Le processus MTO, qui a été commercialisé pour la première fois en 2010, est un procédé catalytique de conversion du méthanol - qui est généralement fabriqué à partir de charbon, gaz naturel, biomasse, et Cie 2 -sur un catalyseur zéolithique SAPO-34. Il devient l'un des principaux flux de production d'oléfines légères, dont l'éthylène et le propylène, provenant de ressources non pétrolières.

L'un des défis majeurs du MTO est la désactivation rapide du catalyseur zéolitique en raison du dépôt de coke.

Dans les pratiques industrielles, une configuration réacteur-régénérateur à lit fluidisé est normalement utilisée afin de maintenir le fonctionnement continu, dans lequel de l'air ou de l'oxygène est généralement introduit pour brûler le coke déposé afin de restaurer l'activité du catalyseur dans le régénérateur. Cela implique la transformation des espèces de coke en CO 2 , une fraction substantielle de la ressource carbone étant convertie en gaz à effet de serre de faible valeur.

Un groupe de recherche dirigé par le professeur Ye Mao et le professeur Liu Zhongmin de l'Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l'Académie chinoise des sciences a régénéré un catalyseur désactivé dans le processus méthanol en oléfines (MTO) d'importance industrielle en transformant directement le coke déposé sur le catalyseur zéolitique en intermédiaires actifs plutôt que de le brûler en oxyde de carbone.

Ce travail a été publié dans Communication Nature le 4 janvier.

Il a été précédemment montré que le MTO suit le mécanisme du pool d'hydrocarbures, c'est-à-dire que les oléfines légères sont favorablement formées avec la participation d'espèces intermédiaires actives, autrement connu sous le nom d'espèces de pool d'hydrocarbures (HCP), pendant la réaction. Les HCP évolueront en espèces de coke qui désactiveront le catalyseur.

En utilisant des calculs de la théorie fonctionnelle de la densité (DFT) et de multiples techniques de spectroscopie, l'équipe a montré que les cations naphtaléniques, parmi les HCP étaient très stables dans les zéolites SAPO-34 à haute température, et le vapocraquage pourrait transformer de manière directionnelle les espèces de coke dans les zéolites SAPO-34 en espèces naphtaléniques à haute température.

Cette technologie permet non seulement de récupérer l'activité du catalyseur mais aussi de favoriser la formation d'oléfines légères grâce à l'effet synergique imposé par les espèces naphtaléniques.

Par ailleurs, les chercheurs ont vérifié cette technologie dans l'usine pilote de réacteur-régénérateur à lit fluidisé de DICP avec des opérations continues de type industriel, atteindre une sélectivité étonnamment élevée en oléfines légères de 85 % dans la réaction MTO et 88 % de CO et H précieux 2 avec CO négligeable 2 en régénération.

Cette technologie ouvre une nouvelle voie pour contrôler la sélectivité des produits via la régénération dans les procédés catalytiques industriels.