Создание нового типа катализаторов для получения водорода из продуктов переработки биосырья

Объектом исследования является создание катализаторов паровой конверсии спиртов в синтез-газ на основе гидротермально карбонизированного растительного сырья. Внедрение технологии получения катализаторов и процессов конверсии спиртов растительного происхождения позволить решить экологический проблемы окружающей среды, связанные с утилизацией отходов. Целью проекта является исследование фундаментальных закономерностей формирования металлсодержащих катализаторов на основе карбонизованной биомассы древесного происхождения и исследование закономерностей протекания паровой конверсии изо-бутанола в их присутствии. Установлено, что термическая обработка носителя (гидротермальной карбонизованная при 190°С целлюлоза) на воздухе при 700°С позволяет получить устойчивый материал с высокой удельно площадью поверхности (503 м2/г). Полученные катализаторы исследованы в процессе паровой конверсии изобутанола. Выход водорода для исследованных образцов составил 51-56%, селективность по СО 41-50%, конверсия воды не превышала 50%. Оптимальным содержанием нанесенных металлов является 5 мас.%, повышение содержания металлов до 10 мас.% к заметного улучшению показателей не приводит. Для повышения растворимости изобутанола с целью улучшения контакта реагентов и равномерности подачи сырья в исследуемую системы добавлен этанол до получения. По сравнению с гетерогенной системой изобутанол – вода, гомогенная система изобутанол – этанол – вода показала более высокие значения выхода водорода (66%), конверсии воды (75%) и спирта (100%), а также меньшее коксообразование (2%). Рост температуры процесса до 900°С приводит к росту конверсии воды от 36% при 400°С до 92% при 900°С. Результатом этого становится повышение выхода Н2 и селективности по СО до 91% и 93%, соответственно. Полученная при 900°С газовая смесь содержит синтез-газ с соотношением Н2/СО равным 2:1 и суммарным содержанием примесей (СО2 и СН4) 5%. Также для процесса паровой конверсии изобутанола рассчитаны равновесные показатели выхода водорода и селективности по углеродсодержащим газам. Результаты расчетов показывают, что достигаемые в проведенных экспериментах значения выхода Н2 оказываются формально заравновесными (хотя по абсолютной величине не очень высокими).