七个改变世界的化学分离技术

2016-07-12 15:20:53 防雾剂,织物疏水疏油整理剂 阅读

1 从原油中分离碳氢化合物。原油中的碳氢化合物是生产燃料、塑料、聚合物的主要原料,在世界经济中起到了至关重要的作用。位于世界各地的炼油厂每天会加工总计约9千万桶的原油,而这些加工过程大多采用常压蒸馏,每年要消耗约23万兆瓦的能量,这些能量相当于英国在2014年一整年的能源消耗。在蒸馏的过程中,首先要将油加热,接着,由于不同化合物的沸点不同,在加热过程中它们的挥发速度也存在差异,利用这种挥发速度的差异就能收集得到不同的化合物。寻找其替代过程之所以非常困难,是因为油本身的化学成分比较复杂,而且该过程还需要维持高温,以保证粘稠的原油能够不断流动传输。 
  2 从海水中分离铀。核电能够在不增加碳排放的基础上为人类提供额外的能量,而全世界的铀燃料储量是有限的。但是,在海水中存在着超过40亿吨的铀元素。从海水中分离得到铀的过程非常复杂,主要是因为现有技术在分离出铀的同时,也引入了海水中的钒、钴等杂质。目前,有些从海水中分离铀的技术已经进行了小规模的了示范实验,但要想使该分离过程对核电的发展起到明显的推动作用,仍然需要实现其大规模化的应用。 
  3 从烷烃中分离烯烃。在一些塑料的生产过程中会用到烯烃,即乙烯、丙烯等碳氢化合物,而这些碳氢化合物的总年产量超过2亿吨。以乙烯从乙烷中的分离为例,该过程一般需要用到高压低温蒸馏。混合分离技术结合了薄膜与蒸馏过程,能够把能源消耗减小至原来的一半,甚至是三分之一。然而在实际应用过程中,仅仅一家化工厂就要用到多达一百万平方米的薄膜,因此,大规模化制备这类薄膜材料是该混合分离技术规模化的前提条件。 
  4 从稀释的排放物中分离温室气体。来自发电厂等处的稀释气体排放物中富含二氧化碳与诸如甲烷等碳氢化合物,而这类化合物的排放导致了全球气候变化。利用液态胺类材料已经可以脱除稀释排放物中的此类气体化合物,但是,从这类材料中脱除二氧化碳的过程需要热量。目前,产业界仍需寻找成本更低廉的二氧化碳脱除方法。 
  5 从矿石中分离稀土金属。稀土金属在磁性材料、催化剂、高效发光等领域有着广泛应用。尽管这类物质并非真的储量稀少,但由于它们在矿石中以痕量存在,其分离过程需要运用到复杂的机械与化学手段,因此这类物质非常难以获取。 
  6 苯环衍生物互相之间的分离。苯及其衍生物在聚合物、塑料、纤维、溶剂及燃料添加剂的生产过程中的地位无可取代。目前,这类分子的分离主要采用蒸馏塔,每年总的能源消耗约有5万兆瓦。薄膜与吸附剂的发展对降低这类能源投入有着至关重要的作用。 
  7 从水中分离痕量杂质。在世界上的一些地方,海水脱盐已经成为满足淡水需求的关键技术。然而,不管是采用薄膜技术还是蒸馏技术,该过程既要消耗大量能源,又要消耗大量资本。开发高产量、防污垢的薄膜有望降低其成本。 


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