Ученые СО РАН оптимизируют процесс получения «зеленого» этилена из биоэтанола
Специалисты Института катализа СО РАН создали кинетическую модель промышленного процесса получения этилена из биоэтанола.
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.