Cavità

Oct 23, 2023

Scienza Cina Press

immagine: Gli intermedi di reazione confinati e le specie di coke nel microambiente della cavità della zeolite, le vie di reazione preferenziali nella complessa rete di reazione, la disattivazione del catalizzatore e la diffusione delle molecole si uniscono nella conversione del metanolo controllata dalla cavità e guidano l'evoluzione dinamica della reazione MTO.vedere di più

Credito: ©Science China Press

Il processo da metanolo a olefine (MTO), un percorso innovativo ed efficiente per la produzione di olefine tramite risorse non petrolchimiche, ha ottenuto uno sviluppo e un'applicazione di successo nell'industria e ha attirato l'attenzione della chimica C1 e della catalisi della zeolite nella ricerca fondamentale. Il Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) ha sviluppato la tecnologia DMTO in grado di produrre olefine dal carbone attraverso il metanolo, che ha ottenuto un notevole successo in termini di reddito economico e innovazione tecnologica, lanciando una nuova era di produzione sostenibile di olefine da risorse non petrolifere. Da allora, DICP ha creato la seconda e la terza generazione del processo DMTO (DMTO-II e DMTO-III), che stanno diventando le rotte più importanti per la produzione di etene e propene in Cina. Al fine di mantenere la competitività e la sostenibilità dell’industria emergente della chimica del carbone, la comprensione completa e approfondita dei fondamenti e dei principi di controllo selettivo del processo di reazione catalitica deve essere continuamente approfondita per supportare lo sviluppo di nuovi materiali catalitici e tecniche di processo.

I catalizzatori a setaccio molecolare, in particolare per la zeolite a cavità con apertura a pori piccoli, il microambiente complesso che incorpora la struttura a cavità, hanno mostrato caratteristiche e vantaggi dimostrabili nella selettività della forma della reazione MTO. Questo complesso ambiente catalitico ha causato grandi differenze nella distribuzione del prodotto, nella disattivazione del catalizzatore e nella diffusione molecolare, rivelando la conversione del metanolo controllata dalla cavità su un anello a otto membri (8-MR) e un catalizzatore zeolitico di tipo cavità.

Nella recente revisione pubblicata su National Science Review, il gruppo di ricerca guidato dai Proff. LIU Zhongmin e WEI Yingxu (del National Engineering Research Center of Lower-Carbon Catalysis Technology, DICP, CAS) hanno riassunto il principio del controllo della cavità nella reazione da metanolo a olefine. Il comportamento della reazione di conversione del metanolo controllata dalla cavità, la formazione controllata dalla cavità delle specie del pool di idrocarburi e del percorso di reazione, la disattivazione del catalizzatore controllato dalla cavità e il comportamento di diffusione e le strategie controllate ispirate sono esaminati come segue.

Comportamento della reazione MTO controllata dalla cavità : La struttura e le dimensioni della cavità controllano direttamente la distribuzione del prodotto, la disattivazione del catalizzatore e la diffusione molecolare. Gli autori hanno esaminato le differenze nel comportamento della reazione e nella distribuzione del prodotto nella conversione del metanolo catalizzata dai tipici catalizzatori zeolitici 8-MR e di tipo cavità con dimensioni dei pori simili ma struttura della cavità diversa. Comprendere il comportamento della reazione MTO controllata dalla cavità contribuirebbe a stabilire la selettività della forma dei materiali zeolitici.

Intermedi di reazione controllati dalla cavità e vie di reazione : Lo speciale microambiente catalitico della zeolite a cavità varia gli intermedi di reazione e i percorsi di reazione nel processo di reazione MTO. Questo speciale microambiente catalitico guida l'evoluzione dinamica della reazione MTO. Gli autori hanno esposto l'effetto controllato dalla cavità derivante dalla generazione di specie di pool di idrocarburi e il percorso di reazione dominante della generazione di olefine nella complessa rete di reazioni.

Formazione di coke controllata dalla cavità e disattivazione del catalizzatore : Gli autori hanno riassunto la modalità di deposizione e disattivazione delle specie di coke in SAPO-34, inclusa la scoperta delle specie di adamantano a bassa temperatura, l'identificazione di precursori chiave durante l'evoluzione del polimetilbenzene in polimetilnaftalene e il meccanismo proposto della modalità di crescita tramite passaggio della gabbia di idrocarburi policiclici aromatici. Successivamente sono state discusse le differenze nelle specie di coke e nei meccanismi di disattivazione dei catalizzatori zeolitici con diversa struttura della cavità.