用新材料从乙烷中分离乙烯的低能耗方法

埃克森美孚携手化学技术研究所(ITQ)、瓦伦西亚理工大学和西班牙国家研究委员会(CSIC)联合研究中心开发了一种新材料。

据悉，该材料在乙烯合成中能够大大减少能源消耗和排放量的新型有潜力的创新材料。把这种创新材料与其他分离工序结合在一起的技术可使分离乙烯所需的能量在目前水平上减少近25%，并减少相关的二氧化碳排放量。这项研究的结果已经发表在《科学》杂志上。

埃克森美孚公司和ITQ的科学家们发现了一种新型材料，这种材料由具有独特结构的硅沸石形成，可以用于气体分离技术，例如从包含乙烯和乙烷的气流中回收乙烯。作为微孔材料，沸石通常用于化学过程中的催化和吸附。使用ITQ-55沸石能够在环境温度下以高效的选择性进行分离。分析的结果也可用于开发新材料，这种材料可用作化学产品制造过程中的的不同气体分离应用中的膜或吸附剂。

“低温蒸馏是目前在商业模式下分离乙烯的方法，这是一个高耗能的过程。如果这种新材料应用于商业生产，可以在乙烯生产中显著的减少有关的能源消耗和排放量。这是工业与学院合作的又一个很好的例子，其目的是促成提高能源效率和减少工业过程碳排放的解决方案。”——埃克森美孚研究和工程公司研发副总裁Vijay Swarup

由于乙烯是制造常用塑料和化学产品的重要组成部分，从而使以低能耗从乙烷中分离乙烯的替代技术成为一个非常活跃的研究领域。尽管化学品制造商已经对包括创新的吸附剂和分离技术在内的低温蒸馏的一系列替代品进行了评估，但是大部分的替代技术由于效率低和选择性而受到限制，并且如果由于存在污染物而减少使用，那么再生吸附剂将变得不切实际。

新型ITQ-55材料由于其独特的柔性和多孔结构，使其具有从乙烷中选择性分离出乙烯的潜力。新型材料由柔性大通道连接的心形单元组成，只允许扁平的乙烯分子通过而圆形的乙烷分子被阻断。因此，创新材料的功能就像一个柔性的分子筛。

“ITQ-55是一种非常有趣的材料，由于其独特的孔隙尺寸，拓扑结构，柔韧性和化学成分从而形成了一种高度稳定的化学惰性材料，它能够吸附乙烯并过滤掉乙烷。我们对这一发现感到激动，并希望继续与埃克森美孚公司进行进一步的合作。”——《研究与CSIC研究教授》的合著者Avelino Corma在大规模商业化创新材料之前，还需要进行更多的研究。此外，研究的重点将放在如何把材料纳入工业应用的膜中，同时也创造出用于气体分离的先进材料。

“最终取代低温蒸馏这对我们是一个长期的挑战，需要在实验室内外进行更多的研究和实验。我们下一步将集中在更好地理解这种新型沸石材料的潜力上。”——埃克森美孚研究和工程公司催化部门负责人加里·卡斯蒂(Gary Casty)

全球化工厂的能源需求约为全球能源需求的8%，到2040年这一需求预计将达到15%。随着地球人口和生活水平的提高，对建筑材料，消费品，电子设备等石化副产品的需求也将增加。埃克森美孚的目标是提高工业效能，以满足不断增长的全球能源需求，同时减少对环境的影响。