使用KASUT开发的金属有机框架(MOFs)脱除天然气中硫化氢(H2S)和二氧化碳(CO2)杂质可变得更简单和更有效。
由于天然气供应中这两种杂质可能有较高含量,用这种方式改造天然气可以帮助沙特阿拉伯更好更清洁的利用其丰富的天然气进行供应。该技术还可促进天然气使用的增加以及包括含H2S和CO2气体在内的全球其他工业气体的应用,以获得潜在的大环境和经济效益。
天然气主要由甲烷(CH4)、少量其他用途的烃以及一些杂质组成。一旦污染物被去除,天然气会比其他化石燃料燃烧地更干净。它既不排放煤烟颗粒,也不排放二氧化碳和污染氮和硫的氧化物。
KAUST(阿卜杜拉国王科技大学)这一方法为沙特阿拉伯的2030视觉项目提供支持。这一主要倡议旨在减少沙特王国对石油的依赖,并开发新的环境可持续技术,其中包括从天然气中获取70%能源的目标。
“要实现这一具有挑战性的目标,需要加强对最初含有大量H2S和CO2的天然气源的使用。” KAUST团队的Youssef Belmabkhout说。
MOFs含有金属离子或金属团簇,它们被称为连接体的碳基有机化学基团联系在一起。重新排列不同的链接器和无机分子构建块和MOFs中的孔系统的化学性质,使它们能够执行许多有用的功能。
这种特制的MOFs吸附剂是从天然气流中去除硫化氢(黄色和灰色)和二氧化碳(黑色和红色)污染物后的纯甲烷(蓝色)产品(右侧)。Belmabkhout解释说:“我们在这项工作中遇到的挑战是开发可以从天然气流中同样选择性地吸附H2S和CO2的有孔含氟MOF。”
这项研究是由KAUST先进膜和多孔材料中心的一个小组进行的,该小组由Mohamed Eddaoudi教授领导。该中心开发MOFs吸附剂有着悠久的历史,为催化、储气、气敏和气体分离等多应用领域进行过开发。
“KAUST MOF化学的最新进展是已经允许设计和建造具有潜力的各种MOFs平台,以应对与能源安全和环境可持续性有关的许多挑战。”Eddaoudi说。
对天然气的升级研究大部分是由沙特国家石油天然气公司Aramco资助的。“Aramco的利益无疑证实了这项工作对Kingdom的重要性。”Eddaoudi补充道。
Aramco的一个新项目也在进行中,它将调查扩大程序为商业开发做准备。优化MOFs的化学特性的进一步研究也正在与其他工业合作伙伴进行讨论。
“这不仅仅是化学。”Belmabkhout强调:“它是将化学、化学和工艺工程、物理和计算与工业伙伴相结合,以促进自然资源的经济利用。”