В лаборатории кафедры физической химии факультета естественных наук Новосибирского государственного университета (НГУ) смонтирована каталитическая установка для переработки жидких продуктов пиролиза полимерных отходов в синтетическое топливо. За первые три недели ее работы ученые получили первые три литра керосина.
В настоящее время проводятся работы по определению оптимальных режимов работы капиллярного реактора, отработке циклов регенерации катализатора, подбору параметров каталитического процесса и самого катализатора. Кроме того, осуществляется мониторинг основных показателей работы установки и анализ полученного продукта.
Оборудование предоставлено и смонтировано специалистами ООО «Ониум плюс» из Ярославля.
Разрабатываемая совместными усилиями технология состоит из нескольких стадий. Сначала неперерабатываемый пластик подвергается пиролизу — термической деструкции без доступа кислорода при температуре от 400 до 600 °C. На выходе получается пиролизное масло — неоднородная жидкая смесь углеводородов, содержащая большое количество нежелательных примесей, темно-желтого цвета с резким неприятным запахом.
Затем производится разделение многокомпонентной смеси на фракции по температуре кипения. К применению в качестве топлива пиролизное масло и его фракции еще непригодны — из-за высокого содержания непредельных углеводородов эта субстанция может вывести из строя двигатели внутреннего сгорания. Преобразовать ее в пригодное для использования топливо можно посредством применения каталитической технологии.
Представители ООО «Ониум плюс» обратились к исследователям НГУ с просьбой разработать данную технологию. Ученые провели предварительные эксперименты с никель-молибденовыми катализаторами на алюмооксидном носителе.
На них в трубчатых реакторах были получены первые положительные результаты — синтезирована прозрачная бесцветная жидкость с нерезким запахом керосина. Однако до применения ее для двигателей внутреннего сгорания требуется не только разработать новый состав и способ синтеза катализатора, но и модифицировать установку по гидрированию, подобрать оптимальные параметры каталитического процесса, отработать все циклы автоматической регенерации катализатора.
Для этого специалисты компании создали еще две каталитических установки — пилотную и лабораторную. В настоящее время проводятся параллельные испытания каталитического процесса. Важное условие эксперимента — обе установки должны работать круглосуточно в непрерывном режиме.
Готовый продукт проходит тщательный анализ: исследователи изучают его фракционный, групповой, компонентный и элементный состав. Замеряют показатели серы и хлора на выходе, температуры вспышки и помутнения. Данные параметры очень важны для дальнейшего использования конечного продукта, они определяют его практическое назначение.
Исследователи получили катализатор гидрирования, затем — катализатор гидроизомеризации и гидрокрекинга, на котором были достигнуты первые положительные результаты. В настоящий момент ученые работают над катализатором с увеличенной активностью в гидрокрекинге и гидроизомеризации, получая продукт с температурой помутнения ниже -20.
Ученые оценивают результаты своей работы, как обнадеживающие, а производство топлива из продуктов пиролиза — рентабельным, ведь только 5% исходного вещества превращается в газ, остальная масса превращается в высококачественное синтетическое топливо.
На сегодняшний день технология почти готова к внедрению, которое будет определяться только скоростью постройки каталитических установок.