融盐介导的化学循环氧化脱乙与现场碳捕获和利用
Kyle Vogt-Lowell1, Dennis Chacko1, Kunran Yang1
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, North Carolina State University, 911 Partners Way, Raleigh, North Carolina, 27695-7905, USA.
这项研究优化了盐媒介氧化脱以实现乙价值化,实现了高乙烯产量和显著的二氧化碳捕获. 这项研究探讨了盐的组成和有效的化学循环的机制.
科学领域:
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 催化剂是一种催化剂.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 融盐介导氧化脱 (MM-ODH) 为乙价值化和碳捕获提供了一条途径.
- 开发高效的催化系统对于将富含乙的页岩气转化为乙烯等有价值产品至关重要.
- 减轻二氧化碳 (CO2) 排放是一个关键的环境和工业挑战.
研究的目的:
- 研究Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 (LNK) 三元盐组合对乙MM-ODH性能的影响.
- 阐明控制乙烯 (C2H4) 和一氧化碳 (CO) 产量的融化诱导变化的物理化学和热力学机制.
- 为了确定最佳的LNK组合,实现高C2H4产量和选择性,同时实现二氧化碳捕获.
主要方法:
- 在800°C下选15个LNK三元盐组合物.
- 实验分析乙转化,C2H4和CO产量以及二氧化碳捕获效率.
- 计算研究包括密度函数理论 (DFT) 和初始分子动力学 (AIMD).
- 基于实验数据和反应热力学的经验模型的开发.
主要成果:
- 九种LNK组合实现了>50%的C2H4产量,具有>85%的选择性.
- 富含Li2CO3的LNK成分显示出更高的C2H4和CO产量.
- 净二氧化碳捕获达到每周期高达75%左右.
- 通过延长循环,证实了高性能LNK介质的长期稳定性.
- DFT和AIMD表示的盐不会直接激活乙 (C2H6).
结论:
- 优化的LNK三元盐混合物通过MM-ODH有效地进行乙价值化,产生高乙烯生产.
- 该研究提供了关于盐作用的机制性见解,并确定了关键性能驱动因素.
- 这种化学循环方法为从富含乙的原料中捕获和利用碳 (CCU) 提供了一个可行的战略.
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