用新材料從乙烷中分離乙烯的低能耗方法

埃克森美孚攜手化學(xué)技術(shù)研究所(ITQ)、瓦倫西亞理工大學(xué)和西班牙國(guó)家研究委員會(huì)(CSIC)聯(lián)合研究中心開(kāi)發(fā)了一種新材料。

據(jù)悉，該材料在乙烯合成中能夠大大減少能源消耗和排放量的新型有潛力的創(chuàng)新材料。把這種創(chuàng)新材料與其他分離工序結(jié)合在一起的技術(shù)可使分離乙烯所需的能量在目前水平上減少近25%，并減少相關(guān)的二氧化碳排放量。這項(xiàng)研究的結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

埃克森美孚公司和ITQ的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一種新型材料，這種材料由具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的硅沸石形成，可以用于氣體分離技術(shù)，例如從包含乙烯和乙烷的氣流中回收乙烯。作為微孔材料，沸石通常用于化學(xué)過(guò)程中的催化和吸附。使用ITQ-55沸石能夠在環(huán)境溫度下以高效的選擇性進(jìn)行分離。分析的結(jié)果也可用于開(kāi)發(fā)新材料，這種材料可用作化學(xué)產(chǎn)品制造過(guò)程中的的不同氣體分離應(yīng)用中的膜或吸附劑。

“低溫蒸餾是目前在商業(yè)模式下分離乙烯的方法，這是一個(gè)高耗能的過(guò)程。如果這種新材料應(yīng)用于商業(yè)生產(chǎn)，可以在乙烯生產(chǎn)中顯著的減少有關(guān)的能源消耗和排放量。這是工業(yè)與學(xué)院合作的又一個(gè)很好的例子，其目的是促成提高能源效率和減少工業(yè)過(guò)程碳排放的解決方案。”——埃克森美孚研究和工程公司研發(fā)副總裁Vijay Swarup

由于乙烯是制造常用塑料和化學(xué)產(chǎn)品的重要組成部分，從而使以低能耗從乙烷中分離乙烯的替代技術(shù)成為一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。盡管化學(xué)品制造商已經(jīng)對(duì)包括創(chuàng)新的吸附劑和分離技術(shù)在內(nèi)的低溫蒸餾的一系列替代品進(jìn)行了評(píng)估，但是大部分的替代技術(shù)由于效率低和選擇性而受到限制，并且如果由于存在污染物而減少使用，那么再生吸附劑將變得不切實(shí)際。

新型ITQ-55材料由于其獨(dú)特的柔性和多孔結(jié)構(gòu)，使其具有從乙烷中選擇性分離出乙烯的潛力。新型材料由柔性大通道連接的心形單元組成，只允許扁平的乙烯分子通過(guò)而圓形的乙烷分子被阻斷。因此，創(chuàng)新材料的功能就像一個(gè)柔性的分子篩。

“ITQ-55是一種非常有趣的材料，由于其獨(dú)特的孔隙尺寸，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，柔韌性和化學(xué)成分從而形成了一種高度穩(wěn)定的化學(xué)惰性材料，它能夠吸附乙烯并過(guò)濾掉乙烷。我們對(duì)這一發(fā)現(xiàn)感到激動(dòng)，并希望繼續(xù)與埃克森美孚公司進(jìn)行進(jìn)一步的合作。”——《研究與CSIC研究教授》的合著者Avelino Corma在大規(guī)模商業(yè)化創(chuàng)新材料之前，還需要進(jìn)行更多的研究。此外，研究的重點(diǎn)將放在如何把材料納入工業(yè)應(yīng)用的膜中，同時(shí)也創(chuàng)造出用于氣體分離的先進(jìn)材料。

“最終取代低溫蒸餾這對(duì)我們是一個(gè)長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)，需要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)外進(jìn)行更多的研究和實(shí)驗(yàn)。我們下一步將集中在更好地理解這種新型沸石材料的潛力上。”——埃克森美孚研究和工程公司催化部門(mén)負(fù)責(zé)人加里·卡斯蒂(Gary Casty)

全球化工廠的能源需求約為全球能源需求的8%，到2040年這一需求預(yù)計(jì)將達(dá)到15%。隨著地球人口和生活水平的提高，對(duì)建筑材料，消費(fèi)品，電子設(shè)備等石化副產(chǎn)品的需求也將增加。埃克森美孚的目標(biāo)是提高工業(yè)效能，以滿足不斷增長(zhǎng)的全球能源需求，同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響。