Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Καλύτεροι καταλύτες για τη βιομηχανία πετροχημικών

Anonim

Οι ζεόλιθοι είναι από τις ουσίες που μπορούν να επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις - είναι γνωστοί ως καταλύτες. Συνήθως εφαρμόζεται σε μορφή σφαιριδίων, η βιομηχανική παραγωγή βενζίνης από αργό πετρέλαιο χωρίς ζεόλιθους είναι σήμερα αδιανόητη. Οι χημικές αντιδράσεις εμφανίζονται στην επιφάνεια τους. Ευτυχώς, αυτά είναι πολύ μεγάλα για τους ζεόλιθους: οι καταλύτες διασκορπίζονται με πόρους μεγέθους νανο και μικροσκοπικά κανάλια μέσω των οποίων διεισδύουν αέρια ή υγρά αντιδραστήρια και τα προϊόντα αργότερα μπορούν να εξέλθουν.

διαφήμιση


Ένα από τα κύρια βιομηχανικά προβλήματα με τη χρήση ζεολίθων είναι ότι τα πλευρικά προϊόντα αντίδρασης φράζουν τους πόρους ή εμποδίζουν τις ενεργές θέσεις του καταλύτη. Οι ειδικοί ονομάζουν «οπτάνθρακα» αυτών των κοιτασμάτων υδρογονανθράκων. Συνεπώς, η παραγωγή πρέπει να διακόπτεται σε τακτά χρονικά διαστήματα ώστε να καίγονται τα συντρίμματα που σχηματίζονται στον καταλύτη, αναδημιουργώντας έτσι την τελευταία. Αυτό μειώνει την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας.

Όλα εξαρτώνται από την εσωτερική δομή

Συνεπώς, οι ερευνητές εργάζονται για να καταστήσουν τους καταλύτες ζεολίθων πιο ανθεκτικοί σε τέτοιες αποθέσεις, καθυστερώντας έτσι την ανάγκη για αναγέννηση και συνεπώς επεκτείνοντας τους κύκλους παραγωγής. Ερευνητές από το ETH Zurich με επικεφαλής τον Javier Pérez-Ramírez, καθηγητή μηχανικής κατάλυσης, έχουν πλέον προσδιορίσει τη σχέση μεταξύ αυτής της αντίστασης και της εσωτερικής δομής μιας νέας κατηγορίας καταλυτών ζεόλιθου που συνδυάζουν ένα σύνθετο δίκτυο πόρων διαφόρων μεγεθών: μόνο για την παροχή του μεγαλύτερου αριθμού πόρων, όπως πιστεύαμε προηγουμένως », λέει ο Sharon Mitchell, ερευνητής της ομάδας Pérez-Ramírez. "Μάλλον είναι πολύ σημαντικό τα κανάλια νανο-μεγέθους να είναι καλά συνδεδεμένα μέσα στους καταλύτες ζεολίθου και να έχουν πολλά ανοίγματα προς τα έξω". Αυτό διευκολύνει τη διείσδυση των χημικών ενώσεων στον καταλύτη ακόμη και όταν ορισμένοι από τους πόρους μπλοκαριστούν.

Οι ερευνητές κατέληξαν σε αυτή την υλοποίηση με την προετοιμασία καταλυτών με διαφορετικές δομές πόρων στο εργαστήριο. Για να επιτευχθεί αυτό, χρησιμοποίησαν διαφορετικές μεθόδους και συνθήκες σύνθεσης. Οι καταλύτες στη συνέχεια μελετήθηκαν σε συνεργασία με τον Paolo Crivelli, ερευνητή στο Τμήμα Φυσικής, με φασματοσκοπία διάλυσης ποζιτρονίων (PALS). Αυτή η τεχνική μετρά πόσο καιρό τα ποζιτρόνια βρίσκονται μέσα στον καταλύτη. Όσο πιο συνδεδεμένοι είναι οι πόροι και όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των ανοιγμάτων τόσο ταχύτερα τα ποζιτρόνια μπορούν να διαφύγουν από τον ζεόλιθο. Επιπλέον, οι επιστήμονες αξιολόγησαν πόσο γρήγορα σχηματίστηκαν κοιτάσματα οπτάνθρακα στους διάφορους καταλύτες ζεόλιθου στο εργαστήριό τους.

Όχι μόνο καλύτερα, αλλά και φθηνότερα

"Είναι ενδιαφέρον ότι η μέθοδος με την οποία θα μπορούσαμε να κάνουμε τους πιο ανθεκτικούς ζεόλιθους ήταν επίσης ο φθηνότερος", λέει ο Pérez-Ramírez. Αναμένει ότι τα αποτελέσματα της μελέτης, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, θα ωθήσουν τη βιομηχανία να υιοθετήσει τη διαδικασία παραγωγής του ζεολίθου.

Οι καταλύτες ζεολίθων χρησιμοποιούνται επί του παρόντος σε μεγάλη κλίμακα στη βιομηχανία πετρελαίου για την παραγωγή υψηλής ποιότητας προωθητικών, καυσίμων και πρώτων υλών για τη χημική βιομηχανία. Αφενός, μεγάλα μόρια υδρογονανθράκων στο αργό πετρέλαιο μπορούν να αναλυθούν σε πιο χρήσιμα μεσαίου μεγέθους μόρια. Από την άλλη πλευρά, οι ζεόλιθοι μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη σύζευξη πολύ μικρών υδρογονανθράκων - όπως αιθενίου και προπενίου - για την παραγωγή προϊόντων υψηλότερης ποιότητας, επίσης με μέση μήκος αλυσίδας. "Ακόμη και όταν το πετρέλαιο σταδιακά αντικαθίσταται μία μέρα από ανανεώσιμες πρώτες ύλες, όπως η βιομάζα, οι καταλύτες ζεολίθου θα διατηρήσουν τη σημασία τους", λέει ο Pérez-Ramírez. Τα βασικά χημικά βάσης θα μπορούσαν να παραχθούν με αποτελεσματικό τρόπο χρησιμοποιώντας καταλύτες ζεόλιθου.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από την ETH Ζυρίχη . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Μαρία Μηλίνα, Σάρον Μίτσελ, Πάολο Κριβέλι, Ντέιβιντ Κουκέ, Χαβιέ Πέρεζ-Ραμίρεζ. Η ποιότητα Mesopore καθορίζει τη διάρκεια ζωής των ιεραρχικά δομημένων καταλυτών ζεολίθου . Nature Communications, 2014; DOI: 10.1038 / ncomms4922