Разработка научных основ каталитического и термического превращения возобновляемого сырья в энергетических целях

Цель проекта - провести широкие исследования в области термического и каталитического превращения углеводородного сырья для получения топлив, энергии и ценных химических продуктов. В частности, планировалось создание теоретических основ технологии каталитического пиролиза растительной биомассы в бионефть и углеродсодержащие композиты. Для дальнейшей переработки бионефти в углеводороды топливного назначения необходимо фундаментальное исследование влияния природы катализатора гидрооблагораживания на его активность и стабильность. Целью проекта также являлась разработка научных подходов каталитической переработки липидов растительного происхождения в биотоплива, включая стадии переэтерификации и гидрооблагораживания. Для квалифицированного сжигания низкокалорийного возобновляемого сырья необходимо создание теоретических основ технологии процесса сжигания органического сырья в кипящем слое катализатора в отсутствие избытка кислорода. В результате выполнения проекта был предложен подход к получению микро- и мезопористых углеродных материалов из высокозольной биомассы, который позволил получить углеродные материалы с удельной поверхностью более 2700 м²/г по БЭТ. В свою очередь, было показано, что они являются перспективными материалами для использования в качестве анодной массы в суперконденсаторах с емкостью порядка 200 Ф/г. Создана опытная установка кипящего слоя для быстрого пиролиза биомассы, и показано, что оптимальной температурой пиролиза является 500°С с носителем γ-Al₂O₃. Выход бионефти может достигать 69%. Разработаны модифицированные никельсодержащие катализаторы гидрооблагораживания бионефти (продукта быстрого пиролиза биомассы), обладающие повышенной механической и коррозионной стойкостью, что имеет определяющее значение при переработке бионефти в кислой среде при повышенных температурах. Применение данных катализаторов привело к снижению содержания кислорода с 40% (в бионефти) до 12 - 16% и достижения атомного соотношения Н/С в продуктах на уровне 1,3 - 1,45. В результате, полученные продукты становятся пригодными для дальнейшей переработки вместе с нефтепродуктами на стандартном нефтеперерабатывающем оборудовании. В 2016 г. была произведена наработка партии Ni-Cu-Mo-катализатора (10 кг) и ее отправка в компанию BTG (Нидерланды) для тестирования на опытной проточной установке. Модифицированные катализаторы показали стабильность более 1000 ч пилотных испытаний.