Исследование показало, что примеси изопропанола повышают селективность получаемого «зеленого» этилена за счет того, что сильно подавляют образование побочных продуктов. Статья об этом опубликована в журнале Catalysts.
В качестве непищевого растительного сырья могут использоваться отходы сельского хозяйства, например, шелуха или солома зерновых культур — овса, пшеницы или риса. Получаемый этилен позиционируют как источник для производства продуктов малотоннажной химии с высокой добавленной стоимостью — многослойных углеродных нанотрубок, полиэтилена, сверхвысокомолекулярного полиэтилена и композитов на их основе, сообщила пресс-служба института.
Биоэтанол содержит в виде примесей побочные продукты брожения: бутанол, изопропанол, изобутанол и другие спирты. Ученые решили проверить, как наличие примесей в сырье будет влиять на получение этилена — это нужно, чтобы понять, насколько процесс будет экономически выгодным при переработке реального сырья.
«Получение чистого этанола без примесей — довольно дорогая процедура, которая занимает более 20% энергозатрат от производства самого спирта. Нам было важно понять, возможно ли использовать этанол с примесями без предварительной глубокой очистки в производстве этилена, и оценить, как это повлияет на экономику нашего каталитического процесса. Мы разработали математическую модель влияния примесей на конечный продукт, чтобы можно было предсказать, как будет вести себя процесс и продукт какого качества мы получим. Это необходимо, чтобы провести экономические расчеты и найти сбалансированную чистоту биоэтанола для более выгодного проведения реакции», — рассказала старший научный сотрудник отдела технологии каталитических процессов института Елена Овчинникова.
Исследователи смоделировали получение в промышленном реакторе этилена из биоэтанола чистотой 92% с содержанием примеси изопропанола 0,03-0,3%. Оказалось, что наличие примесей замедляет образование побочных соединений. Это повышает выход целевого продукта.
Ученые обосновали целесообразность развития малотоннажной технологии получения «зеленого» этилена на основе трубчатых реакторов, состоящих из тысяч трубок, в которые загружен специальный алюмооксидный катализатор. В институте запатентовали экологически чистый способ производства этого катализатора. Оптимальная мощность производства «зеленого» этилена в трубчатых реакторах — 20-60 тысяч тонн в год.
На следующем этапе ученые проверят полученные результаты моделирования для промышленного реактора на пилотной установке.
