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利用3D打印膜技术生产可持续性塑料产品,可以减少对环境的污染

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-03-16 16:16:42   来源:贤集网  浏览次数:1870  
核心提示:荷兰一家公司通过开发3D打印膜,并将其集成到生产过程中来使塑料生产更具可持续性。零排放创新绿色化学增材制造项目(简称AMAZI
       荷兰一家公司通过开发3D打印膜,并将其集成到生产过程中来使塑料生产更具可持续性。零排放创新绿色化学增材制造项目(简称AMAZING)将开发一种基于膜的工艺,以从塑料生产工艺中分离出副产品,并将其进一步利用。

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除了提供环境效益外,合作伙伴还认为,该项目开发的流程可以为欧洲工业带来巨大的经济优势。许多塑料是由乙烯和丙烯制成的,它们属于称为烯烃的不饱和烃类。这些烯烃的原料是烷烃,例如轻汽油和石脑油,它们在反应器内发生的称为蒸汽裂化的热过程中分解。在此过程中,氢作为副产物释放,必须费力地分离才能进一步使用。蒸汽裂化过程需要通过燃烧化石燃料产生的高达850摄氏度的温度,使烯烃生产成为产生大量排放物的最耗能的工业过程之一。

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AMAZING项目正在寻求通过开发一种基于膜的工艺来使烯烃的生产更具可持续性,该工艺将反应过程中的产物与裂化过程分离开来,并可供进一步使用。为了进一步减少该过程产生的排放量,AMAZING项目中使用的反应堆将由可再生能源提供的电力加热。

根据目前正在运行的蒸汽裂化设施的数量,项目合作伙伴估计,仅在德国,他们的流程每年就可以节省约5.2太瓦小时(TWh)的能源和3,871千吨(kt)的二氧化碳。随后,与燃料加热系统相比,所开发的过程可以为电动系统节省大量成本。

项目合作伙伴将使用3D打印来创建陶瓷膜并将其集成到反应器中,从而能够生产烯烃并同时分离纯氢。3D打印膜具有催化功能,可降低烷烃的脱氢温度,从而使氢与产物气体分离。通过部署3D打印以创建膜,合作伙伴可以针对裂化工艺专门定制其表面,微观结构和化学成分。可以调整和优化膜的各种特性,以提高过程中的效率,例如膜如何很好地传输分离出的氢,以及膜如何有效地支持将氢从烷烃中分离出来。

3D打印还使膜原型和组件易于测试,如果该技术证明适合大规模使用并且在经济上可行,那么合作伙伴相信3D打印膜组件可以在未来以商业规模生产。除了提高能源效率之外,所提出的方法还产生可直接使用的氢,该氢以前仅在热方面用作裂化过程的副产物。为了实现这一目标,合作伙伴将创建一种混合导电薄膜(MIEC),该薄膜可除去氢,从而可以将其用作能量载体或化学原料。

该项目提出的两种工艺还显示出了烯烃生产以外的应用前景,例如在其他工艺中使用可持续产生的氢气以减少排放,从而支持欧洲在2050年实现气候中和的目标。为了证明其3D打印膜和薄膜浇铸膜的技术潜力,项目合作伙伴将在演示器中安装其膜反应器,以评估其大规模使用的可行性。

近年来,尽管人们对3D打印对环境的影响有不同的结论,但公司越来越多地将3D打印作为一种比现有过程更有效的制造形式。关于可再生能源领域,工业制造公司以前曾使用3D打印来加速可运行可再生燃料的最先进的燃气轮机技术,并且最近还开发了一种新颖的数字维修链来实现3D打印的新功能到常规制造的燃气轮机叶片上。GE还在风能领域探索了涡轮叶片的设计和制造。

在核能领域,ORNL能源部开发的3D打印零件可以在今年春季在当前运行的核反应堆中进行测试。据报道,ORNL的燃料组件支架将是第一个安装在核电站中的3D打印安全相关组件。

ORNL正在领导转型挑战反应堆(TCR)演示计划,该计划涉及使用3D打印开发核反应堆堆芯,以降低制造成本和交付周期,同时提高安全性。

 
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