Koolwaterstoffen vormen, onder de vorm van plastics en brandstoffen, een integraal onderdeel van ons dagelijks leven. Het zeoliet gekatalyseerde oxygenates to liquids (OTL) proces is the belangrijkste stap in de transformatie van aardgas, kool of biomassa in synthetische brandstoffen en chemicaliën na initiële reforming en daaropvolgende zuurstofbevattende koolwaterstoffen synthese. Zuurstofbevattende koolwaterstoffen kunnen omgezet worden in olefines of benzine, afhankelijk van de gebruikte katalysator.
Allereerst wordt een Single-Event MicroKinetic (SEMK) model ontwikkeld voor OTL op ZSM-5, gebruikmakend van het aromatisch koolwaterstof pool mechanisme. Het reactienetwerk werd bepaald in de vorm van elementaire stappen, gebaseerd op verkregen producten tijdens het metingen in het intrinsiek kinetisch regime en inzicht verkregen via isotopische labeling experimenten. Pre-exponentiële factoren voor verschillende reactiefamilies werden berekend, met activeringsenergieën en protoneringsenthalpiën bepaald via modelregressie aan experimentele data.
Vervolgens werd het SEMK model toegepast op een katalysator die meer geschikt is voror de productie van brandstofkwaliteit olefines, i.e. ZSM-23. Reactiepadanalyse toont aan dat de aromatische koolwaterstof pool onderdrukt wordt op ZSM-23 in vergelijking met ZSM-5 en dat de alkeen homologeringscyclus de dominante route is voor de vorming van lichte olefines.
Tot slot wordt het SEMK model geïmplementeerd in een eendimensionale industriële vast bed adiabatische reactor voor zowel ZSM-5 als ZSM-23 waarbij rekening gehouden wordt met transportlimitaties op industriële schaal.
| |