Conocimientos mecánicos sobre la supresión del coque en el proceso de metanol a olefinas a través del dopaje de CeO2...

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• El proceso de metanol a olefinas (MTO) es crucial para convertir el metanol en olefinas ligeras.
• La formación de coque es un desafío importante, que conduce a la desactivación del catalizador y a una reducción de la eficiencia en los procesos de MTO.
• El SAPO-34 es un catalizador ampliamente utilizado, pero su estabilidad y selectividad pueden mejorarse aún más.

Objetivo del estudio:

• Investigar el papel mecanicista del óxido de cerio (CeO2) en la mejora del rendimiento de SAPO-34 para el proceso MTO.
• Aclarar cómo la incorporación de CeO2 mitiga la formación de coque y mejora la durabilidad del catalizador.
• Correlacionar las modificaciones estructurales y químicas con la mejora de la actividad catalítica y la selectividad.

Principales métodos:

• Integración de las pruebas catalíticas experimentales con las simulaciones de dinámica molecular.
• Caracterización de las propiedades del catalizador utilizando técnicas como la difracción de rayos X (XRD), la espectroscopia infrarroja de transformación de Fourier (FT-IR), el microscopio electrónico de barrido de emisión de campo (FESEM) y la desorción programada a temperatura del amoníaco (NH3-TPD).
• Análisis de los precursores de coque (intermedios CHO-θ) y de los mecanismos de eliminación del coque (activación del CO2, reacción de Boudouard).

Principales resultados:

• Las simulaciones de MD revelaron que CeO2 suprime la formación intermedia de CHO-θ y mejora la eliminación de coque.
• Los ensayos catalíticos demostraron una mejor durabilidad del catalizador (hasta 600 minutos) y una alta selectividad de las olefinas totales (hasta un 83,9%).
• La incorporación de CeO2 condujo a una reducción del tamaño de la cristalina, un aumento de la mesoporosidad y una distribución óptima del sitio ácido.

Conclusiones:

• La incorporación de CeO2 mejora significativamente la eficiencia catalítica, la selectividad y la estabilidad operativa de SAPO-34 en el proceso MTO.
• El estudio proporciona nuevos conocimientos mecánicos sobre las vías de mitigación del coque facilitadas por CeO2.
• El catalizador SP-Ce desarrollado es prometedor como material de vanguardia para aplicaciones industriales de MTO.