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单程产率突破91%!科学家开发新型催化剂,苯乙烯生产更便宜、更环保

2021-03-05 09:50 前瞻网   

化学工程研究人员已经开发出一种新的催化剂,可以显著提高苯乙烯(styrene)的产量,同时减少能源使用和温室气体排放。

苯乙烯是一种合成化学物质,可用于制造各种塑料、树脂和其他材料,应用场景广泛。据行业估计,到2023年,苯乙烯的年产量将超过3300万吨。但其生产过程中,需要消耗大量能源并且排放二氧化碳。

因此,开发出一种成本效益高的技术,并减少苯乙烯制造对环境的影响非常关键。

单程产率突破91%!科学家开发新型催化剂,苯乙烯生产更便宜、更环保

传统的苯乙烯生产技术单程产率约为54%。换句话说,对于每100单位的原料,你只能获得54单位的苯乙烯。

而使用他们的新催化剂,研究人员能够达到91%的单程产率。这一转化过程需要500-600℃,与传统的苯乙烯制造过程相同的温度范围。然而,其中又有一个很大的区别:

目前的技术,通常需要向发生转化的反应堆中注入大量的蒸汽,而他们的技术不需要蒸汽。“实际上,这大大减少了转换所需的能量。”北卡罗来纳州立大学博士后学者、该研究论文的共同第一作者Yunfei Gao表示。

具体而言,采用新催化剂的转化过程,将节省82%的能源,并减少79%的二氧化碳排放。

这些进步,是由催化剂本身的工程设计实现的。新的氧化还原催化剂,具有用于催化相的铁酸钾表面,和用于晶格氧存储的混合钙锰氧化物核心。

“为了采用新的催化剂,苯乙烯制造商需要采用一种不同于他们目前使用的反应器,”该研究的通讯作者、北卡罗莱纳州立大学的化学工程Fanxing Li教授称:“他们需要类似于CATOFIN®反应器的设备。但这些技术已经广泛应用于其他工业领域。而且新工艺的成本节约成效是显著的。”

上述研究由昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室与北卡罗莱纳州立大学、美国橡树岭国家实验室合作开展。近日,他们的相关成果以“一种用于循环氧化还原方案下超高效苯乙烯生产的定制多功能催化剂”(A tailored multi-functional catalyst for ultra-efficient styrene production under a cyclic redox scheme),发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4114RWL

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