Об этом сообщила пресс-служба Института катализа СО РАН.
Исследование показало, что примеси изопропанола повышают селективность получаемого зеленого этилена за счет того, что сильно подавляют образование побочных продуктов.
Напомним, что этилен - один из самых крупнотоннажных химических продуктов, который необходим для производства химических реагентов, полимеров, товаров бытовой химии, текстиля и т. д.
Его производство:
- из нефтепродуктов методом пиролиза;
- также развивается направление получения зеленого этилена из альтернативного сырья - биоэтанола.
Синтез этилена из биоэтанола
Специалисты ФИЦ ИК СО РАН исследуют метод синтеза этилена из биоэтанола на основе непищевого растительного сырья.В качестве него могут использоваться отходы сельского хозяйства, например:
- шелуха или солома зерновых культур:
- овса, пшеницы или риса.
Биоэтанол содержит в виде примесей такие побочные продукты брожения:
- бутанол;
- изопропанол;
- изобутанол и др. спирты.
Данные необходимы для того, чтобы понять, насколько процесс будет экономически выгодным при переработке реального сырья.
Тезисы старшего научного сотрудника отдела технологии каталитических процессов ИК СО РАН к.т.н. Е. Овчинниковой:
- получение чистого этанола без примесей - довольно дорогая процедура, которая занимает более 20% энергозатрат от производства самого спирта;
- нам было важно понять, возможно ли использовать этанол с примесями без предварительной глубокой очистки в производстве этилена;
- и оценить, как это повлияет на экономику нашего каталитического процесса;
- мы разработали математическую модель влияния примесей на конечный продукт, чтобы можно было предсказать, как будет вести себя процесс и продукт какого качества мы получим;
- это необходимо, чтобы провести экономические расчеты и найти сбалансированную чистоту биоэтанола для более выгодного проведения реакции.
Выяснилось, что наличие примесей тормозит образование побочных соединений, что повышает выход целевого продукта.
Е. Овчинникова объяснила, что:
- вместе с этиленом в ходе реакции у нас получаются побочные продукты - например, бутилен и ацетальдегид;
- примеси изопропанола тормозят все реакции, но в большей степени именно реакцию образования ацетальдегида;
- селективность по всем продуктам в сумме равна 100 %, и если селективность побочных продуктов снижается, то селективность целевого - этилена - увеличивается;
- мы выяснили, что образование ацетальдегида тормозится в 7 раз сильнее, чем образование остальных продуктов.
Ученые обосновали целесообразность развития малотоннажной технологии получения зеленого этилена на основе трубчатых реакторов, состоящих из тысяч трубок, в которые загружен специальный алюмооксидный катализатор.
В ИК СО РАН запатентовали экологически чистый способ производства этого катализатора.
Также по оценкам исследователей, оптимальная мощность производства зеленого этилена в трубчатых реакторах - 20–60 тысяч т/ год.
Следующий этап заключается в том, чтобы проверить полученные результаты моделирования для промышленного реактора на пилотной установке.
На ней уже синтезировали пилотные партии этилена для композитов для кабельной промышленности и высокопрочных композитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и многослойных углеродных нанотрубок.
Напомним, что в ноябре 2023 г. ученые из Институт катализа СО РАН получили углеродный материал с ячеистой структурой, или углеродную пену, для эффективного поглощения нефти с поверхности воды.
Его эффективность минимум в 2 раза выше, чем у существующих сорбентов.
Преимущества материала состоят в том, что возможность использовать в качестве сырья для его производства отходы нефтепереработки, а также простой синтез, который проводят при атмосферном давлении без добавления пенообразователей.
Автор: П. Паршинова
