PNNL、OSU、Lanzatech提高了乙醇喷射工艺的效率和成本

在俄勒冈州立大学的合作伙伴和 LanzaTech 的碳回收专家的帮助下，美国能源部太平洋西北国家实验室正在扩大将来自可再生或工业废气中的酒精转化为喷气燃料或柴油燃料的专利工艺。

单步化学转化简化了目前的多步过程。新型 PNNL 专利催化剂可将生物燃料（乙醇）直接转化为正丁烯，这是一种多功能平台化学品。新的微通道反应器设计进一步降低了成本，同时提供了可扩展的模块化处理系统。

新工艺将为可再生和废物衍生的乙醇转化为有用的化学品提供更有效的途径。目前，正丁烯是通过大分子的能源密集型裂解或分解从化石原料生产的。新技术通过使用可再生或回收的碳原料来减少二氧化碳的排放。

以可持续衍生的正丁烯为起点，现有工艺可以进一步提炼这种化学品，用于多种商业用途，包括柴油和喷气燃料以及工业润滑油。

在商业化的飞跃中，PNNL 与俄勒冈州立大学的长期合作者合作，将获得专利的化学转化过程集成到使用新开发的 3D打印技术构建的微通道反应器中。3D打印使研究团队能够创建一个蜂窝状的微型反应器，大大增加了反应可用的有效表面积与体积比。

3D打印的微通道微型反应器大大提高了生物燃料化学转化的效率。

微通道技术将允许在生产大部分生物质的农业中心附近建造商业规模的生物反应器。使用生物质作为燃料的最大障碍之一是需要将其长距离运输到大型集中生产工厂。

四分之一的商业规模测试反应堆将使用与 OSU 合作开发的方法通过3D打印生产，并将在 PNNL 华盛顿州里奇兰校区运行。

测试反应器完成后，PNNL 商业合作伙伴 LanzaTech 将提供乙醇以供该过程使用。LanzaTech 的专利工艺将钢铁制造、炼油和化工生产等行业产生的富含碳的废物和残留物，以及林业和农业残留物和城市垃圾气化产生的气体转化为乙醇。

测试反应器每天将消耗相当于多达二分之一干吨生物质的乙醇。LanzaTech 已经扩大了用于从乙醇生产喷气燃料的第一代 PNNL 技术，并成立了一家新公司 LanzaJet，以将 LanzaJet 醇转喷气机商业化。当前项目代表了简化该过程的下一步，同时提供来自正丁烯的额外产品流。

自早期实验以来，该团队一直在不断完善这一过程。当乙醇通过负载在二氧化硅上的固体银-氧化锆基催化剂时，它会进行基本的化学反应，将乙醇转化为正丁烯，或者在对反应条件进行一些修改后转化为丁二烯。

但更重要的是，经过长时间的研究，催化剂保持稳定。在后续研究中，研究小组表明，如果催化剂失去活性，可以通过简单的程序再生以去除焦炭——一种可以随时间积累的硬碳基涂层。将使用更高效、更新的催化剂配方进行放大。获取更多前沿科技 研究进展 访问：https://byteclicks.com

研究得到了美国能源部 (DOE)、能源效率和可再生能源办公室的支持。

参考文献

• Single-Step Conversion of Ethanol to n-Butene over Ag-ZrO₂/SiO₂ Catalysts 。ACS Catalysis 10 (18), 10602-10613 doi: 10.1021/acscatal.0c02235
• Understanding the Deactivation of Ag−ZrO₂/SiO₂ Catalysts for the Single-step Conversion of Ethanol to Butenes。ChemCatChem 13, 999 doi: 10.1002/cctc.202001488