Статья с результатами исследования опубликована в научном журнале ACS Catalysis.
Сейчас из попутного нефтяного газа (ПНГ) обычно получают метан и другие легкие углеводороды.
ПНГ - это сопутствующий продукт при добыче нефти.
С 1 января 2012 г. вступил в действие Постановление «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках».
Нефтедобывающие компании стали строить газопроводы от месторождений к магистральным газопроводам, для подачи ПНГ в ГТС РФ или строить установки по использованию ПНГ на самом месторождении, например, мобильные электростанции- газотурбинные (ГТЭС) или парогазовые.
Однако международная группа ученых в составе исследователей Делфтского технического университета (Нидерланды), Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (Саудовская Аравия) и Университета ИТМО (Россия) открыла еще 1 метод утилизации ПНГ - простой и недорогой способ его превращения в жидкие вещества.
Квантовая химия рассматривает строение и свойства химических соединений, реакционную способность, кинетику и механизм химических реакций на основе квантовой механики, что может существенно отличаться от классической механики.
Постоянную Планка никто не отменял.
Говоря языком химиков, высококремнеземные цеолиты - это водные кристаллические алюмосиликаты 3-мерной структуры, в кристаллах которых при дегидратации освобождается регулярная система каналов и полостей Ø 0,3 -1,0 нм.
Малое содержание алюминия, но большое - кремния, делает данные цеолиты гидрофобными и высоко термически стабильными.
Во время формирования кристаллической решетки ZSM-5 происходит образование системы каналов, пересекающихся под прямыми углами, которые в сечении такие каналы имеют форму 10-членных колец, образованных прямыми и «синусоидальными» каналами.
В результате квантовых расчетов удалось выявить факторы, влияющие на течение реакции, благодаря чему ученым удалось построить более точную модель протекания реакции по окислению метана.
Руководитель исследования, профессор Химико-биологического кластера Университета ИТМО, заведующий лаборатории инжиниринга неорганических систем Делфтского технического университета Е. Пидько дерзко отметил, что свойства каталитических систем зачастую определяются не статическими свойствами катализатора, а динамическими параметрами (геометрия активного центра катализатора в процессе реакции).
Для любознательных напомним, что энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.
Зачастую динамические параметры игнорируются, но в данном случае они и помогут превратить газ в спирт.
Метанол - один из важнейших видов сырья для промышленного органического синтеза и использующийся при производстве формальдегида, уксусной кислоты, винилацетата, этиленгликоля и др. соединений.
Ныне метанол производят в 2 стадии. 1. Из каменного угля получают синтез-газ (смесь окислов углерода с водородом).
2. Получение из синтез-газа спирта.
Благодаря этому открытию удастся строить предположения относительно реакции без дополнительных химических экспериментов, на основе только лишь расчетов.
Таким образом значительно упростится внедрение катализа в разные отрасли промышленности.
Ученые отметили, что изучат реакции с другими катализаторами и продолжат исследования по изучению влияния условий реакции окисления метана в метанол на ход реакции.
Прямое газофазное окисление метана и превращения его в метанол по схеме 2СН4 + О2 > 2СН3ОН, но в промышленности не используется:
- для ее осуществления требуются экстремальные условия (давление выше 100 атм. и температура 300-500°С);
- конверсия метана составляет около 5%.
В качестве инициаторов радикальных цепных химических превращений могут использоваться привычные органобораны или хлорсодержащие неорганические соединения бора.
В 2004 г. пытливые ученые предложили способ превращения газа в спирт по вышеприведенной схеме с использованием в качестве катализатора трихлорида бора (ВСl3).
Реакция протекает по механизму цепной реакции с участием радикалов СН3 и Сl при условиях: температура 160-180°С и небольшое избыточное давление - 0,5-1 атм.
Автор: А. Шевченко, О. Бахтина
