據(jù)外媒報道，化學(xué)工程研究人員開發(fā)出一種新的催化劑，可顯著提高苯乙烯制造的產(chǎn)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(xué)品，可用于制造各種塑料、樹脂和其他材料，”該研究的通訊作者、北卡羅來納州立大學(xué)化學(xué)工程教授李凡星說。“由于它的使用如此廣泛，我們很高興我們能夠開發(fā)出一種具有成本效益的技術(shù)，并將減少苯乙烯制造對環(huán)境的影響。” 據(jù)行業(yè)估計，到2023年，制造商每年生產(chǎn)的苯乙烯將超過3300萬噸。
傳統(tǒng)的苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)的單程產(chǎn)率約為54%。而使用這種新型催化劑，研究人員能夠?qū)崿F(xiàn)91%的單程產(chǎn)率。轉(zhuǎn)化過程在500-600攝氏度的溫度下進行--與傳統(tǒng)的苯乙烯制造工藝的溫度范圍相同。然而，兩者之間存在著很大的差異。
“目前的技術(shù)需要向發(fā)生轉(zhuǎn)化的反應(yīng)器注入非常大的蒸汽，”北卡羅來納州立大學(xué)博士后學(xué)者、該工作論文的共同第一作者高云飛說。“我們的技術(shù)不需要蒸汽。從實際情況來看，這極大地減少了執(zhí)行轉(zhuǎn)換所需的能量。”具體來說，采用新催化劑的轉(zhuǎn)換過程使用的能源減少了82%--并減少了79%的二氧化碳排放。
“這些進步是通過催化劑本身的工程設(shè)計來實現(xiàn)的，”論文的共同主要作者、昆明理工大學(xué)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(xué)的訪問學(xué)者參與了該項目。
“為了采用新的催化劑，苯乙烯制造商將需要采用與他們目前使用的不同風(fēng)格的反應(yīng)器，”李凡星說。“他們將需要類似CATOFIN®反應(yīng)器的東西。但這些反應(yīng)器已經(jīng)在其他工業(yè)應(yīng)用中得到廣泛使用。而新工藝帶來的成本節(jié)約應(yīng)該是很可觀的。”
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(xué)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(shù)和科學(xué)研究所的支持。
相關(guān)論文已發(fā)表在《自然通訊》雜志上。研究人員已經(jīng)獲得了新技術(shù)的專利。
