由於密西根大學工程師設計的新型化學反應器,一種用天然氣製造塑膠、黏合劑、地毯纖維、家用清潔劑等重要成分的新方法可以將後石油經濟中的製造成本降低數百萬美元。
反應器產生丙烯,這是一種主力化學品,也用於製造多種工業化學品,包括汽車軟管和密封件以及藍色防護手套中使用的丁腈橡膠成分。目前使用的丙烯大多來自煉油廠,將其作為精煉副產品收集原油變成汽油。
隨著石油和汽油不再流行,取而代之的是天然氣、太陽能和風能如果沒有新的生產方法,丙烯和其他石油衍生產品的產量可能會低於目前的需求。
從頁岩中提取的天然氣是原油丙烯的潛在替代品。它富含丙烷,它與丙烯非常相似,足以成為一種有前途的前驅材料,但目前用天然氣製造丙烯的方法仍然太低效,無法彌補供需差距。
馬丁劉易斯珀爾學院化學工程教授、該研究的通訊作者 Suljo Linic 表示:“將丙烷經濟地轉化為丙烯非常困難。”發表在科學。
「你需要加熱該反應來驅動它,而標準方法需要非常高的溫度才能產生足夠的丙烯。在這些溫度下,你不僅會得到丙烯,還會得到固體碳沉積物和其他損害催化劑的不良產物。在反應器中,我們需要經常燒掉固體碳沉積物,這使得該過程效率低。
研究人員的新型反應器系統透過將丙烷分離成丙烯和氫氣,有效地從頁岩氣中生產丙烯。它也為氫氣提供了一條出路,改變丙烷濃度和反應產物之間的平衡,從而可以產生更多的丙烯。一旦分離,氫氣也可以安全地從丙烷中燃燒掉,將反應器加熱到足以加速反應,而不會產生任何不必要的化合物。
這種分離是透過反應器的嵌套中空纖維膜管來實現的。最裡面的管子是由將丙烷分解成丙烯和氫氣的材料製成。雖然管道將大部分丙烯保留在最內室中,但氫氣可以透過材料膜層中的孔逸出到外室中。在那個房間裡,氫氣透過混合精確量的氧氣來控制燃燒。因為氫氣可以在內部燃燒
反應爐並且可以在更高的丙烷壓力下運行,該技術可以讓工廠在不安裝額外加熱器的情況下用天然氣生產丙烯。一座年產 50 萬噸的工廠丙烯與其他方法相比,每年可節省高達 2,350 萬美元頁岩氣,根據研究人員的估計。這些節省是燃燒反應中產生的氫氣而不是其他燃料所節省的營運費用的基礎上的。
更多資訊:Rawan Almallahi 等人,透過共同設計催化劑/膜系統克服丙烷脫氫的局限性,科學(2024)。DOI:10.1126/science.adh3712。www.science.org/doi/10.1126/science.adh3712引文
:用天然氣製造塑膠和橡膠原料時,新型反應器可以節省數百萬美元(2024 年,3 月 21 日)檢索日期:2024 年 3 月 21 日取自 https://techxplore.com/news/2024-03-reactor-millions-ingredients- Plastics-rubber.html
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