計算機化学を利用した高選択性ゼオライト触媒膜の理論設計と開発

利用计算机化学理论设计和开发高选择性沸石催化剂膜

• 批准号: 12450307
• 负责人: 高羽 洋充
• 金额: $ 9.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12450307/
• 关键词: 計算機化学; 無機膜; 触媒膜; 非平衡系メソスコピック・モンテカルロ法; ゼオライト膜; キシレン合成; 分子動力学法; 反応; 計算機化学; 無機膜; 触媒膜; 非平衡系メソスコピック・モンテカルロ法; ゼオライト膜; キシレン合成; 分子動力学法; 反応

本研究の目的は計算機化学と膜透過理論を組み合わせた新しい触媒膜の設計方法論を提案するとともに、その方法論をゼオライト触媒膜によるパラキシレン生成プロセスに適用し、理論設計結果に基づいた触媒膜の開発を行うことである。本年度は、分子シミュレーションにおいて計算に最も時間を要する原子間ポテンシャルを確率論的に取り扱うことができる新規非平衡系メソスコピック・モンテカルロ法ソフトウエアの開発を行い成功した。このソフトウエアでは、透過・拡散とともに触媒反応も同時に考慮することが可能であり、触媒膜を用いたプロセスでの転化率や透過係数を推定するとともに、充填型触媒反応器との性能比較を行うことも可能である。現在、開発されたプログラムを用いて、ゼオライト触媒膜が充填型触媒反応器よりも有利になるような反応系の探索、およびトルエンとメタノールからのキシレン合成を例にとりMFIシリカライト触媒膜の性能予測、およびこの反応系においてパラキシレン転化率を最大にするようなゼオライト膜構造や膜厚の予測、および操作条件の探索を行っている。来年度はこれら理論計算の結果に基づき実際の触媒膜の開発を行う予定である。

这项研究的目的是提出一种新的催化剂膜设计方法，该方法将计算机化学和膜渗透理论结合在一起，并将这种方法应用于使用沸石催化剂膜的偏轴甲基形成过程，并根据理论设计结果开发催化剂膜。今年，我们成功地开发了一种新的非平衡性介质蒙特卡洛方法软件，该软件可以处理原子间潜力，这需要以概率方式计算分子模拟的时间最多。该软件还可以同时考虑催化反应，以及渗透和扩散，并且可以使用催化剂膜在过程中估算过程中的转化和渗透率系数，并将性能与包装的催化反应器进行比较。 Currently, using the developed program, we are searching for a reaction system in which the zeolite catalyst membrane is advantageous over a packed catalytic reactor, and predicting the performance of the MFI silicalite catalyst membrane, using the example of xylene synthesis from toluene and methanol, as well as predicting the zeolite membrane structure and film thickness to maximize the paraxylene conversion in this reaction system, and searching for工作条件。明年，我们计划根据这些理论计算的结果开发实际的催化剂膜。