Het MTO-proces, die voor het eerst werd gecommercialiseerd in 2010, is een katalytisch proces waarbij methanol wordt omgezet, dat meestal wordt gemaakt van steenkool, natuurlijk gas, biomassa, en co ₂ — over een zeolietkatalysator SAPO-34. Het wordt een van de belangrijkste stromen voor de productie van lichte olefinen, inclusief ethyleen en propyleen, uit niet-oliebronnen.

Een van de grootste uitdagingen in MTO is de snelle deactivering van de zeolietkatalysator als gevolg van de cokesafzetting.

In industriële praktijken, een wervelbedreactor-regeneratorconfiguratie wordt normaal gesproken gebruikt om de continue werking te handhaven, waarin gewoonlijk lucht of zuurstof wordt toegevoerd om de afgezette cokes te verbranden om de katalysatoractiviteit in de regenerator te herstellen. Dit omvat de transformatie van cokessoorten naar CO ₂ , waarbij een aanzienlijk deel van de koolstofbron wordt omgezet in laagwaardig broeikasgas.

Een onderzoeksgroep onder leiding van prof. Ye Mao en prof. Liu Zhongmin van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academy of Sciences regenereerde gedeactiveerde katalysator in het industrieel belangrijke methanol-to-olefins (MTO)-proces door de cokes afgezet op de zeolietkatalysator tot actieve tussenproducten in plaats van het af te branden tot koolstofoxide.

Dit werk is gepubliceerd in Natuurcommunicatie op 4 januari.

Eerder werd aangetoond dat MTO het mechanisme van de koolwaterstofpool volgt, d.w.z. de lichte olefinen worden gunstig gevormd met de deelname van actieve intermediaire soorten, ook wel bekend als koolwaterstofpoolsoorten (HCP's), tijdens de reactie. De HCP's zullen evolueren tot cokessoorten die de katalysator deactiveren.

Door gebruik te maken van dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT) berekeningen en meervoudige spectroscopietechnieken, het team toonde aan dat naftaleenkationen, onder HCP's waren zeer stabiel binnen SAPO-34-zeolieten bij hoge temperatuur, en stoomkraken zou de cokessoorten in SAPO-34-zeolieten bij hoge temperatuur kunnen transformeren in naftaleensoorten.

Deze technologie herstelt niet alleen de katalysatoractiviteit, maar bevordert ook de vorming van lichte olefinen dankzij het synergische effect dat wordt veroorzaakt door naftaleensoorten.

Verder, de onderzoekers hebben deze technologie geverifieerd in de proeffabriek van de wervelbedreactor-regenerator in DICP met industriële continue bewerkingen, het bereiken van een onverwacht hoge selectiviteit voor lichte olefinen van 85% in de MTO-reactie en 88% waardevolle CO en H ₂ met verwaarloosbare CO ₂ bij regeneratie.

Deze technologie opent een nieuwe mogelijkheid om de selectiviteit van producten te regelen via regeneratie in industriële katalytische processen.