Sentetik gazdan doğrudan olefin üretimi konusunda önemli bir ilerleme kaydedildi

Thread Content

Sentetik gazdan doğrudan olefin üretimi konusunda önemli ilerleme kaydedildi Yazar/Kaynak: Tarih: 2016-10-08 Tıklanma sayısı: 43 Nature dergisi, 6 Ekim’de önemli bir bulgu yayımladı; Çin Bilimler Akademisi Şanghay Yüksek Araştırma Enstitüsü ve Şanghay Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden oluşan ortak araştırma ekibi, sentetik gazdan doğrudan olefin üretimi alanında büyük ilerleme kaydetti. Projenin sorumlusu Araştırmacı Zhong Liangshu’dur; Şanghay Üniversitesi, Doğu Çin Normal Üniversitesi, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü ve Çin Bilimler Akademisi Kimya Enstitüsü de projenin bazı kısımlarında yer almıştır. Yeni bir katalizör aktivite sitesi yapısının kullanılmasıyla bu çalışma, ılımlı koşullar altında sentez gazından yüksek seçicilikle doymamış hidrokarbonların doğrudan üretilmesini sağlamış olup, sentez gazının katalitik dönüşümü alanının geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Aynı zamanda, bu başarı yüksek ekonomik faydalar sağlayarak ülkemizin kömür kimyasalları sektörünün gelişimini teşvik edecektir. FTO katalizörünün TEM fotoğrafı. a, b, Düşük çözünürlüklü TEM fotoğrafları ； c, d, e, Yüksek çözünürlüklü TEM fotoğrafları ； f, Co2C paralelprizma şeklindeki nanopartiküllerin şematik gösterimi. Enerji ve kimya endüstrisinde olefin, temel ve son derece önemli bir yüksek katma değerli kimyasal hammadde olup, sentetik lifler, sentetik kauçuklar, sentetik plastikler, yüksek kaliteli yağlar, yüksek karbonlu alkoller, yüksek yoğunluklu jet yakıtları gibi birçok ürün onun temel hammaddesi olarak kullanılmaktadır. Bu nedenle, olefin endüstrisinin gelişim düzeyi ve piyasadaki arz-talep dengesi, tüm kimya endüstrisinin gelişim düzeyini ve endüstriyel ölçeğini doğrudan etkiler. Son yıllarda, petrol kaynaklarına olan bağımlılığı azaltmak amacıyla, yerli ve yabancı araştırmalar esas olarak petrol dışı yollara odaklanmaktadır; yani kömür veya doğal gaz kaynakları kullanılarak doymamış hidrokarbonlar doğrudan veya dolaylı yollarla üretilmektedir. Günümüzdeki yaygın yöntem, öncelikle kömür veya doğal gazdan sentez gazı (ana bileşenleri karbon monoksit ve hidrojen olan CO ve H2) üretilmesi, ardından bu sentez gazının metanol haline dönüştürülmesi ve son olarak metanolün dönüştürülmesi yoluyla (metanolden etilen ve propilen üretimi için MTO süreci ile metanolden propilen üretimi için MTP süreci dahil) olefin ürünlerinin elde edilmesidir. Bu teknoloji, sentez gazının bakır tabanlı bir katalizör aracılığıyla metanol üretimi ve metanolün moleküler süzgeç katalizörü ile olefinlere dönüştürülmesi olmak üzere iki adım içerir. Eğer reaksiyon adımları azaltılıp sentez gazı doğrudan yüksek seçicilikle olefinlere dönüştürülürse, süreç daha kısa olacak ve enerji tüketimi daha düşük olacaktır. Sentetik gaz Fertö reaksiyon yoluyla doğrudan olefin üretimi, CO ve H2’nin katalizör etkisi altında Fertö (kısaca FT) reaksiyon yoluyla olefin (FTO olarak da adlandırılır) üretilmesi sürecidir. Şu an FTO’nun başlıca sorunları, olefin seçiciliğinin artırılması ve ürün dağılımının etkili bir şekilde kontrol edilmesidir. FTO güçlü bir ısı açığa çıkaran reaksiyon olduğundan, aşırı reaksiyon ısısı yerel aşırı ısınmaya neden olabilir; bu da sıcaklık artışlarına yol açarak metanizasyon ve karbon birikiminin gerçekleşmesini teşvik eder. Büyük miktarda metan üretilmesi ise toplam olefin verimliliğini ciddi şekilde düşürür. Ayrıca, FT sentez sürecinde olefinler bir ara ürün olarak bulunduğundan, ikincil hidrojenleşme reaksiyonlarına çok kolay uğrayarak doymuş alkanlara dönüşür ve bu da olefin seçiciliğini daha da azaltır. Sentetik gazın doğrudan olefin üretimi yolunun yukarıda belirtilen faktörlerle sınırlı olması nedeniyle, mükemmel FTO kataliz performansı elde etmek ve aynı zamanda düşük metan seçiciliği ile yüksek olefin seçiciliği göstermek amacıyla tamamen yeni katalitik aktif site yapıları geliştirilmesi gerekmektedir. Kömür tabanlı sentez gazından doğrudan ve verimli bir şekilde olefinlerin üretimi: Çin Bilimler Akademisi Şanghay Yüksek Araştırma Enstitüsü’nün Düşük Karbonlu Dönüşüm Bilimi ve Mühendisliği Uygulama Laboratuvarı (Düşük Karbonlu Dönüşüm Laboratuvarı), karbon içeren kaynakların düşük karbonlu şekilde dönüştürülmesine ilişkin temel teknolojilerin geliştirilmesi üzerine çalışmalar yürütmektedir. Ayrıca, sentez gazının katalitik dönüşümünde etki-mekanizma ilişkileri ve reaksiyon ağlarının araştırılması ile katalizörlerin geliştirilmesi konularına da odaklanmaktadır. Son zamanlarda, Düşük Karbonlu Dönüşüm Laboratuvarı yaratıcı bir şekilde tamamen yeni bir katalizör geliştirdi. Yumuşak reaksiyon koşullarında (250 °C ve 1–5 atm) bu katalizörün, yüksek seçicilikle sentez gazından doğrudan olefin üretimi sağlayabildiği tespit edildi. Metan seçiciliği %5’e kadar düşebilirken, düşük karbonlu olefinlerin seçiciliği %60’a, toplam olefin seçiciliği ise %80’in üzerine çıkabilmektedir. Ayrıca olefin/alkan oranı 30’un üzerine ulaşabilmekte olup, bu da mükemmel FTO performansını göstermektedir. Katalizörün aktif bölgelerinin doğasını belirlemek için bu laboratuvar, kapsamlı yapı-etki ilişkileri çalışmaları ve teorik hesaplamalar yoluyla, aktif bölgelerin {101} ve {020} yüzeylerine sahip Co2C nanoparalelyprizmleri olduğunu tespit etti. Yukarıda bahsedilen çalışmanın ilgili sonuçları “Nature” dergisinde yayımlandı. Ülkemizin yağ açısından yetersiz, gaz açısından sınırlı ve kömür açısından zengin kaynak yapısına dayanarak, bu teknolojinin güçlü endüstriyel uygulama potansiyeli ve yüksek ekonomik faydaları bulunmaktadır. Şu an, Çin Bilimler Akademisi Şanghay Yüksek Araştırma Enstitüsü, Shanxi Lu’an Grubu gibi iş ortaklarıyla anlaşmalar yapmıştır. Bu anlaşmalar kapsamında katalizör üretimi, reaktör tasarımı ve işlem geliştirme gibi alanlarda birlikte çalışmayı hedeflemekte ve ülkemizin kömür kimyasalları sektörünün gelişmesini teşvik etmek amacıyla mümkün olan en kısa sürede endüstriyel uygulamalara ve endüstrileşmeye ulaşmayı amaçlamaktadır.