Descrizione del progetto
Modelli multiscala miglioreranno la nostra capacità di ottenere idrocarburi validi dal metanolo
Il metanolo è un combustibile agglomerato, precursore di validi prodotti chimici. Può essere prodotto da una varietà di materie prime tra cui carbone, biomassa, biogas e persino CO2 dalle emissioni industriali. Il metanolo può sostituire i combustibili fossili come precursore di idrocarburi validi, offrendo una via verso combustibili e prodotti chimici più sostenibili. Il processo metanolo-idrocarburi (MTH) esiste dagli anni ’70, ma è stato implementato industrialmente solo nell’ultimo decennio. Deve ancora superare sfide tecniche tra cui la formazione di coke, un residuo solido che inibisce i processi di reazione. Il progetto EMPaTHY, finanziato dall’UE, utilizzerà la modellizzazione computazionale multiscala per comprendere meglio il meccanismo di formazione del coke nel processo MTH per ridurre al minimo o eliminare la sua comparsa.
Obiettivo
The methanol-to-hydrocarbon (MTH) process is a versatile catalytic process that are gradually playing a more important role in the economy. However, an important factor that is inhibiting the profitability of MTH is accumulation of coke in the pores of the catalyst during operations. To reduce or eliminate the coke formation during MTH operations, it is necessary to have a detailed mechanistic insight into its cause of formation. In this proposal, I will achieve this insight through a computational modelling strategy. I will study the mechanism of the MTH process at various time- and length scales, using various computational methodologies. I will use computational fluid dynamics (CFD) to study the fluid flow at the reactor scale and the diffusion in the macropores. I will use kinetic Monte Carlo (kMC) and molecular dynamics (MD) to study the diffusion in the meso- and micropores. Finally, I will use density functional theory (DFT) to study the reactions at the active sites. The processes studied at the various length scales will be coupled together through a multiscale methodology.
Multiscale modelling has steadily evolved over the past decade, but the concept is still at the proof-of-principle stage where the methodology has been demonstrated for simple test systems such as CO oxidation. The methodologies that will provide data to the multiscale simulation, CFD, kMC, MD, and DFT have all reached a high level of maturity. Now is the right moment to use a multiscale methodology to couple these methodologies together and solve the problem of coke formation in the MTH process.
The potential outcomes are the following: 1) an understanding of how coke is formed in the MTH process; 2) a larger acceptance in the catalysis community to use multiscale modelling in the design of new catalysts; and 3) tighter interdisciplinary collaborations.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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MSCA-IF-EF-ST -Coordinatore
20133 Milano
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