Ny katalysator gør styrenfremstilling billigere, grønnere

Kemiingeniørforskere har udviklet en ny katalysator, der markant øger udbyttet i styrenfremstilling, samtidig med at energiforbruget og drivhusgasemissionerne reduceres.

"Styren er et syntetisk kemikalie, der bruges til at fremstille en række plastik, harpiks og andre materialer, " siger Fanxing Li, tilsvarende forfatter til værket og Alcoa-professor i kemiteknik ved North Carolina State University. "Fordi det er i så udbredt brug, vi er glade for, at vi kunne udvikle en teknologi, der er omkostningseffektiv og vil reducere miljøpåvirkningen af ​​styrenfremstilling." Industriestimat forudsiger, at producenterne vil producere mere end 33 millioner tons styren hvert år i 2023.

Konventionelle styrenproduktionsteknologier har et single-pass udbytte på omkring 54%. Med andre ord, for hver 100 enheder råmateriale, du lægger i processen, du ville få 54 enheder styren ud af hver passage. Ved at bruge deres nye katalysator, forskerne var i stand til at opnå et single-pass udbytte på 91 %.

Konverteringsprocessen finder sted ved 500-600 grader Celsius - det samme temperaturområde som konventionelle styrenfremstillingsprocesser. Imidlertid, der er stor forskel.

"Nuværende teknikker kræver indsprøjtning af meget store mængder damp i reaktoren, hvor omdannelsen finder sted, " siger Yunfei Gao, en postdoc ved NC State og medforfatter til et papir om arbejdet. "Vores teknik kræver ingen damp. Rent praktisk, dette reducerer drastisk mængden af ​​energi, der er nødvendig for at udføre konverteringen."

Specifikt, konverteringsprocessen, der inkorporerer den nye katalysator, bruger 82 % mindre energi – og reducerer kuldioxidemissionerne med 79 %.

"Disse fremskridt er muliggjort af det konstruerede design af selve katalysatoren, " siger Xing Zhu, co-lead forfatter af papiret og en forsker ved Kunming University of Science and Technology (KUST). "Den nye redoxkatalysator har en kaliumferritoverflade til den katalytiske fase og en blandet calciummanganoxidkerne til iltlagring af gitter." Zhu arbejdede på projektet som gæsteforsker ved NC State.

"For at vedtage den nye katalysator, styrenproducenter bliver nødt til at anvende en anden reaktorstil, end de bruger i øjeblikket, " siger Li. "De ville have brug for noget, der ligner en CATOFIN-reaktor. Men de er allerede i udbredt brug til andre industrielle applikationer. Og omkostningsbesparelserne fra den nye proces burde være betydelige."

Papiret, "En skræddersyet multifunktionel katalysator til ultraeffektiv styrenproduktion under et cyklisk redoxskema, " er offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation .