Разработка комплексной технологии биопереработки лигноцеллюлозы в компоненты моторных топлив и продукты нефтехимии с высокой добавленной стоимостью

Предложенный парофазный метод мембранного разделения (ПМР) водно-спиртовых смесей был испытан на реальных культуральных жидкостях (КЖ) (спиртовое брожжение, АБЭ ферментация). Для этой цели были использованы лабораторные мембранные модули с различными мембранами. Показано, что нанофильтрационная мембрана НаРМ производства РМ НАНОТЕХ, предназначенная для очистки воды, обладает оптимальным балансом селективность/производительность по целевому пароразделению, обеспечивающим высокие показатели разделения: степень извлечения этанола составила 80 - 98%, бутанола - 94 - 99%. В результате проведенных исследований предложены операционная схема мембранного блока для интегрирования в трехстадийный процесс, получение моторного топлива из лигноцеллюлозы с применением коммерчески доступных нанофильтрационных мембран российского производства. Операционная схема позволяет очень гибко менять водосодержание в целевых смесях биоспиртов. Это, в свою очередь, позволяет обеспечивать работу каталитического реактора без коксования длительное время. Полученные уникальные результаты по мембранному концентрированию биоспиртов требуют своего системного развития для оптимизации дизайна и функционирования мембранного модуля, создания необходимого концентрационного коридора по спиртам для дальнейшей переработки в компоненты моторного топлива и проверки устойчивой работы мембранного блока в условиях разделения реальных культуральных жидкостей различного происхождения. Разработаны подходы к эффективному каталитическому превращению обводненных растворов этанола и АБЭ в алкан-ароматическую фракцию С₃ - С₁₂ углеводородов в присутствии опытного образца цеолитсодержащего катализатора Pd - Zn/MFI/Al₂O₃, проявляющую высокую стабильность в длительных испытаниях. Исчерпывающее превращение обводненных органических биосубстратов достигается при 35ºС и объемной скорости 1,5 - 2,5 ч⁻¹ при селективности в образовании углеводородов 85 - 90% состава: 49 - 53% алканов с преимущественно разветвленной структурой, и 39 - 41% алкилбензолов. В длительных опытах 80 - 100 ч активность падает не более чем на 10 - 15%. Разработан способ краткой регенерации, после которой практически полностью восстанавливается каталитическая активность.