Reshaping the Role of CO2 in Propane Dehydrogenation: From Waste Gas to Platform Chemical

脱氢 丙烷 催化作用 甲烷 石油化工 化学工业 化学 化学反应 化学动力学 材料科学 化学工程 无机化学 有机化学 动力学 工程类 量子力学 物理
作者
Marco G. Rigamonti,Meera A. Shah,Thobani G. Gambu,Mark Saeys,Michiel Dusselier
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:12 (15): 9339-9358 被引量:13
标识
DOI:10.1021/acscatal.2c01374
摘要

The valorization of CO2 appeals to the chemical industry due to the reduction in greenhouse gas emissions and the ability to offer more renewable products. Propylene production is the second largest process in the chemical industry, and it strongly depends on fossil fuel feedstocks. Coupling CO2 reduction with propane dehydrogenation boosts conversion and produces CO, a valuable platform chemical currently synthesized by fossil-methane reforming. In this work, (i) we demonstrate the environmental benefits of coupling CO2 with a life-cycle assessment under industrial conditions, potentially reducing emissions by 3 tCO2-eq per ton of propylene produced. (ii) We screen supported catalytic materials─both known and novel─with a focus on propane and CO2 reaction mechanisms under industrial reaction conditions of 400–700 °C and pressures of 1–6 barg (redox: V, Galinstan, In, Mo, Mn, Bi, Sb, Ta; nonredox: Cr, Ga, co, Al, Zn, Au, Zr, Ag, W, La, Cu; and some alloy combinations). We evaluate each material under the kinetic regime, and we quantify reaction, side reaction, and deactivation kinetics (coking, cracking, and dry-reforming), as well as the regeneration ability. We then classify them based on their dominant mechanisms (direct CO2 assistance or indirect with H2 via reverse water gas shift) and identify each catalyst's strengths and weaknesses. Finally, (iii) we correlate our database of experimental results of 22 active metals/metal oxides with the Tamman temperature and density functional theory (DFT)-based oxygen vacancy formation energies. We discovered that oxygen mobility plays a crucial role in the kinetics of reoxidation with CO2 and the overall balance of active sites related to dehydrogenation and reoxidation.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
dian完成签到,获得积分10
刚刚
吴彦祖发布了新的文献求助30
刚刚
1秒前
犄角旮旯发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
chai发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
嘻嘻哈哈应助shinn采纳,获得10
3秒前
清脆的萍发布了新的文献求助10
3秒前
Lucas应助farewell采纳,获得10
3秒前
3秒前
摩卡发布了新的文献求助10
4秒前
雪山飞龙发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
研究牲完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
自行设置发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
成太完成签到,获得积分10
6秒前
舒适寒松完成签到,获得积分10
6秒前
浪子发布了新的文献求助10
7秒前
鹅鹅鹅完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
所所应助chai采纳,获得10
8秒前
9秒前
星辰大海应助摩卡采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
成太发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
自行设置完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
CodeCraft应助鹅鹅鹅采纳,获得10
11秒前
11秒前
12秒前
Jasper应助魔幻的雁兰采纳,获得10
13秒前
奥特波顿发布了新的文献求助20
13秒前
谷谷发布了新的文献求助30
13秒前
MiPha完成签到,获得积分10
14秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Lewis’s Child and Adolescent Psychiatry: A Comprehensive Textbook Sixth Edition 2000
Wolffs Headache and Other Head Pain 9th Edition 1000
Continuing Syntax 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 510
Austrian Economics: An Introduction 400
中国公共管理案例库案例《一梯之遥的高度》 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6226625
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8051579
关于积分的说明 16788825
捐赠科研通 5309988
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2828543
邀请新用户注册赠送积分活动 1806310
关于科研通互助平台的介绍 1665150