Butadien, en av de viktigaste lätta olefinerna i den petrokemiska industrin med en global produktionskapacitet på 18 miljoner ton per år, produceras för närvarande genom extraktiv destillation av C4 fraktioner från naftaångkrackningsprocesser eller dehydrering av C4 kolväten, som båda innebär omfattande energiförbrukning och betydande utsläpp av CO2 .
Den ökande efterfrågan på marknaden har väckt ett stort intresse för målinriktad produktion av dessa råvaror. Därför är en alternativ väg att direkt producera butadien med hjälp av hållbara råvaror önskvärd och framtidsutsikter.
Etanol, som en kolneutral resurs, kan i princip genomgå C-C-bindningsbildning för att ge hållbart butadien. Traditionella katalytiska system har klassificerats i två kategorier:grupp 4 och 5 övergångsmetaller och MgO-SiO2 .
Bland rapporterade katalysatorer är Zn-Y/Beta särskilt anmärkningsvärt på grund av dess goda selektivitet för butadien (>60%). Även om stora ansträngningar gjordes i denna riktning förblir den stadiga produktionen av butadien från etanol under milda reaktionsförhållanden en olöst utmaning, vilket i allmänhet leder till snabb deaktivering. En annan svårighet för butadienbildning är att uttorkningen ofta konkurrerar med dehydreringsreaktionen över Lewis-syrakatalysator.
En forskargrupp ledd av professor An-Hui Lu från Dalian University of Technology, Kina, har rapporterat det första koboltdopade yttriumfosfatet (Co-YPO4 katalysator, för preferentiell aktivering av etanol för att bilda acetaldehyd och efterföljande C-C-koppling och dehydratisering till butadien. Katalysatorn uppvisade 68,5% selektivitet för butadien i en etanolomvandling av 78,2% vid 350°C, och därigenom nära 61% utbyte av total olefin (butadien och eten). Verket publiceras i Chinese Journal of Catalysis .
Kombinerat med olika in situ-karakteriseringar, en stark koordinationsinteraktion mellan Co 2+ platser och fosfatgruppen på YPO4 har identifierats som gynnsam för att förbättra etanoldehydreringsprestanda.
YPO4 ytan exponerade Y 3+ plats, som effektivt kan katalysera C-C-kopplingsreaktionen. Genom kombinationen av Co- och Y-species i en katalysator, dvs Co-YPO4 , skulle den synergistiska effekten av de bifunktionella platserna kunna uppnås.
Mer information: Bai-Chuan Zhou et al, PO43 – koordinerade Co2+-arter på yttriumfosfat som ökar valoriseringen av etanol till butadien, Chinese Journal of Catalysis (2024). DOI:10.1016/S1872-2067(23)64567-X
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
