Chemische ingenieurs hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld die de opbrengst bij de productie van styreen aanzienlijk verhoogt, en tegelijkertijd het energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen te verminderen.

"Styreen is een synthetische chemische stof die wordt gebruikt om een ​​verscheidenheid aan kunststoffen te maken, harsen en andere materialen, " zegt Fanxing Li, corresponderende auteur van het werk en Alcoa Professor of Chemical Engineering aan de North Carolina State University. "Omdat het zo wijdverbreid wordt gebruikt, we zijn verheugd dat we een technologie kunnen ontwikkelen die kosteneffectief is en de milieu-impact van de styreenproductie zal verminderen." Schattingen van de industrie voorspellen dat fabrikanten tegen 2023 elk jaar meer dan 33 miljoen ton styreen zullen produceren.

Conventionele styreenproductietechnologieën hebben een single-pass opbrengst van ongeveer 54%. Met andere woorden, voor elke 100 eenheden grondstof die u in het proces stopt, je zou uit elke pas 54 eenheden styreen halen. Met behulp van hun nieuwe katalysator, de onderzoekers wisten een single-pass opbrengst van 91% te behalen.

Het conversieproces vindt plaats bij 500-600 graden Celsius - hetzelfde temperatuurbereik als conventionele styreenproductieprocessen. Echter, er is een groot verschil.

"De huidige technieken vereisen het injecteren van zeer grote hoeveelheden stoom in de reactor waar de conversie plaatsvindt, " zegt Yunfei Gao, een postdoctoraal onderzoeker bij NC State en co-hoofdauteur van een paper over het werk. "Onze techniek vereist geen stoom. Praktisch gezien dit vermindert drastisch de hoeveelheid energie die nodig is om de conversie uit te voeren."

specifiek, het conversieproces waarin de nieuwe katalysator is verwerkt, verbruikt 82% minder energie en vermindert de uitstoot van kooldioxide met 79%.

"Deze vooruitgang wordt mogelijk gemaakt door het technische ontwerp van de katalysator zelf, " zegt Xing Zhu, co-hoofdauteur van het artikel en een onderzoeker aan de Kunming University of Science and Technology (KUST). "De nieuwe redoxkatalysator heeft een kaliumferrietoppervlak voor de katalytische fase en een gemengde calciummangaanoxidekern voor roosterzuurstofopslag." Zhu werkte aan het project als gastonderzoeker bij NC State.

"Om de nieuwe katalysator te adopteren, styreenfabrikanten zouden een ander type reactor moeten gebruiken dan ze nu gebruiken, " zegt Li. "Ze zouden iets nodig hebben dat lijkt op een CATOFIN-reactor. Maar die worden al op grote schaal gebruikt voor andere industriële toepassingen. En de kostenbesparingen van het nieuwe proces zouden aanzienlijk moeten zijn."

De krant, "Een op maat gemaakte multifunctionele katalysator voor ultra-efficiënte styreenproductie onder een cyclisch redoxschema, " is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .