Cavité

Oct 23, 2023

Science Chine Presse

image : Les intermédiaires de réaction confinés et les espèces de coke dans le microenvironnement de la cavité zéolitique, les voies de réaction préférentielles dans le réseau réactionnel complexe, la désactivation du catalyseur et la diffusion des molécules se joignent à la conversion du méthanol contrôlée par la cavité et conduisent l'évolution dynamique de la réaction MTO.Voir plus

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Le procédé méthanol-oléfines (MTO), une voie innovante et efficace pour la production d'oléfines via des ressources non pétrochimiques, a connu un développement et une application réussis dans l'industrie et a attiré l'attention de la chimie C1 et de la catalyse zéolitique dans la recherche fondamentale. L'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) a développé la technologie DMTO capable de produire des oléfines à partir du charbon grâce au méthanol, ce qui a connu un succès considérable en termes de revenus économiques et d'innovation technologique, ouvrant ainsi une nouvelle ère de fabrication durable d'oléfines à partir de ressources non pétrolières. Depuis lors, DICP a créé les deuxième et troisième générations du procédé DMTO (DMTO-II et DMTO-III), qui deviennent les principales voies de production d'éthène et de propène en Chine. Afin de maintenir la compétitivité et la durabilité de l'industrie chimique émergente du charbon, la compréhension complète et approfondie des principes fondamentaux et des principes de contrôle sélectif du processus de réaction catalytique doit être continuellement approfondie pour soutenir le développement de nouveaux matériaux catalytiques et de nouvelles techniques de traitement.

Les catalyseurs à tamis moléculaire, en particulier pour la zéolite de type cavité à petite ouverture de pores, le microenvironnement complexe intégrant la structure de type cavité, ont présenté des caractéristiques et des avantages démontrables en termes de sélectivité de forme de la réaction MTO. Cet environnement catalytique complexe a provoqué de grandes différences dans la distribution des produits, la désactivation du catalyseur et la diffusion moléculaire, révélant la conversion du méthanol contrôlée par la cavité sur un cycle à huit chaînons (8-MR) et un catalyseur zéolitique de type cavité.

Dans la récente revue publiée dans National Science Review, l'équipe de recherche dirigée par les professeurs. LIU Zhongmin et WEI Yingxu (du Centre national de recherche en ingénierie sur la technologie de catalyse à faible teneur en carbone, DICP, CAS) ont résumé le principe contrôlé par cavité dans la réaction du méthanol aux oléfines. Le comportement de la réaction de conversion du méthanol contrôlé par la cavité, la formation contrôlée par la cavité des espèces de pool d'hydrocarbures et la voie de réaction, le comportement de désactivation et de diffusion du catalyseur contrôlé par la cavité et les stratégies contrôlées inspirées sont passés en revue comme suit.

Comportement de réaction MTO contrôlé par la cavité : La structure et la taille de la cavité contrôlent directement la distribution du produit, la désactivation du catalyseur et la diffusion moléculaire. Les auteurs ont examiné les différences de comportement réactionnel et de distribution des produits lors de la conversion du méthanol catalysée par des catalyseurs zéolitiques typiques de type 8-MR et à cavité avec une taille de pores similaire mais une structure de cavité différente. Comprendre le comportement réactionnel du MTO contrôlé par cavité contribuerait à l’établissement de la sélectivité de forme des matériaux zéolitiques.

Intermédiaires de réaction contrôlés par cavité et voies de réaction : Le microenvironnement catalytique spécial de la zéolite de type cavité fait varier les intermédiaires de réaction et les voies de réaction dans le processus de réaction MTO. Ce microenvironnement catalytique spécial entraîne l’évolution dynamique de la réaction MTO. Les auteurs ont exposé l'effet contrôlé par la cavité résultant de la génération d'espèces de pool d'hydrocarbures et le chemin de réaction dominant de la génération d'oléfines dans le réseau réactionnel complexe.

Formation de coke contrôlée par cavité et désactivation du catalyseur : Les auteurs ont résumé le mode de dépôt et de désactivation des espèces de coke dans SAPO-34, y compris la découverte d'espèces adamantane à basse température, l'identification de précurseurs clés au cours de l'évolution du polyméthylbenzène en polyméthylnaphtalène et le mécanisme proposé pour le mode de croissance par passage en cage de hydrocarbures aromatiques polycycliques. Ensuite, les différences entre les espèces de coke et les mécanismes de désactivation des catalyseurs zéolitiques avec différentes structures de cavité ont été discutés.