Propüleen on üks peamisi orgaanilisi keemilisi tooraineid, mille toodang on maailma suurim. Tööstuses on traditsiooniline valmistamismeetod "küsida propüleeni naftast". Propüleen saadakse nafta katalüütilisest krakkimisest. Elavalt öeldes lõigatakse nafta pikaahelalised süsinikupõhised molekulid lühemateks propüleeni molekulideks.
"Selle tee piiramine seisneb sõltuvuses naftast." Professor Xiao Fengshou meeskond on pühendunud süsinikupõhise energia tõhusale kasutamisele. Ta tutvustas, et propüleeni ei saa mitte ainult naftast, vaid ka "propaanist propaanist"-propaanist Tekkimas dehüdrogenatsiooni tehniline tee propüleeni. "See tehnoloogia võimaldab propaanil "eemaldada" kaks vesinikku ja muuta see propüleeniks. See on tehniline viis naftasõltuvusest vabanemiseks."
Propaan on looduses rikkalik ja see on kildagaasi peamine komponent. Enne tehnoloogia paremat kasutamist põles propaani "saatus". Kuni propaandehüdrogenatsiooni tehnoloogia tekkimiseni propüleenile on propaanil võimalus avaldada suuremat väärtust.
Väärib märkimist, et seda tüüpi tehnoloogia on jagatud ka kaheks marsruudiks: anaeroobne dehüdrogeensus ja aeroobne dehüdrogenatsioon. Praegu rakendatakse esimest. See kasutab kalleid väärismetalli katalüsaatoreid või mürgiseid kroomkatalüsaatoreid. Samal ajal on sellel vältimatud probleemid süsiniku sadestumise ja deaktiveerimisega. Reaktsiooni edenemise tagamiseks on vaja sagedast regenereerimist.
Teine on aeroobne dehüdrogenatsioonitee, millel on eeldatavasti eelised energiatarbimise ja süsinikuvastase sadestumise osas. Teadusringkonnad on seda aastakümneid uurinud, kuid ei ole "leidnud" katalüsaatorit, mis vastaks tegelikule tööstuslikule tootmisele, nii et seda ei ole tööstuses veel kasutatud.上saavutanud.
2016. aastal avastas Wisconsini ülikooli I. Hermansi meeskond ja Lu Anhui Dalian University of Technology meeskond järjest boornitriidi suurepärase selektiivsuse propaani aeroobses dehüdrogenatsioonis. Uuring äratas akadeemilise ringi teadusintusiasmi, kuid see uurimisentusiasmi laine "kustus kiiresti".
Akadeemilised ringkonnad on järjest juhtinud tähelepanu sellele, et kuigi boornitriidil on hea selektiivsus, on selle katalüütilist aktiivsust ja veekindluse stabiilsust tegelike vajaduste rahuldamiseks endiselt raske täita ning on tekkinud järjepidev negatiivne hinnang: boori katalüsaatorite katalüütiline aktiivsus pärineb mitmest boorikeskusest. Isoleeritud boor ei tööta.
Aga ühine R&D meeskond otsustas naasta "tupik", et teada saada.
Aastatepikkune katalüsaatori uurimis- ja arenduskogemus ütleb neile, et on veel palju teaduslikke küsimusi, mis tuleb kindlaks teha. Näiteks, kus on booripõhise katalüsaatori aktiivsed kohad? Kuidas ta avaldab oma katalüütilist aktiivsust? Selleks töötas uurimisrühm välja viisi, kuidas isoleerida boorikeskne tseoliitmolekulaarne sõela katalüsaatormaterjal. Tseoliitmolekulaarsed sõelad on tavaline poorne materjal. Pooride läbimõõt on tavaliselt väiksem kui üks nanomeeter, nii et seda saab kasutada molekulide sõelumiseks.
Wang Liang ütles, et lisaks aktiivsele saidile keskendumisele on võtmeks ka "keskkond", milles katalüsaator on projekteeritud. "Teisisõnu, kes on naaber ja kuidas seda korraldada, on sama oluline." R&D meeskonna kasutatava tseoliidi molekulaarse sõela materjali struktuuris on boori ümber siliceous ja hapniku liigid, mida sellega koordineerida. Boor on isoleeritud boor, mitte palju. Polü boor.
Uurimisrühm üllatas, et see konkreetse koordinatsioonikeskkonnaga boorikeskuse katalüsaator näitas propaani aeroobses dehüdrogenatsioonis suurepärast katalüütilist jõudlust, ületades kaugelt traditsioonilisi toetatud booroksiidi katalüütilisi materjale. Pidevas 220-tunnises "vastupidavuse" katses säilitas selle uut tüüpi tseoliitmolekulaarse sõela poolt katalüseeritud aeroobne dehüdrogenatsiooniprotsess selektiivsuse kuni 83%, konversioonimääraga 32,9% kuni 43,7% ja erinevad jõudlused olid stabiilsed.
Paberiarvustuse eksperdid usuvad, et see uuring murrab traditsioonilise tunnetuse, et isoleeritud boorikeskused ei saa katalüüsida propaani dehüdrogenatsiooni, ja süvendab veelgi propaani dehüdrogenatsiooni ja selle aktiivsete keskuste mõistmist ning on samm propaani aeroobse dehüdrogenatsiooni tööstusliku realiseerimise suunas propüleeniks. On astutud oluline samm.
Allikas: Chemical Network
