Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0052

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0052
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Название доклада
Разработка современных технологий производства компонентов моторных топлив и базовых продуктов нефтехимии из биомассы водорослей
Докладчик
Чистяков Андрей Валерьевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель проекта состоит в разработке химических основ прорывной технологии, которая позволит сделать шаг к крупномасштабному производству топливных компонентов и базовых продуктов нефтехимии из биомассы микроводорослей.
В задачи исследования входит: проработка технологических особенностей экстракции липидной части миководрослей околокритической водой; разработка оригинальных каталитических систем, позволяющих превращать триглицериды жирных кислот, метиловые эфиры жирных кислот и свободные жирные кислоты в углеводородные компоненты бензинового и дизельного топлив.
Актуальность и новизна исследования
Биомасса является перспективным сырьем для производства моторных топлив и продуктов нефтехимии ввиду своей возобновляемости, нулевого баланса по выбросам углекислого газа, а также равномерности распределенности по географическим регионам и возможностью культивации как на суше, так и в водоемах.
Новизна исследования обусловлена разработкой новых технологий экстракции липидной части микроводорослей околокритической водой в проточном реакторе, что позволяет существенно увеличить производительность процесса и полноту экстракции. Разработаны новые катализаторы, на основе биметаллических органических комплексов) для переработки триглицеридов жирных кислот, метиловых эфиров жирных кислот и свободных жирных кислот в углеводородные компоненты бензинового и дизельного топлив, обладающих значениями селективности близкой к 100% при полной конверсии исходных веществ и устойчивых к коксообразованию
Описание исследования

Мультиреакторная установка высокого давления Parr 5000, снабжённая блоком автоматического регулирования и 6 независимыми реакторами (объём реактора 45 мл), типа автоклав, с магнитными мешалками, максимальная Тмах = 300 С, Рмах = 500 ат; микрореакторная проточная установка Pid Eng&Tech, снабжённая регулятором давления Рмах = 100 ат, тремя регуляторами расхода газа, жидкостным дозатором Gilson 307, автоматизированным газо-жидкостным сепаратором высокого давления, а также блоком автоматического управления, Тмах = 1000 С; изготовленная непосредственно в ИНХС РАН проточно-циркуляционная установка со стационарным слоем катализатора, предусматривающая использование различных газовых сред (Н2, N2, Ar, CO2) для активации, предварительной обработки катализаторов и проведения каталитических тестов. Установка снабжена современными контрольно-измерительными приборами (ОВЕН) и предназначена для работы в on-line режиме совместно с аналитическим оборудованием. Аппаратурное оформление установки позволяет проводить каталитические испытания при давлении 5-120 атм, температуре 250-550°С, объемной скорости подачи спирта 0,2-20 ч-1 и проточной или проточно-циркуляционной организации режима потока реакционного газа. Коллектив авторов располагает всем необходимым оборудованием для синтеза катализаторов и проведения их испытаний в процессах конверсии продуктов ферментации и растительного масла: стандартное лабораторное оборудование для синтеза, очистки и кристаллизации соединений переходных металлов в контролируемой атмосфере (вакуум-пост, аргон, термостат, газовый волюмометр, роторный испаритель и т.п.). Оборудование для кинетического контроля и идентификации продуктов каталитических реакций (газовый хроматограф «Кристалл - 4000» (ПИД, He 70 см3/мин; 1200С; P 1,65 МПа, HP-PLOT/AI2O3, 50м*0,32 мм)., «Кристалл - 4000М» (ДТП, Ar (ОСЧ) колонка СКТ, 150х0,4см, 130оС, 30 мл/мин), «Varian 3600» (Хромтэк SE-30, 0.25х25, Df=0.3, 50оС (5 мин), 10о/мин, 280оС, tинж=250оС, Ринж=1 бар, деление потока 1/200, ПИД), хроматомасс-спектрометр «Finnigan»). Для определения низких концентраций СО (< 0,4% об.) использовали газоанализатор Riken Keiki c ИК -ячейкой (модель RI-550A). Для качественного определения жидких продуктов хромато-масс-спектрометры MSD 6973 (Agelent) и Automass- 150 (Delsi Nermag), EI=70 эв, объем пробы 1 мкл, колонки: HP-5MS, 0.32х50, Df=0.52, 50оС (5 мин), 10о/мин, 270оС, tинж=250оС, постоянный поток 1 мл/мин, деление потока 1/(100-200); CPSil-5, 0.15х25, Df=1.2, 50оС (8 мин), 10о/мин, 270оС, tинж=250оС, Ринж=2.2 бар, деление потока 1/300. ИК-спектрометр IFS-66 v/s Bruker в области 400-4000 см-1 (50 сканов, разрешение 1-2см-1) для определения тяжелых остатков ТГЖК. Для изучения характеристик гетерогенных катализаторов имеется комплекс рентгеновских (ДРОН-3М, снабженный компьютерным программным управлением, в области углов 20-80?2?. Используют медное фильтрованное излучение Cu K?., мессбауэровская (спектрометры электродинамического типа фирм Haldor и Wissel (Германия), представляющие собой установку, собранную из унифицированных блоков, выполненных в стандарте NIM. В качестве источников ?-излучения используют источники 57Со в матрице металлического родия с активностью до 1.1 ГБк. и магнитная установки, обеспечивающие выполнение основных работ по данному проекту. Коллектив авторов настоящего проекта принимает участие в работе ЦКП «Курчатовский Источник Синхротронного Излучения» НИЦ Курчатовский институт на установках рентгеноабсорбционной спектроскопии (EXAFS, XANES, ПЭМ), для определения тонкой структуры наноразмерных катализаторов. Детектирование кривой рассеяния в области малых углов осуществляется с помощью линейного газового детектора КОМБИ-1 (НПО Буревестник, С.-Петербург) или с использованием координатного детектора FujiFilm ImgaingPlate BAS MS 2025 (8192?10240 пикселей, динамический диапазон 3х105 в пикселе). Для обработки данных используются программы из пакета Ifeffit 1.2.8 или FEFF8.

Результаты исследования

Разработана инновационная схема, включающая гидролиз обводненной биомассы микроводорослей без катализаторов в условиях, близких к критической точке воды с выделением свободных жирных кислот и превращение жирных кислот в углеводородные компоненты моторных топлив, а также базовые продукты нефтехимии в присутствии катализаторов нового типа. Использование сверхкритической технологии гидролиза и алкоголиза триглицеридов позволяют отказаться от катализаторов, что элиминирует стадии их реактивации и регенерации, а также исключает загрязнение целевых продуктов продуктами деградации катализаторов.

Разработаны методики синтеза новых катализаторов на основе гетерометаллических органических комплексов позволяющих селективно получать линейные первичные олефины, алканы бензинового и дизельного рядов и ароматические соединения, не содержащие бензол. Изучена структура нанесенных активных компонентов, на основании чего сделан вывод о взаимном влиянии нанесенных металлов и выявлены корреляции между структурными особенностями катализаторов и селективностью. На основании ресурсных испытаний описана стабильность каталитических систем в процессах переработки растительных масел и свободных жирных кислот, а также разработан способ восстановления каталитической активности.

Практическая значимость исследования
Результаты работы могут быть использованы при создании производства моторных топлив из отходов деревоперерабатывающей промышленности. Кроме того, возможно вовлечение компонентов биосырья в процессы гидрооблагораживания нефтяных топлив.
Существует принципиальная возможность получения из компонентов биосырья высокоплотных реактивных топлив, являющихся на сегодняшний день ценным продуктом нефтепереработки. Разработка и внедрение процесса получения реактивных топлив из компонентов биосырья позволит расширить сырьевую базу топливного производства и в конечном счете обеспечить энергетическую безопасность государства.
Презентация

чистяков.ppt

Постер

Poster_Gekhman.ppt