據外媒報道，化學(xué)工程研究人員開(kāi)發(fā)出一種新的催化劑，可顯著(zhù)提高苯乙烯制造的產(chǎn)量，同時(shí)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(shù)脂和其他材料，”該研究的通訊作者、北卡羅來(lái)納州立大學(xué)化學(xué)工程教授李凡星說(shuō)。“由于它的使用如此廣泛，我們很高興我們能夠開(kāi)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。” 據行業(yè)估計，到2023年，制造商每年生產(chǎn)的苯乙烯將超過(guò)3300萬(wàn)噸。
傳統的苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)的單程產(chǎn)率約為54%。而使用這種新型催化劑，研究人員能夠實(shí)現91%的單程產(chǎn)率。轉化過(guò)程在500-600攝氏度的溫度下進(jìn)行--與傳統的苯乙烯制造工藝的溫度范圍相同。然而，兩者之間存在著(zhù)很大的差異。
“目前的技術(shù)需要向發(fā)生轉化的反應器注入非常大的蒸汽，”北卡羅來(lái)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(shuō)。“我們的技術(shù)不需要蒸汽。從實(shí)際情況來(lái)看，這極大地減少了執行轉換所需的能量。”具體來(lái)說(shuō)，采用新催化劑的轉換過(guò)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(jìn)步是通過(guò)催化劑本身的工程設計來(lái)實(shí)現的，”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(shuō)。“新的氧化還原催化劑有一個(gè)鉀鐵氧體表面作為催化相，一個(gè)混合鈣錳氧化物核心作為晶格儲氧。”祝星作為北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的訪(fǎng)問(wèn)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)格的反應器，”李凡星說(shuō)。“他們將需要類(lèi)似CATOFIN®反應器的東西。但這些反應器已經(jīng)在其他工業(yè)應用中得到廣泛使用。而新工藝帶來(lái)的成本節約應該是很可觀(guān)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(huì )的支持下，獲得了編號為1923468的資助；以及獲得了北卡羅來(lái)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(zhuān)利。
