Новый фильтрующий материал для нефтепереработки

Источник: phys.org

Команда ученых под руководством профессора Джеффри Лонга (Университет Калифорнии, Беркли, США) представила новый фильтрующий материал для нефтеперерабатывающей промышленности. Это металлорганический каркас (MOF) имеет форму губки с микроскопическими треугольными каналами. Химическая формула соединения — Fe₂(bdp)₃. Фильтр на основе нового материала способен легко разделять высокооктановые и низкооктановые компоненты бензина. Высооктановый бензин на заправочных станциях стоит дороже, чем обычный неэтилированный бензин. Это связано с трудностью выделения правильного типа молекул из нефти. Нефть включает в себя несколько различных версий одних и тех же молекул, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но отличную друг от друга пространственную структуру. Такие варианты называются изомерами.

Создание топлива премиум — класса требует отделения изомеров с наиболее высокой химической энергией. Традиционно разделение изомеров происходит при помощи нагрева смеси до определенной температуры, соответствующей точкам кипения изомеров. Проблема в том, что четыре основных изомера, два из которых имеют высокое октановое число, а два других — низкое, кипят при почти одинаковых температурах. В итоге процесс разделения становится сложным и дорогостоящим. Новый фильтр позволяет преодолеть эту сложность. Бесчисленные внутренние стенки треугольных каналов MOF задерживают низкооктановые изомеры. При этом высокооктановые изомеры легко проходят сквозь отверстия фильтра.

Мэтью Хадсон и его коллеги из Национального Института стандартов и технологий использовали методику нейтронной порошковой дифракции для определения молекулярной структуры материала. Им удалось выяснить, почему MOF адсорбирует низкооктановые изомеры. Структура таких изомеров более линейная, поэтому они могут прижиматься ближе к стенкам каналов. Когда смесь проходит через фильтр, низкооктановые изомеры прилипают к поверхности каналов, как к листу мокрой бумаги. Как отмечает г-н Хадсон, новая технология разделения изомеров бензина является более простой, дешевой и эффективной, чем традиционная перегонка. Кроме того, она не требует высоких температур, что снижает энергозатраты производителей. MOF демонстрирует достаточную надежность в условиях многократного использования. Поэтому нефтепромышленникам стоит задуматься о скорейшем внедрении разработки.