2019-09-24 06:14:01
一种低成本的新方法可从乙烷气体中分离出有价值的乙烯

从汽水瓶到聚酯服装,乙烯是我们每天使用的许多产品的一部分。为了部分满足需求,壳牌石油公司正在宾夕法尼亚州比弗县建设乙烷裂解装置,专门用于从天然气中发现的大量乙烷生产乙烯分子。但是,用于将乙烷转化为有价值的乙烯的化学反应是不完全的,因此此类设备会产生不纯的乙烯和乙烷混合物。从乙烷中分离纯乙烯是一个困难且昂贵的过程,但匹兹堡大学斯旺森工程学院的一项新研究有望简化这一过程。

在发表在《美国化学协会杂志》和《有机金属》上的两篇新论文中研究的这项技术将通过设计仅结合乙烯分子的材料来避免液化和蒸馏,从而将它们与乙烷分离。

乙烯是烯烃-具有不饱和键的分子(如不饱和脂肪)。当前从乙烷中分离乙烯的方法包括将混合物冷却至非常低的温度,将其液化,然后将其进料到大型蒸馏塔中,这是一种能源密集且昂贵的过程。由化学和石油工程学的Karl Johnson博士和GötzVeser博士以及化学系的Nathaniel Rosi教授带领的团队开发的这种新工艺将可以节省大量能源,同时减少碳排放和成本。

这种新分离方法的核心是孤立的铜原子,烯烃可以像乙烯一样牢固地键合。由于铜原子自然会聚在一起,从而破坏了它们与烯烃键合的能力,因此匹兹堡研究人员使用金属有机骨架(MOF)在正确的位置有效隔离了铜的单个原子,从而生产出至少99.999%的高级乙烯纯。

约翰逊说:“这种材料的独特之处在于,孤立的铜原子处于金属有机骨架内正确的氧化态和正确的几何形状,可提供非常高的选择性(比其他吸附方法要高),并且可以轻松按比例放大。” ,WK怀特福德化学与石油工程系教授,研究计算中心副主任。 “ MOF可以替代效率低下且成本高昂的流程。”

“在金属有机框架中设计石蜡/烯烃分离的开放金属位点”发表在《美国化学学会杂志》上,由蒙娜·H·穆罕默德(Mona H. Mohamed)博士,奥斯汀·甘博·贾维(Austin Gamble Jarvi),苏尼尔·萨克森纳(Sunil Saxena)博士和纳撒尼尔(Nathaniel)合着皮特化学系Rosi博士;化学和石油工程学系的杨亚辉,李琳博士,张森,约翰娜丹·罗西(Johnathan Ruffley),哥兹·维瑟(GötzVeser)博士,卡尔·约翰逊(Karl Johnson)博士,分别来自化学与石油工程系。罗西(Rosi)在化学和石油工程专业中担任二级职位。

“对Cu(I)-MFU-4 /中开放金属位的反应性和利用的基本见解”发表在有机金属上,并由Lin Li博士,Yahui Yang,Mona H. Mohamed博士,Sen共同撰写Zhang,GötzVeser博士,Nathaniel Rosi博士和Karl Johnson博士。

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