Новый фильтрационный материал может сделать процесс нефтепереработки более дешевым и более эффективным
Исследователи Национального института стандартов, технологии США синтезировали новую разновидность искусственного фильтрационного материала, на которой может быть основан абсолютно новый способ, чтобы выделить фракции высокооктанового бензина из нефти. Данная методика может перевернуть всю современную нефтеперерабатывающую индустрию, в которой все еще используют столетние технологии.
Материал, который разработан лабораторией профессора химии Джеффри Лонга, работающего в Калифорнийском университете в Беркли, обладает сложной металлической и органической структурой (MOF). Она напоминает губку, имеющую много мельчайших отверстий. Прямыми стенками внутри кристаллической решетки этого материала образуются отверстия в виде треугольников, которые избирательно втягивают в себя лишь фракции низкооктанового бензина, форма его молекул отличается от молекул высокооктанового бензина. Применение такого фильтра менее энергоемкое, дешевое по сравнению с традиционными способами, использующимися в перегонке нефти.
При большом октановом числе бензина его цена выше, так как, чтобы выделить высокооктановые фракции, нужно применить дополнительные ступени в переработке исходного сырья. Нефть содержит некоторое количество молекул, входящих в одно и то же соединение. Это изомеры, обладающие одинаковой химической формулой, однако форма самих молекул разная.
Проблемные вопросы состоят в том, что, например, одно соединение, в состав которого входят четыре существующих изомера, может иметь лишь два высокооктановых изомера, при этом другие два изомера обладают намного низким октановым числом. Точки кипения изомеров различны, поэтому для производства высокооктанового бензина необходимо очень точное поддержание температуры в чашках ректификационной колонны, в результате чего процесс превращается в энергоемкую и дорогостоящую процедуру.
Используя фильтры нового материала MOF, нефтеперерабатывающие предприятия смогут избежать такой проблемы. Низкооктановые изомеры попадают в ловушку фильтра, их молекулы наделены более прямыми формами, что способствует беспрепятственному прохождению через фильтрационные поры.
Чтобы создать новый материал, учеными был применен способ нейтронной порошковой дифракции. Данный метод дает возможность получения и контроля «правильности» кристаллической структуры производимого материала. По утверждению исследователей, разработать материал, пропускающий только низкооктановые фракции, более легко, чем создать материал, через который проходят только высокооктановые изомеры. Процесс фильтрации проводится при более низком температурном режиме в отличие от перегонки, благодаря этому на весь процесс затрачивается меньше энергии и денежных средств.
