У нового катализатора пока нет аналогов на рынке. Технология позволяет перерабатывать пиролизное масло из пластика в керосиновые и дизельные фракции для двигателей.
Учёные Новосибирского государственного университета и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН получили патент на способ приготовления катализатора, который превращает пиролизное масло из пластиковых отходов в керосиновые и дизельные фракции. Технология позволяет перерабатывать пластиковые отходы в моторное топливо, которое можно использовать в двигателях без образования нагара и замерзания при низких температурах. Эту разработку уже внедряет компания ООО «Ониум плюс» из Москвы, а ученые адаптируют ее для работы с реальным сырьем.
Как рассказали в пресс-службе НГУ, у этого катализатора нет аналогов на рынке, он существенно отличается от катализаторов, применяющихся при переработке типичного нефтяного сырья.
Причина в том, что ученые смогли решить этой разработкой три задачи. Во-первых, катализатор способствовует процессу депарафинизации, то есть превращает непредельные углеводороды в насыщенные предельные, чтобы топливо не образовывало нагар в двигателе.
Во-вторых, катализатор снижает температуру помутнения и застывания топлива через изомеризацию углеводородов, чтобы топливо не замерзало при низких температурах.
В-третьих, катализатор не значительно меняет фракционный состав, так как пиролизное масло уже попадает в диапазон температур кипения керосиновых и дизельных топлив.
«Чтобы наш катализатор обладал всеми этими тремя свойствами, мы разработали группу катализаторов, способных в зависимости от состава пиролизного масла превращать его в моторное топливо», — пояснил ассистент кафедры физической химии ФЕН НГУ, аспирант НГУ, младший научный сотрудник Института катализа СО РАН Всеволод Вдовиченко.
По структуре новый катализатор близок к классическим: в него входит гидрирующий металлический компонент и цеолит, который обеспечивает изомеризацию. Учёные испытывали различные цеолиты с трёхмерной и одномерной структурой каналов. В ходе экспериментов они выяснили, что применение одномерного цеолита ZSM-23 позволяет значительно улучшить низкотемпературные свойства и приблизиться к критериям авиационного керосина Jet A-1, а по некоторым параметрам даже превзойти их.
Учёные предложили несколько способов приготовления катализаторов, включая обычное гранулирование, дробление экструдатов с отсевом фракции нужного размера и распылительную сушку. Им удалось решить главную проблему — повысить прочность катализатора, который подвержен истиранию из-за малого диаметра и значительной протяженности трубчатого реактора. Верный способ решения этой проблемы был найден и запатентован.
Разработку тестировали на модельном сырье — смеси полиэтилена и полипропилена, которую предоставила компания ООО «Ониум плюс». Теперь учёным предстоит адаптировать катализатор для работы с реальным сырьём. Это пиролизное масло, полученное из пластиковых отходов с городской свалки и подвергнутое термической обработке на промышленной установке пиролиза. По составу оно существенно отличается от модельного сырья, поэтому разработанный катализатор для реального уже не подходит. Но, отработав процесс на модельном, учёные поняли, как наладить аналогичный процесс для реального сырья.
Заведующая кафедрой физической химии ФЕН НГУ Екатерина Пархомчук объяснила, что разработать универсальный катализатор для переработки продуктов пиролиза пластиковых отходов невозможно. Состав, способы приготовления и условия применения катализатора зависят от того, с каким именно сырьём предстоит работать и какую цель преследует процесс. Сырьё меняется каждый раз в зависимости от установки, на которой вырабатывают пиролизное масло, а также от типа отходов и вида пластика, которые в неё загружаются.
Два года назад компания ООО «Ониум плюс» предоставила ученым два реактора для каталитических испытаний. На этом оборудовании студенты выполняют исследования в рамках дипломных работ, пользуются им и аспиранты. Разработанный катализатор будут производить в специально созданной пилотной лаборатории, которую всем необходимым оборудованием обеспечит индустриальный партнёр. Эта лаборатория войдёт в состав нового научно-исследовательского центра НГУ в рамках строительства современного кампуса университета.
«Мы рады, что удалось выстроить эффективное взаимодействие представителей реального сектора экономики с нашими учеными, студентами и аспирантами НГУ, которые объединили усилия, компетенции и знания, чтобы наладить такой технологически сложный и наукоемкий процесс, как каталитическая переработка продуктов пиролиза пластиковых отходов. Поскольку и сырье, и способы его переработки сильно разнятся от партии к партии и зависят от того, на каком реакторе осуществлялся процесс, необходимо будет оперативно реагировать на эти изменения, меняя состав катализатора. На крупном производстве сделать это очень затруднительно, а в условиях небольших лабораторий и пилотных производств под руководством научных сотрудников — вполне возможно», — говорит Екатерина Пархомчук.
Фото: пресс-служба НГУ
Lx: 5066