ACS Catal:ZSM-5上甲醇转化为烷烃催化剂失活机理
纳米技术 纳米 2021-03-09

在甲醇转化为烃类MTH(methanol-to-hydrocarbon)的过程中,甲醇分子的原位脱氢反应将生成甲醛分子,随后甲醛分子能够和烯烃、二烯烃、芳烃等有机分子反应导致催化剂失活。明尼苏达大学双城分校Aditya Bhan等报道了对这种经由甲醛的过程导致MHT过程中催化剂失活反应过程进行研究,具体对催化剂位点上的选择性消除、产率对催化剂的失活进行评估。

本文要点:

(1)

当在673 K温度中,HCHO、CH3OH的分压分别为0.2 kPa、12 kPa,当加入1 kPa丙烯作为共同进料分子,催化活性位点的选择性降低80 %;当加入甲苯作为共同进料,催化活性位点的选择性提高2倍;当加入1,3-丁二烯,选择性提高了150倍。以上结果说明,烯烃和甲醛的反应过程中不会导致催化剂失活,芳烃、二烯烃和甲醛的反应将导致催化剂失活。

(2)

二烯烃比芳烃更容易导致催化剂的失活,这是因为其中HCHO介导反应之间的区别导致,展示了二烯烃在经过HCHO中间体导致失活过程中起到关键作用。该结论与实验中的发现相符合,当提高供HCHO的气氛压力,位点选择性的损失现象将更加明显,说明相对于其他导致催化剂失活的效应,由甲醛导致的失活作用是更加主要的过程。

(3)

甲醛导致失活现象更加重要的原因在于,甲醛能够自发反应、或者与甲烷衍生物反应并导致催化剂失活。

由此,作者认为二烯烃、甲醛是导致催化剂失活的关键中间体物种,同时消除不饱和聚合物种、解释各种反应中间体与HCHO的反应次序能够提高催化剂在MTH反应中的寿命。

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参考文献

Brandon L. Foley, Blake A. Johnson, and Aditya Bhan*, Kinetic Evaluation of Deactivation Pathways in Methanol-to-Hydrocarbon Catalysis on HZSM-5 with Formaldehyde, Olefinic, Dieneic, and Aromatic Co-Feeds, ACS Catal. 2021, 11, 3628–3637

DOI: 10.1021/acscatal.0c05335

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05335


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