埃克森美孚公司和化學技術研究所與瓦倫西亞理工大學和西班牙國家研究委員會(CSIC)聯合研究中心的研究人員開發了一種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新材料.
把這種創新材料與其他分離工序結合在一起的技術可使分離乙烯所需的能量在目前水平上減少近25%, 並減少相關的二氧化碳排放量. 這項研究的結果已經發表在《科學》雜誌上.
埃克森美孚公司和ITQ的科學家們發現了一種新型材料, 這種材料由具有獨特結構的矽沸石形成, 可以用於氣體分離技術, 例如從包含乙烯和乙烷的氣流中回收乙烯. 作為微孔材料, 沸石通常用於化學過程中的催化和吸附. 使用ITQ-55沸石能夠在環境溫度下以高效的選擇性進行分離. 分析的結果也可用於開發新材料, 這種材料可用作化學產品製造過程中的的不同氣體分離應用中的膜或吸附劑.
'低溫蒸餾是目前在商業模式下分離乙烯的方法, 這是一個高耗能的過程. 如果這種新材料應用於商業生產, 可以在乙烯生產中顯著的減少有關的能源消耗和排放量. 這是工業與學院合作的又一個很好的例子, 其目的是促成提高能源效率和減少工業過程碳排放的解決方案. ' ——埃克森美孚研究和工程公司研發副總裁Vijay Swarup
由於乙烯是製造常用塑料和化學產品的重要組成部分, 從而使以低能耗從乙烷中分離乙烯的替代技術成為一個非常活躍的研究領域. 儘管化學品製造商已經對包括創新的吸附劑和分離技術在內的低溫蒸餾的一系列替代品進行了評估, 但是大部分的替代技術由於效率低和選擇性而受到限制, 並且如果由於存在汙染物而減少使用, 那麼再生吸附劑將變得不切實際.
新型ITQ-55材料由於其獨特的柔性和多孔結構, 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而圓形的乙烷分子被阻斷. 因此, 創新材料的功能就像一個柔性的分子篩.
'ITQ-55是一種非常有趣的材料, 由於其獨特的孔隙尺寸, 拓撲結構, 柔韌性和化學成分從而形成了一種高度穩定的化學惰性材料, 它能夠吸附乙烯並過濾掉乙烷. 我們對這一發現感到激動, 並希望繼續與埃克森美孚公司進行進一步的合作. ' ——《研究與CSIC研究教授》的合著者Avelino Corma
在大規模商業化創新材料之前, 還需要進行更多的研究. 此外, 研究的重點將放在如何把材料納入工業應用的膜中, 同時也創造出用於氣體分離的先進材料.
'最終取代低溫蒸餾這對我們是一個長期的挑戰, 需要在實驗室內外進行更多的研究和實驗. 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負責人加裡·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年這一需求預計將達到15%. 隨著地球人口和生活水平的提高, 對建築材料, 消費品, 電子設備等石化副產品的需求也將增加. 埃克森美孚的目標是提高工業效能, 以滿足不斷增長的全球能源需求, 同時減少對環境的影響.