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

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。

本研究的目的是提出一种结合计算机化学和膜渗透理论的新型催化膜设计方法，将该方法应用于使用沸石催化膜的对二甲苯生产过程中，并基于理论设计结果开发催化膜。就是去做。今年，我们成功开发了一种新的非平衡介观蒙特卡罗方法软件，可以随机处理分子模拟中计算时间最多的原子间势。使用该软件，可以同时考虑催化反应以及渗透和扩散，并且可以估计使用催化剂膜的过程中的转化率和渗透系数，并与填充催化反应器进行性能比较。这也是可能的。目前，我们正在使用开发的程序寻找沸石催化剂膜比填充催化剂反应器更有利的反应系统，并以甲苯和甲醇合成二甲苯为例预测MFI硅沸石催化剂膜的性能。反应系统中，我们正在预测沸石膜的结构和厚度，并寻找能够最大化对二甲苯转化率的操作条件。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。