Спасибо за посещение сайта Nature.com. Версия используемого вами браузера имеет ограниченную поддержку CSS. Для достижения наилучших результатов мы рекомендуем использовать более новую версию вашего браузера (или отключить режим совместимости в Internet Explorer). В настоящее время, для обеспечения дальнейшей поддержки, сайт отображается без стилей и JavaScript.
В статье, опубликованной в журнале Joule, Унг Ли и его коллеги сообщают об исследовании пилотной установки для гидрирования диоксида углерода с целью получения муравьиной кислоты (K. Kim et al., Joule https://doi.org/10.1016/j. Joule.2024.01 ). 003;2024). Это исследование демонстрирует оптимизацию нескольких ключевых элементов производственного процесса. На уровне реактора учет ключевых свойств катализатора, таких как каталитическая эффективность, морфология, растворимость в воде, термическая стабильность и доступность ресурсов в больших масштабах, может помочь улучшить производительность реактора при сохранении низких объемов требуемого сырья. В данной работе авторы использовали рутениевый (Ru) катализатор, нанесенный на смешанную ковалентную триазин-бипиридил-терефталонитрильную структуру (обозначенную как Ru/bpyTNCTF). Они оптимизировали выбор подходящих пар аминов для эффективного улавливания и преобразования CO2, выбрав N-метилпирролидин (NMPI) в качестве реакционноспособного амина для улавливания CO2 и стимулирования реакции гидрирования с образованием формиата, и N-бутил-N-имидазол (NBIM) в качестве реакционноспособного амина. После выделения амина формиат может быть выделен для дальнейшего производства муравьиной кислоты путем образования транс-аддукта. Кроме того, они улучшили условия работы реактора с точки зрения температуры, давления и соотношения H2/CO2 для максимизации преобразования CO2. Что касается проектирования процесса, они разработали устройство, состоящее из реактора с капельным слоем и трех колонн непрерывной дистилляции. Остаточный бикарбонат отгоняется в первой колонне; NBIM получают путем образования транс-аддукта во второй колонне; продукт муравьиной кислоты получают в третьей колонне; Выбор материала для реактора и башни также был тщательно продуман: для большинства компонентов была выбрана нержавеющая сталь (SUS316L), а для третьей башни — коммерческий материал на основе циркония (Zr702) для снижения коррозии реактора благодаря его устойчивости к коррозии топливной сборки. При этом стоимость оказалась относительно низкой.
После тщательной оптимизации производственного процесса — выбора идеального сырья, проектирования реактора с капельным слоем и трех колонн непрерывной дистилляции, тщательного подбора материалов для корпуса колонны и внутренней набивки для снижения коррозии, а также точной настройки условий работы реактора — авторы демонстрируют, что была построена пилотная установка с суточной производительностью 10 кг топливных сборок, способная поддерживать стабильную работу более 100 часов. Благодаря тщательному анализу осуществимости и жизненного цикла, пилотная установка позволила снизить затраты на 37% и потенциал глобального потепления на 42% по сравнению с традиционными процессами производства топливных сборок. Кроме того, общая эффективность процесса достигает 21%, а его энергоэффективность сопоставима с энергоэффективностью автомобилей на топливных элементах, работающих на водороде.
Цяо, М. Пилотное производство муравьиной кислоты из гидрогенизированного диоксида углерода. Nature Chemical Engineering 1, 205 (2024). https://doi.org/10.1038/s44286-024-00044-2