研究人员在甲醇制烯烃过程中再生失活催化剂

MTO工艺于2010年首次商业化，是一种催化工艺，可通过SAPO-34沸石催化剂将甲醇(通常由煤，天然气，生物质和CO 2制成)转化为甲醇。它正成为从非石油资源生产轻质烯烃(包括乙烯和丙烯)的主要物流之一。MTO中的主要挑战之一是由于焦炭沉积导致沸石催化剂的快速失活。

在工业实践中，通常使用流化床反应器-再生器配置以维持连续操作，其中通常输入空气或氧气以燃烧掉沉积的焦炭，以恢复再生器中的催化剂活性。这涉及将焦炭物质转化为CO 2，其中很大一部分碳资源都转化为低价值的温室气体。

由科学院大连化学物理研究所(DICP)的叶茂教授和刘忠民教授领导的研究小组通过直接转化工业上重要的甲醇制烯烃(MTO)工艺来再生失活催化剂。沉积在沸石催化剂上的焦炭成为活性中间体，而不是燃烧成碳氧化物。

这项工作于1月4日发表在《自然通讯》上。

先前已证明，MTO遵循烃池机制，即在反应过程中，轻质烯烃在活性中间体物种(也称为烃池物种(HCP))的参与下有利地形成。HCP将演变成使催化剂失活的焦炭物质。

通过使用密度泛函理论(DFT)的计算和多种光谱技术，研究小组表明，高温下，HCP中的萘阳离子在SAPO-34沸石中是高度稳定的，并且蒸汽裂解可将SAPO-34沸石中的焦炭物种定向转化为萘类在高温下。

由于萘类物质的协同作用，该技术不仅恢复了催化剂的活性，而且还促进了轻质烯烃的形成。

此外，研究人员在DICP的流化床反应器-再生器中试装置中通过与工业类似的连续操作验证了该技术，该装置在MTO反应中实现了意想不到的高轻烯烃选择性，选择性高达85%，有价值的CO和H 2几乎可以忽略不计2在再生中。

该技术为通过工业催化过程中的再生控制产品的选择性开辟了新的场所。

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