科研人員開發出新型催化劑 使苯乙烯製造更便宜、更環保

據外媒報道,化學工程研究人員開發出一種新的催化劑,可顯著提高苯乙烯製造的產量,同時減少能源使用和溫室氣體排放。「苯乙烯是一種合成化學品,可用於製造各種塑料、樹脂和其他材料,」該研究的通訊作者、北卡羅來納州立大學化學工程教授李凡星說。「由於它的使用如此廣泛,我們很高興我們能夠開發出一種具有成本效益的技術,並將減少苯乙烯製造對環境的影響。」 據行業估計,到2023年,製造商每年生產的苯乙烯將超過3300萬噸。

科研人員開發出新型催化劑 使苯乙烯製造更便宜、更環保

傳統的苯乙烯生產技術的單程產率約為54%。而使用這種新型催化劑,研究人員能夠實現91%的單程產率。轉化過程在500-600攝氏度的溫度下進行–與傳統的苯乙烯製造工藝的溫度范圍相同。然而,兩者之間存在着很大的差異。

「目前的技術需要向發生轉化的反應器注入非常大的蒸汽,」北卡羅來納州立大學博士後學者、該工作論文的共同第一作者高雲飛說。「我們的技術不需要蒸汽。從實際情況來看,這極大地減少了執行轉換所需的能量。」具體來說,採用新催化劑的轉換過程使用的能源減少了82%–並減少了79%的二氧化碳排放。

科研人員開發出新型催化劑 使苯乙烯製造更便宜、更環保

「這些進步是通過催化劑本身的工程設計來實現的,」論文的共同主要作者、昆明理工大學研究人員祝星教授說。「新的氧化還原催化劑有一個鉀鐵氧體表面作為催化相,一個混合鈣錳氧化物核心作為晶格儲氧。」祝星作為北卡羅來納州立大學的訪問學者參與了該項目。

「為了採用新的催化劑,苯乙烯製造商將需要採用與他們目前使用的不同風格的反應器,」李凡星說。「他們將需要類似CATOFIN®反應器的東西。但這些反應器已經在其他工業應用中得到廣泛使用。而新工藝帶來的成本節約應該是很可觀的。」

科研人員開發出新型催化劑 使苯乙烯製造更便宜、更環保

這項研究是在美國能源部的支持下完成的,在RAPID子項下獲得了DE-EE0007888-05-6的支持;在國家科學基金會的支持下,獲得了編號為1923468的資助;以及獲得了北卡羅來納州的凱南工程、技術和科學研究所的支持。

相關論文已發表在《自然通訊》雜志上。研究人員已經獲得了新技術的專利。

來源:cnBeta