Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0074

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0074
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"
Название доклада
Разработка технических решений для получения низкозастывающих дизельных топлив и высокоплотных керосинов для арктических условий с использованием возобновляемого и нефтяного сырья.
Докладчик
Куликов Альберт Борисович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели исследования
Разработка основ технологии комплексной переработки минерального и растительного сырья в жидкие энергоносители с помощью процессов гидроконверсии, обеспечивающих получение авиационных керосинов и дизельных топлив с пониженной температурой застывания, предназначенных для эксплуатации в арктических условиях.
Расширение сырьевой базы для получения низкозастывающих моторных и авиационных топлив мирового стандарта за счёт вовлечения в переработку возобновляемого растительного сырья.
Повышение степени переработки биомассы в жидкие энергоносители в пересчете на сухой вес до 15% за счет использования базидиальных грибов для переработки лигноцеллюлозы.
Задачи исследования
Подбор состава нефтяного и биосырья (липиды, смоляные кислоты) для получения продуктов с заданными свойствами, прежде всего керосинов высокой плотности и арктических дизельных топлив; разработка эффективных методов, обеспечивающих получение липидов из лигноцеллюлозного сырья, что должно существенно снизить их стоимость и увеличить доступность, обеспечить повышение общей конверсии биосырья в конечные топлива;
Разработка двухстадийного процесса превращения нефтяного (прежде всего газойлей каталитического крекинга, как отдельно, так и в смеси с прямогонным сырьем) и возобновляемого сырья - липидов растительного происхождения и смоляных кислот, в высокоплотные авиационные керосины, арктические дизельные топлива, обеспечивающего высокий выход продукта в расчете на превратившийся углерод (не менее 85%);
Наработка образцов биосырья (липидов), наработка образцов высокоплотного керосина и дизельных арктических топлив для проведения их испытаний сертифицированными методами.
Актуальность и новизна исследования
Применение возобновляемого сырья - стремление к улучшению общемировой экологической обстановки. Преимущество использования возобновляемых источников сырья заключается в образовании замкнутого цикла по диоксиду углерода.
Керосиновая и дизельная целевые фракции, полученные с использованием возобновляемого, сырья пригодны для дальнейшего использования в арктических условиях. Керосиновые фракции пригодны для получения топлив в реактивной технике.
Новизна работы состоит как в разработке новых каталитических систем для оптимизации процесса гидроконверсии, использованию различных типов сырья, так и в разработке новых подходов для расширения сырьевой базы для производства биотоплив, в том числе в использовании базидиальных грибов для переработки лигноцеллюлозы.
Описание исследования

В случае нефтяного сырья используется вторичное сырьё – газойли каталитического крекинга в смеси с первичным сырьем – липидной биомассой или высокопарафиновыми дизельными фракциями, что позволяет получать топлива с высокой плотностью, как авиакеросины, так и дизельные топлива; уменьшить температуру помутнения и застывания за счет получения нафтенов; использование прямогонных высокопарафинистых фракций или липидной биомассы после изомеризации призвано обеспечить высокое цетановое число получаемых топлив. Для получения компонентов высокоплотных авиакеросинов из биосырья предложено использование отходов целлюлозно-бумажного производства, смоляных кислот. Для получения липидов с высокой эффективностью из биосырья используется подход, основанный на использовании базидиальных грибов для переработки лигноцеллюлозы в высокоэнергетические липиды. Данный подход позволяет перерабатывать сырье любого качества и увеличивает степень извлечения липидных компонентов из масличных культур с 10 до 19 процентов, а общий выход углеводородов из сухой биомассы (при использовании метода гидроконверсии липидов) – вплоть до 15%. Для процесса получения топлив, вне зависимости от характера используемого сырья (нефтяное, возобновляемое, смесьевое), используется процесс двухстадийной гидроконверсии. При этом на первой стадии обеспечивается удаление гетероатомов в нефтяном сырье на оригинальных Ni,Mo-; Co,Mo- Ni-W мезопористых катализаторах и деоксигинация биосырья на катализаторах, содержащих металлы VIII группы. Процесс сопровождается гидрированием двойных связей и части полиароматических соединений (нефтяное сырье). Дегидроциклизация (при использовании в качестве компонента нефтяного сырья и смоляных кислот), и гидроизомеризация н-парафинов осуществляется с использованием мезопористых алюмосиликатных катализаторов, содержащих металлы платиновой группы.
 

Результаты исследования

Полученные образцы липидной фракции грибов содержат 98 % мас жирных кислот С16-С20 (продуцент Fomes fomentarius MT-4.09) , 97 % мас жирных кислот С16-С20 (продуцент Fomitopsis pinicola F-1285) и 96 % мас. жирных кислот С16-С20 (продуцент Laetiporus sulphureus MT-11.29),  остататочное влагосодержание 0,5 % мас. Наибольший выход липидной фракции составляет 46% при выходе сухого мицелия 15 г/л объема реактора. Наилучшая экстракция липидов - при использовании смеси хлороформ-метанол и растирании биомассы в смеси с песком после заморозки. В качестве сырья для получения  образцов высокоэнергетических липидных фракций грибов использованы жмых семян подсолнечника и пшеничная солома в качестве разрыхлителя, минимальное необходимое время для полной колонизации составляет 10 дней в присутствии в качестве ускорителя роста кукурузного экстракта и соевой муки в количестве 8% от массы субстрата. В качестве продуцента липидов наилучшие результаты продемонстрировал запатентованный штамм Fomitopsis pinicola.

Найдено, что оптимальные условия гидродеоксигенации растительного сырья (триглицериды жирных кислот) и гидроочистки нефтяного сырья (легкий газойль каталитического крекинга) находятся в температурном интервале 320-360 С и объемной скорости подачи сырья 0.5-1 ч-1.  Pt-содержащий  катализатор  на  основе мезопористого  алюмосиликата в процессе гидроконверсии нефтяных н-парафинов С19–С38  показал высокую эффективность и селективность в получении дизельных и керосиновых фракций. Удалось достичь 91% конверсии сырья с 76% выходом жидких углеводородов (320°С, объемная скорость подачи сырья 0,5 ч–1, мольное соотношение водород:сырье = 600:1, давление 50 атм). Температура начала кристаллизации выделенной керосиновой фракции менее минус 50°С, а предельная температура фильтруемости дизельной  фракции составляет  минус 34°С.

Образцы высокоплотного авиационного керосина из растительного и смесевого сырья содержат ароматические соединения на уровне  3,6% об., содержание серы составляет 0,0008% мас., теплота сгорания  43500 кДж/кг. Образцы арктического дизельного топлива из растительного и смесевого сырья содержат ароматические соединения в количестве  4.8 % об., содержание серы - 0.0008% мас., цетановое число  - 51, температура помутнения – минус 43 С.

   
Практическая значимость исследования
Результаты ПНИ лягут в основу создания технологии получения высокоплотных авиационных керосинов и низкозастывающих дизельных топлив из различных типов сырья без принципиального изменения самой схемы переработки, обеспечивающей возможность превращения как чистого, так и смесевого сырья. Полученные в рамках ПНИ результаты и разработанные подходы ориентированы на применение в организациях, нацеленных на коммерциализацию технологий, а также инжиниринговых и прикладных организаций, специализирующихся на осуществлении ОТР/ОКР. Коммерциализация полученных результатов позволит предложить предприятиям ТЭК, предприятиям нефтехимического комплекса, авиаперевозчикам, сельхозпредприятиям новый процесс получения топлив. Технология получения высокоплотных керосинов может быть реализована далее в интересах Министерства обороны РФ и реактивной авиации. Разрабатываемые методы и подходы к увеличению степени переработки растительного сырья в моторные топлива будут способствовать развитию отечественной биотехнологии, особенно тех её отраслей, которые связаны с получением промышленных продуктов и полупродуктов. Полученные результаты открывают перспективу для получения товарных продуктов – топлив, и обладает рыночным потенциалом. Таким образом, это повлияет на структуру производства и потребления продукции, созданной из минерального и непищевого растительного сырья. При внедрении в производство также будут способствовать повышению спроса на сельскохозяйственную продукцию, в частности технические сорта растений. По прогнозу, результаты проекта могут вызвать интерес как в промышленно-развитых, так и аграрных странах, странах с холодным климатом. Области применения результатов работы – нефтехимия, сельское хозяйство, транспорт, авиация.
Постер

14.607.21.0074.ppt