Разработка технологии каталитической конверсии CO2 в синтетические углеводороды и высшие спирты по теме: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЦЕССА, В ТОМ ЧИСЛЕ НАРАБОТКА ОБРАЗЦОВ ПРОДУКТОВ, ИЗУЧЕНИЕ ИХ СОСТАВА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ

Объекты исследования: синтез углеводородов из смесей СО, Н2 и СО2, бифункциональный кобальтовый катализатор, катализатор НИАП 06-06 Марка 2, синтез-газ, диоксид углерода, синтетические углеводороды С5+ и их фракции. Методы исследований: проточный и проточно-циркуляционный метод синтеза углеводородов, фракционирование жидких продуктов синтеза, газо-адсорбционная хроматография, капиллярная газожидкостная хромато-масс-спектрометрия. Цель работы – разработка технологии каталитической конверсии CO2 в синтетические углеводороды и высшие спирты. В работе выполнены исследования по разработке технологии каталитической конверсии CO2 в ценные химические вещества. Предложена два варианта конверсии СО2: - добавление CO2 в синтез-газ (смесь СО и Н2) и последующий синтез из этого газа углеводородов на цеолитсодержащем катализаторе, - конверсия СО2 в синтез-газ, который является исходным сырьем для синтеза углеводородов по методу Фишера-Тропша. На стадии синтеза углеводородов использовался бифункциональный кобальтовый катализатор синтеза жидких углеводородов С5+. В процессе выполнения работы получены следующие основные результаты: 1) исследован синтез углеводородов по методу Фишера-Тропша на бифункциональном кобальтовом катализаторе в проточном и проточно-циркуляционном режиме в интервале температур 190-250 °С, давлений 0,78- 2,0 МПа, ОСГ 500-3000 ч-1, кратности циркуляции – 0-50, составе газа с содержанием СО2 – 0-60 об. % в непрерывном режиме в течение 50 ч. Показано, что эффективным вариантом переработки СО2 в ценные химические вещества является введение его в смесь СО и Н2 до 20 об. %. При этом образуется смесь продуктов С5+ с высоким содержанием и производительностью по углеводородам разветвленного строения, являющимися основными компонентами топливных фракций углеводородов; 2) показано, что во всем интервале технологических параметров основными продуктами синтеза являются алканы и алкены нормального строения, изо-алканы и разветвленные алкены. В составе бензиновой и дизельной фракции углеводородов отсутствуют соединения серы, бензола и ароматических углеводородов, что значительно улучшает их экологические характеристики. Вследствие этого плотность топливных фракций углеводородов несколько ниже плотности бензина и дизельного топлива, полученного из нефтяного сырья; 3) подтверждена перспективность применения бифункционального кобальтового катализатора для промышленного синтеза углеводородов С5+ по методу Фишера-Тропша. Катализатор был испытан в непрерывном режиме в течение 340 ч при изменении комплекса технологических параметров (давление, объемная скорость газа, температура); 4) изучен процесс превращения СО2 в синтетические углеводороды с использованием на стадии синтеза Фишера-Тропша бифункционального кобальтового катализатора через стадию его превращения в синтез-газ с использованием катализатора НИАП-06-06 Марка 2. В течение всего периода испытаний катализатор конверсии СО2 в синтез-газ, а также бифункциональный кобальтовый катализатор показатели стабильность основных показателей процесса – степени превращения исходных компонентов, селективностей и производительности образования продуктов; 5) разработаны технологические схемы получения востребованных химических продуктов из углекислого газа (бензиновой и дизельной фракции, олефины с различной длиной углеводородной цепи). Технологические схемы выполнены в варианте однопоточной схемы получения синтетических углеводородов С5+ по методу Фишера-Тропша в проточном или проточно-циркуляционном режиме синтеза с последующим разделением полученных продуктов в ректификационных колоннах атмосферной перегонки. Интенсификации процесса получения продуктов требуемого состава осуществляется за счет возврата части отработанного газа в реактор