随着后石油时代的来临，从原油中提炼的工业化学品丙烯很有可能供不应求。近日，美国密歇根大学开发出一种新的化学反应器，可以利用更为清洁的页岩气制造丙烯。相关论文3月22日发表于《科学》杂志。
丙烯可用于制造塑料、粘合剂、地毯、清洁剂等一系列产品，其主要来源是炼油厂，作为石油提炼的副产品进行收集。一种替代方式是从富含丙烷的页岩气中提取丙烷，再经过催化脱氢，加工为丙烯。但目前该方法经济效益差，无法弥补供需缺口。
“很难经济地将丙烷转化为丙烯，”论文通讯作者、密歇根大学化学工程系教授Suljo Linic说。
“你需要加热该反应来驱动它，而标准方法需要达到非常高的温度才能产生足够的丙烯。在这种温度下，不仅会得到丙烯，还会得到固体碳沉积物和其他有害产物，这些都会损害催化剂。而且需要经常烧掉固体碳沉积物，效率非常低下。”
Linic的团队设计了一种拥有双层嵌套结构的反应器，内层中空管内壁中填充了二氧化硅负载的选择性铂锡催化剂，可将丙烷分解为丙烯和氢气。随后氢气通过二氧化硅/氧化铝催化膜进入外层腔室，在这个燃烧室内，氢气通过与精确量的氧气混合而可控地燃烧，产生热量进一步推动内层管中的吸热脱氢反应。
双层嵌套结构丙烷制丙烯反应器 图片来源：密歇根大学
实验结果表明，这一催化膜系统可以使丙烷转化率达到平衡转化率的140%以上，丙烯选择性大于98%，且不会使系统组分失活。
据估计，与以页岩气为原料的其他方法相比，一家年产50万吨丙烯的工厂可以节省高达2350万美元的成本。并且，由于氢气可以在反应器内燃烧，且可在更高压力下运行，工厂无需额外安装加热器就可以采用这一新技术。
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/science.adh3712
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