工程师寻求将甲烷转化为有用化学品的方法

随着开发新方法从页岩中嵌入的大量未回收储量中提取天然气，预计这一趋势将持续下去。天然气可用于发电，燃烧比煤更清洁。

弗吉尼亚大学工程与应用科学学院的化学工程教授MatthewNeurock说：“随着石油储量的下降，天然气的产量注定会增加，以满足全球能源需求。”“但石油-除了用于制造燃料外-还用于制造乙烯，丙烯和其他用于生产各种其他化学品的构件。我们需要开发能够轻松制造这些化学品的创新工艺。天然气中的化学中间体。“问题是，目前没有经济有效的方法来做到这一点。甲烷是天然气的主要成分，相当惰性，需要高温才能激活其强烈的化学键;

Neurock正在与西北大学的同事合作，开发出新的方法和催化材料来激活甲烷以生产乙烯。本周，合作者在“自然化学”杂志的网络版上发表了一篇论文，详细介绍了使用硫作为可能的“软”氧化剂，将甲烷催化转化为乙烯，乙烯是制造化学品，聚合物，燃料的关键“中间体”，最终，薄膜，表面活性剂，洗涤剂，防冻剂，纺织品等产品。

“我们通过两种理论-使用量子力学计算-和实验室实验证明，硫可以与新型硫化物催化剂一起使用，将甲烷转化为乙烯，乙烯是生产各种材料的重要中间体，”Neurock说过。

化学家和工程师已经尝试开发使用氧气制造乙烯，甲醇和其他中间体的催化剂和催化工艺，但由于氧气反应性太强并且倾向于将甲烷过度氧化成普通二氧化碳，因此几乎没有成功。

Neurock表示，对氢气具有较弱亲和力的硫或其他“较软”氧化剂可能是答案，因为它们可以帮助限制甲烷与二硫化碳的过度反应。在团队的过程中，甲烷与硫在石油工艺中使用的硫化物催化剂上反应。硫用于从甲烷中除去氢以形成烃片段，其随后在催化剂上一起反应形成乙烯。

理论和实验结果表明，甲烷的转化率和生产乙烯的选择性受硫与催化剂结合强度的控制。利用这些概念，该团队探索了不同的金属硫化物催化剂，以最终调节金属-硫键强度，以控制甲烷向乙烯的转化。化学公司认为甲烷是一种特别有吸引力的原料，因为美国和世界其他地区的天然气储量很大。

2007年，陶氏发布了“甲烷挑战”，寻求革命性的化学工艺，以促进甲烷转化为乙烯和其他有用的化学品。该公司收到了来自世界各地的大学，研究所和公司的约100份提案。2008年，该公司向卡迪夫大学和西北大学颁发了重要的研究经费，以推进这一任务。Neurock是西北大学团队的成员。他正在使用理论方法和高性能计算来理解控制催化的过程并指导西北地区的实验研究。

“丰富的天然气，以及从隐藏储备中提取天然气的新方法的发展，为开发可将甲烷转化为化学品的催化过程提供了独特的机会，”Neurock说。“我们的发现-使用硫来催化甲烷转化为乙烯-显示出开发可能充分利用这些储备的新催化过程的初步前景。然而，这项研究实际上还处于起步阶段。

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