Phương pháp mới chuyển hóa metan trực tiếp thành metanol

02:12' PM - Thứ ba, 15/11/2016

Các nhà hóa học tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ ở Zurich (Thụy Sĩ) đã tìm ra phương pháp mới chuyển hóa trực tiếp khí metan thành metanol dạng lỏng - mở ra triển vọng sử dụng khí này mà không phải đốt bỏ đi như cách làm hiện nay trong ngành khai thác dầu khí.

Metan là loại khí có trữ lượng dồi dào trên Trái Đất và không đắt tiền. Tuy nó có thể là nguồn năng lượng thích hợp và được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất hóa chất, nhưng những lượng lớn khí này thường bị đốt bỏ ở các giếng khai thác dầu mỏ trên toàn thế giới.

Một trong những lý do khiến cho metan bị đốt bỏ một cách lãng phí như vậy là do hiện nay khí này không thích hợp để chuyển hóa thành dạng lỏng dễ vận chuyển và có hoạt tính cao hơn. ở quy mô công nghiệp, quá trình chuyển hóa đó được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp gián tiếp, phức tạp và tiêu hao nhiều năng lượng, trong đó bao gồm bước trung gian là sản xuất khí tổng hợp.

Về mặt lý thuyết, có thể chuyển hóa metan thành metanol bằng cách sử dụng xúc tác dạng tinh thể là hợp chất silic nhôm có chứa đồng (zeolit). Quá trình này đòi hỏi phải kích hoạt chất xúc tác ở nhiệt độ rất cao - đến 450oC. Tuy nhiên, phản ứng thực tế giữa metan và oxy để tạo thành metanol không thể được thực hiện ở nhiệt độ cao hơn 200oC, do metanol được tạo thành sẽ bốc cháy ngay lập tức. Vì vậy, thiết bị phản ứng phải được lần lượt gia nhiệt và làm nguội lặp đi lặp lại. Do đó, phương pháp này chưa bao giờ vượt ra khỏi quy mô phòng thí nghiệm để có thể áp dụng ở quy mô công nghiệp.

Nhưng các nhà khoa học tại Viện Công nghệ liên bang Thụy Sĩ đã biểu thị cho thấy chu trình phản ứng nói trên cũng có thể diễn ra ở nhiệt độ không đổi là 200oC. Họ đạt được điều đó bằng cách sử dụng một mẹo khôn ngoan: sử dụng metan ở áp suất cao hơn nhiều, 36 bar thay cho dưới 1 bar như cách làm từ trước đến nay. Theo các nhà khoa học, vận hành ở nhiệt độ không đổi khiến cho quá trình này dễ áp dụng hơn nhiều trong công nghiệp.

Bằng cách phân tích quang phổ hấp phụ tia X, các nhà nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng, ở cấp nguyên tử phản ứng được xúc tác theo phương pháp nhiệt độ thấp/áp suất cao như trên không diễn ra ở cùng những vị trí như phản ứng theo phương pháp nhiệt độ cao hiện nay. Họ cho biết, do tác động của áp suất cao nên các tâm hoạt tính khác sẽ được sử dụng trong các zeolit đồng.

Phương pháp mới cũng mở ra nhiều triển vọng ứng dụng khác. Trong quá khứ, các nhà khoa học xúc tác thường tập trung nghiên cứu các zeolit đồng cho phản ứng chuyển hóa metan thành metanol, vì đây là phương án thành công nhất trong phương pháp phản ứng với áp suất thấp. Nhưng do phản ứng ở áp suất cao được xúc tác khác ở cấp nguyên tử, nay các nhà khoa học có thể khảo sát các chất xúc tác khác nhau, kể cả những chất xúc tác mà trước đây chưa được xem xét, vì chúng có thể thích hợp cho phương pháp áp suất cao.

HV

Theo IHS, 4/2016

Sponsor links (Provided by VIEPortal.net - The web cloud services for enterprises)
Thiết kế web, Thiết kế website, Thiết kế website công ty, Dịch vụ thiết kế website, Dịch vụ thiết kế web tối ưu, Giải pháp portal cổng thông tin, Xây dựng website doanh nghiệp, Dịch vụ web bán hàng trực tuyến, Giải pháp thương mại điện tử, Phần mềm dịch vụ web, Phần mềm quản trị tác nghiệp nội bộ công ty,