Мембрана предлага енергоспестяваща алтернатива за рафиниране на суров петрол

Изследователи от Корейския научен и технологичен институт и Технологичния институт на Джорджия са разработили достъпна мембрана, способна да разделя суров петрол при стайна температура. Новата мембрана предлага потенциална алтернатива на енергийно интензивния процес на дестилация, прилаган в рафинериите.

Мембраната, изработена от порьозен полиакрилонитрил (PAN), елиминира необходимостта от ултратънки селективни покрития, традиционно използвани за сепарация на молекулярно ниво. Според изследователите подходът може да намали енергопотреблението при рафиниране и да понижи производствените разходи.

Пробив в мембранното рафиниране

Рафинирането на суров петрол е един от най-енергоемките индустриални процеси, като конвенционалната дестилация изисква температури над 350°C за разделяне на суровината на продукти като бензин, керосин и нафта. В световен мащаб за този процес се изразходват близо 1100 TWh електроенергия годишно, което го прави значим източник на енергийни разходи и емисии на парникови газове в рафинериите. Мембранното разделяне се очертава като обещаваща алтернатива в стремежа на нефтохимическата индустрия към редуциране на разходите и емисиите.

Новото проучване демонстрира по-опростен подход, който не изисква използването на ултратънки селективни покрития, считани досега за задължителни за провеждането на прецизна молекулярна сепарация. Вместо това суровият петрол се пропуска през порьозната мембрана от PAN – евтин и химически стабилен материал, широко използван в индустриалната филтрация.

При преминаването на суровия петрол през мембраната по-тежките въглеводороди се натрупват по стените на порите, образувайки канали с ширина под 2 nm. Тези канали дават възможност за преминаването на по-леките фракции, включително нафта, бензин и керосин. Изненадващото в случая е, че замърсяването на мембраната, което обикновено се счита за недостатък, се оказва механизмът, който опосредства селективното разделяне.

Според изследователите PAN мембраната постига около 23 пъти по-висока пропускливост на суровия петрол спрямо най-авангардните мембрани, като същевременно запазва стабилна ефективност в продължение на 28 последователни дни.

По-интелигентно разделяне на нефт

Учените посочват, че мембранната технология може да бъде интегрирана в съществуващата инфраструктура на рафинериите като филтриращ модул, позволявайки внедряване без необходимост от подмяна на основно оборудване. Това би могло да намали разходите и сложността на внедряването и да ускори индустриалното приложение на технологията.

Симулации на процеса показват, че използването на мембраната като предварителна стъпка на третиране преди конвенционалната дестилация на суров петрол може да намали общото енергопотребление с 31,6%. Подходът също така би могъл да редуцира емисиите на въглероден диоксид с 37,6%, използването на охлаждаща вода с 20,7% и оперативните разходи с 36% в сравнение с конвенционалните методи за рафиниране.

Изследователите смятат, че мембраната може да намери приложение и отвъд рафинирането на суров петрол. Потенциални области включват пречистването на пиролизно масло, получено от отпадъчни пластмаси, възстановяването на индустриални разтворители, използвани в производството на батерии, пречистване във фармацевтичния сектор и производството на биогорива.