Las simulaciones basadas en el primer principio proporcionan los criterios de estabilidad y funcionalidad de los intermedios orgánicos confinados en nanocavidades. b Transformación selectiva de coque en catalizador rico en especies naftalénicas específicas, y mejora del rendimiento de MTO y economía de átomos implementada en la configuración del reactor-regenerador de lecho fluidizado circulante. Crédito:GAO Mingbin
El proceso MTO, que se comercializó por primera vez en 2010, es un proceso catalítico que convierte el metanol, que generalmente se hace a partir de carbón, gas natural, biomasa, y compañía 2 - sobre un catalizador de zeolita SAPO-34. Se está convirtiendo en una de las principales corrientes de producción de olefinas ligeras, incluyendo etileno y propileno, de recursos no petroleros.
Uno de los principales desafíos en MTO es la rápida desactivación del catalizador de zeolita debido a la deposición de coque.
En las prácticas industriales, normalmente se utiliza una configuración de reactor-regenerador de lecho fluidizado para mantener el funcionamiento continuo, en el que normalmente se introduce aire u oxígeno para quemar el coque depositado y restaurar la actividad del catalizador en el regenerador. Esto implica la transformación de especies de coque en CO. 2 , con una fracción sustancial del recurso de carbono que se convierte en gas de efecto invernadero de bajo valor.
Un grupo de investigación dirigido por el profesor Ye Mao y el profesor Liu Zhongmin del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China regeneraron un catalizador desactivado en el proceso industrialmente importante de metanol a olefinas (MTO) mediante la transformación directa del el coque depositado en el catalizador de zeolita a intermedios activos en lugar de quemarlo a óxido de carbono.
Este trabajo fue publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 4 de enero.
Anteriormente se demostró que MTO sigue el mecanismo de la piscina de hidrocarburos, es decir, las olefinas ligeras se forman favorablemente con la participación de especies intermedias activas, también conocidas como especies de piscinas de hidrocarburos (HCP), durante la reacción. Los HCP evolucionarán hacia especies de coque que desactivan el catalizador.
Mediante el uso de cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) y múltiples técnicas de espectroscopía, el equipo demostró que los cationes naftalénicos, entre los HCP fueron altamente estables dentro de las zeolitas SAPO-34 a alta temperatura, y el craqueo con vapor podría transformar direccionalmente las especies de coque en zeolitas SAPO-34 en especies naftalénicas a alta temperatura.
Esta tecnología no solo recupera la actividad catalizadora sino que también promueve la formación de olefinas ligeras debido al efecto sinérgico impuesto por las especies naftalénicas.
Es más, los investigadores verificaron esta tecnología en la planta piloto de reactor regenerador de lecho fluidizado del DICP con operaciones continuas de tipo industrial, lograr una selectividad de olefinas ligeras inesperadamente alta del 85% en la reacción de MTO y del 88% de CO y H valiosos 2 con CO insignificante 2 en regeneración.
Esta tecnología abre un nuevo espacio para controlar la selectividad de los productos a través de la regeneración en procesos catalíticos industriales.
