חיסכון של מיליוני דולרים – כור חדשני מפחית באופן משמעותי את העלויות עבור מרכיבי פלסטיק מרכזיים

דרך חדשה לייצר מרכיב חשוב לפלסטיק, דבקים, סיבי שטיח, חומרי ניקוי ביתיים ועוד מגז טבעי יכולה להפחית את עלויות הייצור בכלכלה שלאחר נפט במיליוני דולרים, הודות לכור כימי חדש שתוכנן על ידי אוניברסיטת מישיגן מהנדסים.

הכור יוצר פרופילן, כימיקל סוס עבודה המשמש גם להכנת רשימה ארוכה של כימיקלים תעשייתיים, כולל מרכיבים לגומי ניטריל המצויים בצינורות ואטמים לרכב וכן כפפות מגן כחולות. רוב הפרופילן המשמש כיום מגיע מבתי זיקוק, שאוספים אותו כתוצר לוואי של זיקוק נפט גולמי לבנזין.

כאשר הנפט והבנזין יוצאים מהאופנה לטובת גז טבעי, סולארי ואנרגיית רוח, ייצור פרופילן ומוצרים אחרים שמקורם בנפט עלול לרדת מתחת לביקוש הנוכחי ללא דרכים חדשות לייצר אותם.

האתגר של ייצור פרופילן

גז טבעי המופק מפצלי פצלים מכיל חלופה פוטנציאלית אחת לפרופילן שמקורו בנפט גולמי. הוא עשיר בפרופאן, שדומה לפרופילן מספיק כדי להיות חומר מבשר מבטיח, אבל השיטות הנוכחיות לייצור פרופילן מגז טבעי עדיין לא יעילות מכדי לגשר על הפער בהיצע וביקוש.

"קשה מאוד להמיר פרופאן לפרופילן באופן כלכלי", אמר סולג'ו ליניק, הפרופסור הקולג'י להנדסה כימית של מרטין לואיס פרל והמחבר המקביל של המחקר שפורסם ב- מַדָע.

"צריך לחמם את התגובה הזו כדי להניע אותה, ושיטות סטנדרטיות דורשות טמפרטורות גבוהות מאוד כדי לייצר מספיק פרופילן. בטמפרטורות אלה, אתה לא מקבל רק פרופילן אלא משקעי פחמן מוצקים ומוצרים לא רצויים אחרים שפוגעים בזרז. כדי לחדש את הכור, עלינו לשרוף את מרבצי הפחמן המוצק לעתים קרובות, מה שהופך את התהליך ללא יעיל".

עיצוב כור מהפכני

מערכת הכור החדשה של החוקרים מייצרת ביעילות פרופילן מגז פצלי על ידי הפרדת פרופאן לפרופילן ומימן. זה גם נותן למימן מוצא, משנה את האיזון בין ריכוז הפרופאן ותוצרי תגובה באופן שמאפשר לייצר יותר פרופילן. לאחר ההפרדה, המימן יכול גם להישרף בבטחה הרחק מהפרופאן, לחמם את הכור מספיק כדי להאיץ את התגובות מבלי ליצור תרכובות לא רצויות.

הפרדה זו מושגת באמצעות צינורות הממברנה החלולים של הכור. הצינור הפנימי ביותר מורכב מחומרים המפצלים את הפרופאן לפרופילן ולגז מימן. בעוד שהצינור שומר על רוב הפרופילן בתוך החדר הפנימי ביותר, גז המימן יכול לברוח לתוך תא חיצוני דרך נקבוביות בשכבת ממברנה של החומר. בתוך אותו תא, גז המימן נשרף באופן מבוקר על ידי ערבוב בכמויות מדויקות של חמצן.

מכיוון שהמימן יכול להישרף בתוך הכור ויכול לפעול תחת לחצי פרופאן גבוהים יותר, הטכנולוגיה יכולה לאפשר למפעלים לייצר פרופילן מגז טבעי מבלי להתקין תנורי חימום נוספים. מפעל שמייצר 500,000 טון מדי שנה של פרופילן יכול לחסוך עד 23.5 מיליון דולר על פני שיטות אחרות שמתחילות בגז פצלי, על פי הערכות החוקרים. החיסכון הזה בא על החיסכון התפעולי משריפת מימן שנוצר בתגובה, ולא מדלקים אחרים.

המחקר מומן על ידי המשרד למדעי האנרגיה הבסיסיים של משרד האנרגיה האמריקאי, המכון לייצור RAPID והקרן הלאומית למדע.

חומרי הכור נחקרו במרכז מישיגן לאפיון חומרים. הצוות שואף להגנת פטנט בסיוע UM Innovation Partnerships ומחפש שותפים שיביאו את הטכנולוגיה לשוק.