В Китае придумали как извлечь низкоуглеродистые соединения из угля

Китайские ученые утверждают, что добились значительных успехов в производстве низкоуглеродных соединений, полученных из угля, что может принести существенную экономическую выгоду и иметь далеко идущие последствия для энергетической и ресурсной безопасности страны.

Исследование было сосредоточено на олефинах, также известных как алкены, — классе химических соединений, которые служат важным сырьем в производстве различных промышленных продуктов, таких как пластмассы, фармацевтические препараты, косметика и даже космические корабли. Производство олефинов традиционно зависело от нефти, но их синтез из угля требует более сложного процесса.

Исследователи заявили, что, пытаясь производить олефины из угля, им удалось удвоить выход по сравнению с предыдущим международным рекордом. Используя новый метод синтеза, они смогла получить выход легких олефинов 48% , что намного больше, чем ранее подтвержденный выход менее 27%. Легкие олефины относятся к олефинам с меньшим количеством атомов углерода, таким как этилен, пропилен и бутены.

Традиционный метод синтеза, известный как процесс Фишера-Тропша, который, как полагают, восходит к началу 1920-х годов, начинается с преобразования угля в смесь монооксида углерода и водорода. Газовая смесь, называемая синтетическим газом, затем превращается в олефины. Преобразование происходит с помощью особого катализатора — ключевого элемента процесса. Однако эффективность таких реакций всегда была ограничена.

В 2016 году исследовательская группа под руководством профессора Пань Сюляня и академика Бао Синьхэ из Даляньского института химической физики (DICP) впервые предложила новый метод синтеза, известный как OXZEO. В этом методе использовалась композитная каталитическая система, которая отделяла разложение реагентов от образования продуктов. При разделении этих двух процессов эффективность реакции была значительно повышена.

Впервые OXZEO удалось разрушить классический предел синтеза Фишера-Тропша, повысив селективность легких олефинов с 58% до 80% при степени превращения монооксида углерода 17%. Этот метод также потреблял меньше воды и выделял меньше выхлопных газов из-за более высокой степени конверсии.

Тем не менее, у реакции были свои ограничения – нельзя было одновременно увеличить скорость превращения и селективность. Достижение более высокой степени превращения моноксида углерода означало, что доля олефинов в продукте уменьшилась. И наоборот, получение высокочистого продукта означало снижение степени превращения реагентов.

Еще через семь лет исследований команда смогла улучшить каталитическую систему, которая не только повышала скорость реакции, но и подавляла возникновение побочных реакций. При сохранении селективности в отношении легких олефинов на уровне более 80% катализатор в настоящее время обеспечивает степень превращения моноксида углерода в 85%.