Катализ в дисперсной фазе: Cинтез и исследование в сларри-реакторах наноразмерных цеолитных катализаторов превращения тяжелых углеводородов нефти в моторные топлива и сырье для нефтехимии.

Настоящий проект имеет отношение к актуальной фундаментальной научной проблеме создания каталитических систем нового поколения и новых принципов проведения химических реакций в инновационных процессах переработки тяжелой нефти. Данный проект является частью исследований, направленных на разработку новой перспективной схемы комплексной переработки тяжелой нефти в легкие углеводороды, реализуемой через стадии: -первичной вакуумной дистилляции (с разделением тяжелой нефти на фракции вакуумного газойля и тяжелых остатков),-гидрокрекинг газойля (с получением компонентов моторных топлив) и газификацию тяжелых остатков с их превращением (через синтез-газ и ДМЭ/метанол) в легкие олефины. Данный перспективный процесс призван обеспечить глубину переработки тяжелой нефти и тяжелых нефтяных остатков на 97-99% с одновременным получением довольно широкого спектра ценных нефтехимических продуктов (этилена, пропилена, моторных топлив, диметилового эфира и метанола). Ключевыми стадиями данного перспективного процесса переработки тяжелой нефти в легкие углеводороды являются синтез олефинов (из ДМЭ/метанола) и гидрокрекинг газойля. Эти ключевые реакции предполагается осуществить по новому принципу - на наносистемах цеолитов в slurry - реакторах. Настоящий проект направлен на создание новых высокоэффективных каталитических наносистем на основе наноразмерных цеолитов для осуществления синтеза олефинов (из ДМЭ/метанола) и гидрокрекинга газойля с максимальной эффективностью. Задачей проекта является разработка научных основ и методов формирования наноразмерных цеолитных катализаторов в виде нанокристаллов, взвешенных в углеводородных средах, предназначенных для осуществления реакций синтеза олефинов и гидрокрекинга тяжелых углеводородов в slurry-реакторах. В настоящем проекте предполагается разработать методы и изучить закономерности формирования нанокристаллов цеолитов со структурой MFI, FAU и силикоалюмофосфата со структурой CHA, взвешенных в углеводородных средах, и исследовать каталитические свойства таких наносистем в условиях трехфазного катализа (в slurry-реакторах) в трех реакциях: -в синтезе низших олефинов из метанола (система с наноразмерными кристаллами узкопористого силикоалюмофосфата со структурой CHA); -в синтезе низших олефинов из диметилового эфира (система с нанокристаллами среднепористого цеолита MFI); -в гидрокрекинге тяжелых углеводородов (система с нанокристаллами широкопористого цеолита FAU). Предполагается формировать наносистемы с нанокристаллами цеолитов, взвешенными в углеводородных средах, с использованием комплекса физико-химических и химических методов, а именно: 1 .гидротермальный синтез из оптически прозрачных систем; 2.получение наноразмерных частиц путем физического воздействия на исходный цеолит; 3.синтез с использованием матриц. Системы нанокристаллитов цеолитов, взвешенные в углеводородных средах, в практике нанокатализа будут сформированы впервые. Также впервые на их основе будут получены каталитические системы нового поколения для проведения реакций гидрокрекинга тяжелых углеводородов и синтеза олефинов (из ДМЭ и метанола) в slurry-реакторах на цеолитных наносистемах. В практике нефтехимии и нефтепереработки химические реакции на нанокристаллитах цеолитов, взвешенных в жидкостях, в slurry-реакторах будут проведены впервые. Выявленные в ходе исследования закономерности и полученные фундаментальные знания в перспективе могут стать основой для создания высокоэффективных наноразмерных цеолитсодержащих катализаторов нового поколения для других процессов нефтепереработки с использованием гетерогенных цеолитсодержащих катализаторов. На основе результатов настоящего фундаментального исследования могут быть созданы новые научно-технические решения, обеспечивающие эффективный гидрокрекинг тяжелых углеводородов с получением компонентов моторного топлива и инновационный синтез низших олефинов из диметилового эфира и метанола в условиях трехфазной системы (в slurry-реакторе). Это, в свою очередь, создаст предпосылки для эффективной реализации перспективного процесса переработки тяжелой нефти в легкие углеводороды, что весьма актуально ввиду снижения добычи легкой нефти и необходимости разработки отечественных технологий глубокой переработки тяжелой нефти и тяжелых нефтяных остатков. Создание отечественных технологий в данной области внесет важный вклад в решение проблемы импортозамещения и снизит экономические риски, которые возникли в последний год из-за противоречий в отношениях с рядом западных стран и в настоящее время создают угрозу национальной безопасности.