Использование метана вместо его сжигания: превращение метана в метанол

Другой причиной такого расточительного подхода к метану является то, что в настоящее время недостаточно выгодно превращать газ в метанол в жидкой форме, который легче транспортировать и который более реакционноспособен. В промышленном масштабе это преобразование в настоящее время выполняется с использованием непрямого, сложного и энергоемкого метода, который включает производство синтез-газа в качестве промежуточной стадии.

Вещи мечты многих химиков«Многие химики считают легкое прямое превращение метана в метанол реакцией мечты», — говорит ван Боховен. Он и его команда продемонстрировали новый подход к этому в недавнем исследовании. По словам исследователя катализа, мир промышленности также очень заинтересован в более эффективном использовании этого обильного и недорогого сырья.

Рост мировой добычи сланцевого газа приводит к выбросу все больших объемов метана.По крайней мере, теоретически превращать метан в метанол уже возможно.

Это достигается с помощью кристаллических, содержащих медь кремний-алюминиевых соединений (цеолитов) в качестве катализаторов. Этот процесс является циклическим и проводится при различных температурах: активация катализатора требует очень высоких температур, часто до 450 градусов Цельсия.

Однако реальная реакция между метаном и кислородом с образованием метанола не может быть проведена при температурах значительно выше 200 градусов, так как в противном случае любой образовавшийся метанол сразу же сгорел бы. Следовательно, реакционный сосуд необходимо многократно нагревать и охлаждать, поэтому этот подход никогда не применялся в исследовательских лабораториях и не применялся в промышленности.Высокое давление вместо высоких температур

Однако ван Боховен и его коллеги продемонстрировали, что этот реакционный цикл также может происходить при постоянной температуре 200 градусов. Они достигли этого с помощью хитроумного трюка, используя метан при гораздо более высоком давлении: 36 бар вместо 1 бар, как раньше. «Работа при постоянной температуре значительно упрощает реализацию этого процесса в промышленности», — говорит Патрик Томкинс, магистрант группы ван Боховена и первый автор настоящего исследования.С помощью анализа с использованием рентгеновской абсорбционной спектроскопии исследователи также смогли показать, что на атомном уровне катализируемая реакция в новом методе низких температур / высокого давления не происходит в том же месте, что и в существующий высокотемпературный метод. «В результате высокого давления в медных цеолитах используются различные активные центры», — говорит ван Боховен.Ван Боховен поясняет, что новый подход еще не подходит для непосредственного применения в промышленности, поскольку урожайность еще недостаточна для промышленных целей.

Однако такой подход открывает новые возможности. «В прошлом специалисты по катализу сосредоточили свои исследования на медных цеолитах для этой реакции, потому что они являются наиболее успешным вариантом высокотемпературного метода. Мы также использовали эти медные цеолиты для текущего исследования».Однако, поскольку метод высокого давления на атомном уровне катализируется по-разному, теперь стоит исследовать различные катализаторы, в том числе те, которые до сих пор вообще не рассматривались, — говорит ван Боховен. Они могут даже лучше подходить для метода высокого давления.

Именно над этим исследователь катализа и его коллеги будут работать в своих будущих исследованиях с целью разработки собственного простого, прямого и эффективного процесса превращения метана в метанол — мечта как для научного сообщества, так и для всего мира. промышленности.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.