2010, è un processo catalitico che converte il metanolo, che è tipicamente costituito da carbone, gas naturale, biomassa, e CO 2 —su un catalizzatore di zeolite SAPO-34. Sta diventando uno dei principali flussi per la produzione di olefine leggere, compresi etilene e propilene, da risorse non petrolifere.
Una delle maggiori sfide in MTO è la rapida disattivazione del catalizzatore zeolite a causa della deposizione di coke.
Nelle pratiche industriali, una configurazione reattore-rigeneratore a letto fluido viene normalmente utilizzata per mantenere il funzionamento continuo, in cui solitamente viene immessa aria o ossigeno per bruciare il coke depositato per ripristinare l'attività del catalizzatore nel rigeneratore. Ciò comporta la trasformazione delle specie di coke in CO 2 , con una frazione sostanziale della risorsa di carbonio che viene convertita in gas serra di basso valore.
Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Ye Mao e dal Prof. Liu Zhongmin del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia Cinese delle Scienze ha rigenerato il catalizzatore disattivato nel processo industriale metanolo-to-olefine (MTO) trasformando direttamente il coke depositato sul catalizzatore zeolite a intermedi attivi invece di bruciarlo in ossido di carbonio.
Questo lavoro è stato pubblicato in Comunicazioni sulla natura il 4 gennaio.
È stato precedentemente dimostrato che l'MTO segue il meccanismo del pool di idrocarburi, cioè le olefine leggere si formano favorevolmente con la partecipazione di specie intermedie attive, altrimenti note come specie di pool di idrocarburi (HCP), durante la reazione. Gli HCP si evolveranno in specie di coke che disattivano il catalizzatore.
Utilizzando calcoli della teoria del funzionale della densità (DFT) e tecniche di spettroscopia multipla, il team ha dimostrato che i cationi naftalenici, tra gli HCP erano altamente stabili all'interno delle zeoliti SAPO-34 ad alta temperatura, e lo steam cracking potrebbe trasformare direzionalmente le specie di coke nelle zeoliti SAPO-34 in specie naftaleniche ad alta temperatura.
Questa tecnologia non solo recupera l'attività catalitica ma favorisce anche la formazione di olefine leggere per l'effetto sinergico imposto dalle specie naftaleniche.
Per di più, i ricercatori hanno verificato questa tecnologia nell'impianto pilota del reattore-rigeneratore a letto fluido in DICP con operazioni continue di tipo industriale, ottenendo una selettività inaspettatamente alta per le olefine leggere dell'85% nella reazione MTO e dell'88% di CO e H . di valore 2 con CO . trascurabile 2 nella rigenerazione.
Questa tecnologia apre una nuova via per controllare la selettività dei prodotti attraverso la rigenerazione nei processi catalitici industriali.
