頁巖氣：后石油時代丙烯新來源

隨著后石油時代的來臨，從原油中提煉的工業化學品丙烯很有可能供不應求。近日，美國密歇根大學開發出一種新的化學反應器，可以利用更為清潔的頁巖氣制造丙烯。相關論文3月22日發表于《科學》雜志。

丙烯可用于制造塑料、粘合劑、地毯、清潔劑等一系列產品，其主要來源是煉油廠，作為石油提煉的副產品進行收集。一種替代方式是從富含丙烷的頁巖氣中提取丙烷，再經過催化脫氫，加工為丙烯。但目前該方法經濟效益差，無法彌補供需缺口。

“很難經濟地將丙烷轉化為丙烯，”論文通訊作者、密歇根大學化學工程系教授Suljo Linic說。

“你需要加熱該反應來驅動它，而標準方法需要達到非常高的溫度才能產生足夠的丙烯。在這種溫度下，不僅會得到丙烯，還會得到固體碳沉積物和其他有害產物，這些都會損害催化劑。而且需要經常燒掉固體碳沉積物，效率非常低下。”

Linic的團隊設計了一種擁有雙層嵌套結構的反應器，內層中空管內壁中填充了二氧化硅負載的選擇性鉑錫催化劑，可將丙烷分解為丙烯和氫氣。隨后氫氣通過二氧化硅/氧化鋁催化膜進入外層腔室，在這個燃燒室內，氫氣通過與精確量的氧氣混合而可控地燃燒，產生熱量進一步推動內層管中的吸熱脫氫反應。

雙層嵌套結構丙烷制丙烯反應器  圖片來源：密歇根大學

實驗結果表明，這一催化膜系統可以使丙烷轉化率達到平衡轉化率的140%以上，丙烯選擇性大于98%，且不會使系統組分失活。

據估計，與以頁巖氣為原料的其他方法相比，一家年產50萬噸丙烯的工廠可以節省高達2350萬美元的成本。并且，由于氫氣可以在反應器內燃燒，且可在更高壓力下運行，工廠無需額外安裝加熱器就可以采用這一新技術。

相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adh3712