得益于密歇根大学工程师设计的新型化学反应器,一种用天然气制造塑料、粘合剂、地毯纤维、家用清洁剂等重要成分的新方法可以将后石油经济中的制造成本降低数百万美元。
该反应器产生丙烯,这是一种主力化学品,也用于制造多种工业化学品,包括汽车软管和密封件以及蓝色防护手套中使用的丁腈橡胶成分。目前使用的大部分丙烯来自炼油厂,将其作为精炼副产品收集原油变成汽油。
随着石油和汽油不再流行,取而代之的是天然气、太阳能和风能如果没有新的生产方法,丙烯和其他石油衍生产品的产量可能会低于当前的需求。
从页岩中提取的天然气是原油丙烯的一种潜在替代品。它富含丙烷,它与丙烯非常相似,足以成为一种有前途的前体材料,但目前用天然气制造丙烯的方法仍然太低效,无法弥补供需差距。
马丁刘易斯珀尔学院化学工程教授、该研究的通讯作者 Suljo Linic 表示:“将丙烷经济地转化为丙烯非常困难。”发表在科学。
“你需要加热该反应来驱动它,而标准方法需要非常高的温度才能产生足够的丙烯。在这些温度下,你不仅会得到丙烯,还会得到固体碳沉积物和其他损害催化剂的不良产物。在反应器中,我们需要经常烧掉固体碳沉积物,这使得该过程效率低下。”
研究人员的新型反应器系统通过将丙烷分离成丙烯和氢气,有效地从页岩气中生产丙烯。它还为氢气提供了一条出路,改变丙烷浓度和反应产物之间的平衡,从而可以生产更多的丙烯。一旦分离,氢气也可以安全地从丙烷中燃烧掉,将反应器加热到足以加速反应,而不会产生任何不需要的化合物。
这种分离是通过反应器的嵌套中空纤维膜管实现的。最里面的管子由将丙烷分解成丙烯和氢气的材料制成。虽然管道将大部分丙烯保留在最内室中,但氢气可以通过材料膜层中的孔逸出到外室中。在那个房间里,氢气通过混合精确量的氧气来控制燃烧。因为氢气可以在内部燃烧
反应堆并且可以在更高的丙烷压力下运行,该技术可以让工厂在不安装额外加热器的情况下用天然气生产丙烯。一座年产 50 万吨的工厂丙烯与其他方法相比,每年可节省高达 2350 万美元页岩气,根据研究人员的估计。这些节省是燃烧反应中产生的氢气而不是其他燃料所节省的运营费用的基础上的。
更多信息:Rawan Almallahi 等人,通过共同设计催化剂/膜系统克服丙烷脱氢的局限性,科学(2024)。DOI:10.1126/science.adh3712。www.science.org/doi/10.1126/science.adh3712引文
:用天然气制造塑料和橡胶原料时,新型反应器可以节省数百万美元(2024 年,3 月 21 日)检索日期:2024 年 3 月 21 日来自 https://techxplore.com/news/2024-03-reactor-millions-ingredients- Plastics-rubber.html
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