הקדמה: למה נוזלי Ionic חשובים עבור קטליטיק

זיקוק נפט מודרני תלוי במידה רבה על סדק קטליטי כדי להמיר שברירי שמן גולמי כבדים למוצרים קלים יותר, יקר יותר כגון בנזין, דיזל, ו- olefins. במשך עשרות שנים, זרזי חומצה מוצקה כמו זאוליטים שלטו בתהליך זה, אבל הם באים עם מגבלות: coking, deactivation התעשייה מסוימת, ומוגבל שליטה על סלקטיבית.

מה הם נוזלי Ionic?

נוזלי Ionic הם מלחים הקיימים בשלב הנוזלי בדרך כלל מתחת 100 מעלות צלזיוס, עם נוזל נשאר רבים בטמפרטורת החדר.בניגוד לפתבים מולקולריים קונבנציונליים, הם מורכבים לחלוטין מ cations ו anions מסודרים בהפרעה, ללא volatile lattice. , cations הנפוצים ביותר כוללים Iidazolium, pyolidinium, ammon, ium, omyomyom, ו phounics (Tunic) עם ptonulides) כגון PFoide (אפקטים) 2 - pophounulide) עם PFophounic) עם PFofluounulide (אפקטים) עם PFounulide) PFofluounulides) PFs (אפקטים (אפקטים) PFs) PFs) עם תכונות כגון PFs) PFofluunulide) PFs (אפקטים (אפקטים (אפקטים (אפקטים) PFofluofluunulide) PFs) PF) PFs) PFs) PFsfluofluunulide) PFs) PF

טונה זו היא המבדלת העיקרית של נוזלי ionic. עבור סדקים קטליטיים, היכולת לעצב מתווך כי ייצוב באופן סלקטיבי מדינות מעבר או ביניים יכול לשפר באופן דרמטי את שיעורי התגובה ואת התפוצה של המוצר. יתר על כן, נוזלי ionic להראות פתרון לחץ ריקני בלתי אפשרי, כלומר הם לא מתאדה לתוך האווירה, להפחית את פליטות סביבתיות ומאפשרים קלים של מחזור ריק: 1 קפריסאיים אופייניים, 000, כלומר, כדי לעמוד בטמפרטורות קבועות, 000 אופייניות, כלומר, כדי לעמוד בטמפרטורות קבועות, כלומר, כלומר, כלומר, 000 אופייניות של טמפרטורות יציבות גבוהה יותר.

תפקיד של נוזל איטוני בקטליטיק

סדקים קטליטיים כרוכים לשבור מולקולות פחמן גדולות לתוך קטנים יותר באמצעות ריצוף אג"ח פחמן פחמן פחמן פחמן, בדרך כלל על אתרים חומציים.בסדקים קטליטיים נוזליים קונבנציונליים (FCC), zeolite זרז מספק את אתרי חומצה הדרושים.עם זאת, זרז מוצק סובל ממגבלות דיפוזיה, coking, ואת הצורך של התחדשות תקופתית.

כאשר נוזל ionic חומצי, כגון נוזל כלורואלולומי מבוסס Ionic (למשל, 1-ethyl-3-methylimidazolium chloride-AlCl3), הוא משמש, מספק גם סביבה חומצית חזקה ושלב נוזלי המאפשר מגע אינטימי עם משככי פחמימנים.

מכניזם של קריקט בנוזלים איטוניים

מחקר זיהה כמה מנגנונים שבאמצעותם נוזל ionic משפר את הסדקים.הנתיב העיקרי הוא סדקים זרזים תיווך גרורתיים.בנוזל חומצי חזק, פרוטון חומצי Brønsted או מרכז אלומיניום חומצי לואיס יכול להמריץ alkene או hydric נוזל של 1 מ alkane, ומייצר מחסנים של עד β-iFolic, כך להפחית את הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הזיהומים של ה-iFolic.

מנגנון נוסף כרוך היווצרות של שלב קטליטי הומוגני.כאשר זרז מתכת מעבר (למשל, ני, מו, או W קומפלקסים) מומס בנוזל איטוני, הזרז יכול לפעול במערכת דו-phasic שבה מוצרים מופרדים בקלות. גישה זו משלבת את היתרונות של שיתוק הומוגני (פעילות גבוהה וסלקטיביות) עם הפרדה קלה של hetereoustragical שיתוק, המאפשרת תגובות דלקתיות גבוהה יותר, וקטיקות.

היתרונות של שימוש בנוזלים איטוניים בקטליטיקס

היתרונות של שילוב נוזלי ionic לתוך סדקים קטליטיים להאריך מעבר רק שיפור קצב.הם נוגעים בסלקטיביות, השפעה סביבתית, יעילות אנרגיה, וגמישות לעבד.

פעילות קטליטית מוגברת

נוזלי איטוני יכולים להאיץ באופן דרמטי את התגובות הפצח.האתרים חומציים או בסיסיים בנוזלים איטוניים רבים מספקים פעילות קטליטית גבוהה לנפח יחידה, לעתים קרובות מעל זה של חומצות מוצקות. כי התגובה מתרחשת בשלב נוזלי, הגבלות העברת המונים מצטמצם - מגיבים ומוצרים diffuse באופן חופשי ללא מגבלות מיקרו-פו של זאולטים.זה מוביל לשיעורי המרה גבוהים יותר ופרקטיקות קצרות יותר.

שיפור הסלקטיביות

אחד האתגרים הגדולים ביותר בסדקים קטליטיים שולט על המוצר סלפט.נוזלים איטוניים מאפשרים כוונון עדין שלסלקטיביות על ידי התאמת שילוב הדבקה-anion.לדוגמה, נוזלי איטוני עם cations מסיבי יכול לדכא את היווצרות של coke ו גזים קלים על ידי הגנה על הקרבו ממשלוח לא רצוי, חומציקאי יכול גם כן נוזל ליריד, כי הוא ארוך יותר על ידי זרז חזק יותר על ידי זרז חזק יותר, 000 פעיל.

יתרונות סביבתיים

הלחץ היבש של נוזלי ionic מבטל את פליטת תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs) לתוך האווירה. תהליכים סדקים מסורתיים, גם עם סקורים מודרניים, עדיין משחררים כמויות של פחמימנים ותרכובות sulfur. Ionic נוזלי, להיות לא-volle, לתרום לסביבה הפעלה נקייה יותר, יתר על כן, יציבות תרמי שלהם להפחית את הסיכון של פיזור ולהפחית בקלות את הפחתת צריכת פסולת.

יציבות

סדקים קטליטיים פועלים בדרך כלל בין 450 מעלות צלזיוס ו-550 מעלות צלזיוס. בעוד שמטפלים אורגניים רבים היו מכים, כמה שיעורים של נוזלי ionic, במיוחד אלה עם cations או pyridinium ו anions יציבים כמו NTf2 - נשאר יציב תרמי עד 400 מעלות צלזיוס ומעבר.חלק נוזלים מעוצבים במיוחד, כגון אלה המבוססים על סימפוניות quaternary 400, יכולים לעמוד בטמפרטורות נוזליות קצרות יותר (C) עד 400 מעלות צלזיוס, למרות שעדיין עומדות קצרות יותר, אפילו בטווח הקצר יותר.

גמישות בעיצוב תהליכים

מכיוון שנוזלים איטוניים הם נוזלים, הם יכולים להיות מובלים בקלות, מעורבבים, מופרדים ממוצרים הידרו פחמן.זה מאפשר תהליכים מתמשכים כגון FLT:0catalytic סדק בנוזל ionic נוזלי-hydrocarbon biphasic SystemFLT:1 ; נוזל ionic נוזל צורה גם שלב קטן יותר, בעוד מוצרי הידרוקרבן קלים מהווים שלב עליון שניתן לקלקל את הזרז הפליט (אוריד) או נוזל זה גם כן, אפילו לפסולת פלסטיק בצורת מתכת מורכבת, אפילו, או נוזל, הוא חלק קטן יותר, הוא גם כן, הוא חלק קטן יותר, הוא גם כן, הוא חלק קטן יותר, הוא נוזל נוזלי, הוא גם כן, הוא נוזל נוזלי, ללא מחזורי, 000, או נוזל נוזלי, הוא נוזל נוזל נוזל נוזל זה, הוא גם כן, הוא גם כן, הוא חלק קטן יותר, הוא גם כן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל נוזל

אתגרים ומגבלות

למרות ההבטחה שלהם, נוזלי איטוני עדיין אינם טכנולוגיה מרכזית בנפט מחזרים.יש להתגבר על כמה מכשולים לפני שהם יכולים להתחרות עם זרזים מבוססים בקנה מידה תעשייתי.

עלויות גבוהות

נוזלי איטוני הם יקרים באופן משמעותי יותר מאשר זרזים מסורתיים ו פותרים.הסינתזה של נוזלי ionic טוהר גבוה, במיוחד אלה עם cations אקזוטיים ו anions, נשאר יקר.לדוגמה, קילוגרם של 1-אתל 3-methylimidazolium chloride יכול לעלות מאות דולרים, בהשוואה כמה דולרים עבור zeolite, המחיר יכול להיות נמוך יותר של $ 80 פעמים, 000, 000, 000, 000 צפוי היה להפחית את היקף של ירידה או ירידה של פחות או יותר של משככי מהירות.

התאוששות ו-Reuse

בעוד נוזלי Ionic ניתן להשתמש מחדש, הפרדה אותם ממוצרים תגובה כבדה וקוקה אינה תמיד פשוטה. במערכות דו-phasic, הסרת מוצר היא פשוטה, אבל אם נוזל איטוני הופך מזוהם עם tar או מוצקות, חידוש עשוי לדרוש כביסה עם פתרון אורגני, סינון, או אפילו דינקה וריק.כל צעד חדש מוסיף אנרגיה ופיתוח חזק, אנרגיה נמוכה היא מערכת הפעלה פעילה של אזור מחקר פעיל.

רגישות למים ואי-יעילות

נוזלים איטוניים רבים, במיוחד כלורואלולמידים, רגישים מאוד למים ולזיהומים פרוטיים.מים יכולים הידרוליזה של היון, המוביל להיווצרות HCl ואובדן של חומציות. זה דורש ייבוש זהיר של מזון וציוד, אשר מוסיף מורכבות תפעולית.Newer של נוזלי ionics לוח מים, כגון אלה המבוססים על NTf2 או בירואידים מפותחים, הם לעתים קרובות פעילות קטנועית, אך הם לעתים קרובות.

אספקת מים ו-Mass transfer

נוזלי איטוני הם בדרך כלל יותר מולטי אור אורגני, לפעמים על ידי כמה פקודות של גודל. חריפות גבוהה יכול לעכב שילוב והעברה המונית, במיוחד מול מזון כבד מולקווס. למרבה המזל, קוצר לעתים קרובות יורד בטמפרטורות גבוהות המשמשות בסדקים, ואת תוספת של פתורים יכול לעזור.

אפשרויות לעתיד ודרכים מחקר

התחום של שיתוק נוזלי ionic נע במהירות.כמה מגמות מצביעות על המסחר של תהליכים סדקים מבוססי נוזל נוזלי ionic.

פיתוח של נוזלי Ionic Low-Cost

חוקרים בוחנים חומרים זולים יותר, כגון צ'קלין כלוריד (מבשר ויטמין B) ו-urea, כדי ליצור פותרים אקוטיים עמוקים (DES), אשר חולקים תכונות רבות עם נוזלי ionic. DES כבר הראו פעילות בסדקים תגובות בשבריר של עלות נוזלים ionic מסורתיים. בעוד הם לא בדיוק נוזלי ionics (הם תערובת של חומצות Brns ו-Lired), הם יכולים להציע יתרונות דומים וניתן להציע גשר.

Catalysts היברידי

שילוב נוזלים איטוניים עם זרז מוצק, כגון zeolites או מסגרות מתכת-אורגניות (MOFs), יכול למנף את נקודות החוזק של שניהם.לדוגמה, פיזור חלקיקים זאוליטיים בנוזל איטוני יוצר ⁇ :0catalytic סלורי FLT:1 המספק שטח גבוה ואתרי חומצה נוספים תוך ניצול התכונות של solubility של סגסוגת מבוזרת כגון השפעות פסולת גסות.

נוזל Ionic מותאם להאכיל ספציפי

טונה של נוזלי ionic מאפשר להם להיות מותאם עבור חומרי מזון מסוימים, כגון גס כבד יתר, חולות שמן bitumen, או פסולת פלסטיק. על ידי עיצוב נוזלים ionic כי באופן סלקטיבי את המולקולות השבורות ביותר תוך השארת רכיבים רצויים שלם, הזנקנים יכולים להשיג תשואה גבוהה יותר צריכת אנרגיה נמוכה יותר.

שילוב עם אנרגיה מתחדשת

תהליכי סדקים נוזליים מבוססי Ionic יכולים לפעול באופן פוטנציאלי באמצעות חשמל מתחדשים לחימום ולהתחדשות אלקטרו-כימית של נוזל ionic. זה תואם את דחיפה לכיוון לנטרל את המגזר המחדש.חלק נוזלי איטוני יכול לשמש אפילו אלקטרוליטים עבור סדקים אלקטרו-כימיים, פתיחת נתיב חדש לייצור מימן יחד עם פחמימנים קלים.

מסקנה

נוזלי איטוני מייצגים פלטפורמה טרנספורמטיבית לשיפור התגובות של קטליטיות.הנכסים הייחודיים שלהם - תנודתיות נמוכה, יציבות תרמית גבוהה, חומציות טוטליות, ויכולת להמיס מגוון רחב של חומרים - לאפשר להם להתגבר על רבים של המגבלות של זרזים מוצקים.הם מגבירים את קצב התגובה, משפרים את הסלקטיביות, להפחית את פליטות, ומאפשרים תהליכים רצופים כמו רגישות גבוהה, מים, מולטי, וגמישות מתמשכת, כמו, כמו גם, עמידות תעשייתית, כמו, כמו גם, אנרגיה מתקדמת, וגמישות מתמשכת, כמו גם, כמו גם, כמו שיטות ניתוח נוזלית, ואקלים מתמשך, כמו גם, כמו גם, כמו גם, כמו שיטות סביבתית, כמו יעיל יותר, כמו שיטות לחימה, להמשיך, כמו יעיל יותר, כמו גם, כמו יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו שיטות לחימה, כמו שיטות לחימה מתמשכת, להמשיך לפתח יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו שיטות לחימה מתמשכת, כמו יעיל יותר, לפתח יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו יעיל יותר, לפתח תהליכים סביבתיים, כמו יעיל יותר, כמו גם שיטות לחימה נוזלית, לפתח יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו יעיל יותר, כמו גם שיטות לחימה, לפתח תהליכים מכניקה יעילה יותר, לפתח יעיל

לקריאה נוספת, ראה (FLT:0) סקירה מקיפה על נוזלי איטוני בקטאליזה על ידי החברה המלכותית לכימיה (Royal Society of Chemistrys) 1 ו-FLT:2a מחקר על נוזלים ionic עבור סדקים שמנים כבדים בהנדסת שמן כימי JournalcioFLT 3: ניתן למצוא פרספקטיבה של התעשייה FLT:4Hydrocarbonure עיבוד FLT:55:5