Химики из МГУ создали катализаторы на основе сульфидов переходных металлов, применение которых позволит получать компоненты моторных топлив из тяжелых остатков нефтепереработки, а также улучшит качество добываемой нефти
Химики из МГУ создали катализаторы на основе сульфидов
переходных металлов, применение которых позволит получать
компоненты моторных топлив из тяжелых остатков нефтепереработки,
а также улучшит качество добываемой нефти. Важной особенностью
таких катализаторов является их бифункциональность — они не
только позволяют эффективно трансформировать углеводороды, в том
числе серосодержащие, но и преобразовывать воду в водород.
Исследования показали, что с новыми катализаторами можно
исключить энерго- и ресурсозатратную стадию отделения воды при
переработке обводненного углеродсодержащего сырья.
Результаты исследования опубликованы в журнале Applied
Catalysis B: Environmental и поддержаны
грантом Президентской программы исследовательских проектов
Российского научного фонда (РНФ).
Традиционно для переработки тяжелого нефтяного сырья в компоненты
товарных топлив используют процессы каталитического
облагораживания под давлением водорода. Катализаторами таких
процессов в большинстве случаев выступают соединения переходных
металлов, закрепленные на носителе — оксиде алюминия или
цеолитах. Сегодня постоянно растет энергопотребление, а потому
появляется спрос на природные энергоносители. В
нефтепромышленности все чаще прибегают к переработке
углеродсодержащего сырья и тяжелой нефти. Доля низкокачественного
сырья повышается, и вместе с тем остро встает вопрос: как
получать товарное топливо, отвечающее жестким экологическим
стандартам по содержанию в них ароматических и сернистых
соединений.
Как правило, тяжелое углеводородное сырье характеризуется высоким
содержанием поликонденсированных ароматических соединений —
полимеров из циклических молекул с системой непредельных связей
между атомами углерода, — в том числе гетероатомных, то есть
включающими атомы других элементов. На их удаление как раз и
нацелены процессы каталитического облагораживания. Размер молекул
таких соединений превышает диаметр пор носителя, что затрудняет
их проникновение к активному компоненту и приводит к дезактивации
традиционных катализаторов. Помимо поликонденсированных
ароматических соединений некондиционное, то есть некачественное,
углеродсодержащее сырье также включает воду. Она снижает
эффективность процессов нефтепереработки, приводит к коррозии
технологического оборудования, сокращает срок службы
катализаторов.
Решить проблему наличия воды в сырье позволит использование
наноразмерных катализаторов без носителя, распределенных в
углеводородной среде. Они представляют собой сульфиды переходных
металлов, никеля и молибдена. Отличительной особенностью таких
катализаторов является возможность их синтеза непосредственно в
реакционной среде in situ. Благодаря уникальной
наноструктуре такие системы лишены недостатков традиционных
«нанесенных» катализаторов. В то же время, применение
нанодисперсных (состоящих из наноразмерных частиц) систем без
носителя позволяет вовлекать в переработку не только органические
молекулы, но и активировать воду, взаимодействие которой с
оксидом углерода приводит к образованию водорода. Он необходим
для удаления органических молекул, содержащих серу. Получаемые
жидкие продукты в дальнейшем могут быть использованы для
производства экологичных моторных топлив.
Формирование активной фазы катализаторов из предшественников металлов, рассеянных в углеводородной среде, и протекание реакции водяного газа с образованием in situ водорода. Источник: Анна Вутолкина/МГУ
«Катализаторы, которые мы получили во время исследования,
позволяют не только исключить стадию отделения воды от сырья, но
и использовать ее для очистки нефти. Такая одностадийная
технология может лечь в основу процессов облагораживания тяжелой
нефти во время ее добычи, а также переработки отходов нефтяной
промышленности и повышения качества топлив», — Анна Вутолкина,
отметила руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат химических
наук, научный сотрудник кафедры химии нефти и
органического катализа химического
факультета МГУ имени М. В.
Ломоносова.
Источник: Пресс-служба МГУ имени М.В. Ломоносова.
Источник: scientificrussia.ru
