Специалисты ФИЦ "Институт катализа СО РАН" при поддержке Российского научного фонда разрабатывают высокоэффективные структурированные катализаторы для прямой конверсии нафты в синтез-газ и водород. Ученые ищут новые способы эффективной переработки нефтяного сырья для получения продуктов с высокой добавленной стоимостью.
Нафта представляет собой смесь легких и средних углеводородов, которую выделяют преимущественно при первичной переработке нефти. Она обычно используется в качестве сырья для производства моторного топлива, олефинов и ароматических углеводородов. Кроме того, легкие углеводородные фракции можно применять для разбавления тяжелой нефти при транспортировке и переработке. Мировой рынок производства нафты составляет порядка 200 млрд. долларов.
Структура нефтепереработки меняется, развиваются альтернативные технологии преобразования углеводородного сырья, поэтому есть необходимость поиска новых направлений эффективного использования нафты с получением полезных продуктов. Одним из перспективных направлений является ее каталитическая конверсия в синтез-газ. Из этой смеси монооксида углерода и водорода в дальнейшем можно получать чистый водород, метанол, аммиак, синтетические углеводороды и другие ценные вещества.
Классическая переработка тяжелых фракций нефти в синтез-газ включает в себя много энергоемких и технологически сложных стадий. В последнее время нафта все меньше используется в качестве растворителя нефти, но по своим химическим свойствам она перспективна для получения синтез-газа. Одним из способов выступает прямая конверсия углеводородов в синтез-газ с применением высокоэффективных структурированных катализаторов. Они улучшают условия тепло- и массообмена, снижают диффузионные ограничения и повышают стабильность каталитических систем при высоких температурах.
Специалисты ФИЦ "Институт катализа СО РАН" планируют создать такие структурированные катализаторы для паровой и парокислородной конверсии нафты. В отличие от насыпных гранул, структурированные носители с каналами лучше отводят тепло и стабильнее работают при высоких температурах.
Ученые исследуют реальный состав нафты, чтобы выделить наиболее сложные в плане конверсии соединения. Они проверят на модельных смесях, как природа родия, никеля, платины, рутения, палладия, щелочных и щелочноземельных металлов влияет на селективность по водороду. Особое внимание уделяется воздействию различных добавок на активность катализаторов, конверсию топлива и устойчивость к дезактивации. Это позволит перейти к целенаправленному подбору состава катализаторов для продуктивной переработки.
Главная задача ученых заключается в формировании научно-технического задела для развития каталитических технологий, которые можно будет применять на реальных нефтяных предприятиях. Содержащие водород смеси представляют собой многообещающее топливо для энергетических установок на топливных элементах, поэтому исследование играет важную роль в контексте распределенной энергетики.
