Forskere finder nye, billigere måde at adskille værdifuld ethylen fra etangas

Fra sodavandsflasker til polyestertøj, ethylen er en del af mange produkter, vi bruger hver dag. Dels for at imødekomme efterspørgslen, Shell Oil Company bygger et etan -krakelværk i Beaver County, Pa., specifikt til fremstilling af ethylenmolekyler fra den rigelige ethan, der findes i naturgas. Imidlertid, den kemiske reaktion, der bruges til at omdanne ethan til værdifuld ethylen, er ufuldstændig, så sådanne planter producerer en uren blanding af ethylen og ethan. At adskille rent ethylen fra ethan er en vanskelig og dyr proces, men en, som ny forskning fra University of Pittsburghs Swanson School of Engineering er klar til at strømline.

Teknikken undersøgt i to nye papirer, offentliggjort i Journal of the American Chemical Association og Organometallik , ville undgå flydning og destillation ved at designe et materiale, der kun binder ethylenmolekyler, og dermed adskille dem fra etan.

Ethylen er en olefin - et molekyle med en umættet binding (som umættede fedtstoffer). Nuværende metoder til adskillelse af ethylen fra ethan involverer afkøling af blandingen til meget lave temperaturer, flydende det, og fodre den i en stor destillationskolonne, som er en energikrævende og dyr proces. Udviklet af et team ledet af professorer Karl Johnson, Ph.d., og Götz Veser, Ph.d., fra Chemical and Petroleum Engineering, og professor Nathaniel Rosi, Ph.d., fra Institut for Kemi, denne nye proces vil muligvis spare en masse energi, reducere CO2 -udledning og omkostninger på samme tid.

Hjertet i denne nye separationsmetode er isolerede kobberatomer, som olefiner som ethylen kan binde sig stærkt til. Da kobberatomer naturligvis ønsker at klumpe sig sammen, som ødelægger deres evne til at binde sig til olefiner, Pittsburgh-forskerne brugte metal-organiske rammer (MOF'er) til effektivt at isolere enkeltatomer af kobber på det rigtige sted for at producere højkvalitets ethylen mindst 99,999 procent rent.

"Det unikke ved dette materiale er, at de isolerede kobberatomer er i den rigtige oxidationstilstand og den rigtige geometri inden for metalorganiske rammer for at give meget høj selektivitet - højere end andre adsorptionsmetoder - og det kan let skaleres op, "siger Johnson, W.K. Whiteford -professor i Institut for Kemikalie- og Petroleumsteknik og associeret direktør for Center for Research Computing. "MOF'er er et praktisk alternativ til en ineffektiv og dyr proces."

"Design af åbne metalsteder i metal-organiske rammer til paraffin/olefinseparationer, "blev offentliggjort i Journal of the American Chemical Society og blev medforfatter af Mona H. Mohamed, Ph.d., Austin Gamble Jarvi, Sunil Saxena, Ph.d., og Nathaniel Rosi, Ph.d., fra Pitt's Chemistry Department; og Yahui Yang, Lin Li, Ph.d., Sen Zhang, Johnathan Ruffley, Götz Veser, Ph.d., Karl Johnson, Ph.d., fra Institut for Kemikalie- og Petroleumsteknik. Rosi har en sekundær ansættelse i Chemical and Petroleum Engineering.

"Grundlæggende indsigt i reaktivitet og udnyttelse af åbne metalsites i Cu (I) -MFU-4/, "blev udgivet i Organometallics og blev medforfatter af Lin Li, Ph.d., Yahui Yang, Mona H. Mohamed, Ph.d., Sen Zhang, Götz Veser, Ph.d., Nathaniel Rosi, Ph.d., og Karl Johnson, Ph.d.