Разработка и научное обоснование применения новых наноразмерных катализаторов для переработки синтез-газа в метанол

Проект НИР по гранту РФФИ "Аспиранты" № 20-35-90063 направлен на решение фундаментальной проблемы - разработке и научному обоснованию применения новых наноразмерных катализаторов для переработки синтез-газа в метанол. Стратегической задачей проекта является переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике с повышением эффективности переработки углеводородного сырья. Новизна исследований заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании возможности переработки синтез-газа в метанол в присутствии наноразмерных катализаторов на основе меди и оксида цинка. Проведены теоретические и лабораторные исследования, связанные с созданием структур новых типов нанокатализатора, обоснован оптимальный их состава. Разработаны компьютерные структурные модели молекул, кристаллов и полимерных материалов, необходимых для создания новых катализаторов, проведен подбор оптимального состава нанокатализаторов и выполнено моделирование процесса протекания реакций катализа. Представлены исследования по усовершенствованию наноразмерных гетерогенных нанокатализаторов на основе меди и оксида цинка. Изучены модификации матриц нанокатализаторов, промоторов и соотношений Cu/Zn в катализаторах. Описан механизм химических реакций, происходящих на поверхности металлических наночастиц, при получении метанола из синтез-газа, смоделирован процесс адсорбции СО на поверхности наночастиц меди, показан процесс разделения и получения метанола, рассчитана энергия активации протекающих химических реакций. Разработана технологическая схема получения метанола с использованием наноструктурированного биметаллического катализатора. Показано, что полученные нанокатализаторы на основе Cu и ZnO имеют оптимальные каталитические свойства для лабораторных экспериментов. Исследованы опытные образцы нанокатализаторов и определены их физико-химические и эксплуатационные свойства. Разработана технология применения нанокатализаторов с последующей успешной их регенерацией, обоснован механизм каталитических реакций получения метанола из синтез-газа и усовершенствованы каталитические свойства нанокатализаторов нового типа. Полученные новые научные знания найдут применение в реальном секторе экономики. На данном этапе реализация разработанных нанокатализаторов осуществлена на 2-м Фушуньском НПЗ, КНР. Запланировано полупромышленное испытание, по завершении которого будет оформляться патент. Дальнейшие исследования в этой области позволят разработать еще более активный, селективный и стабильный нанокатализатор для переработки угарного газа, что позволит в будущем коммерциализировать процесс.