(Регион) Исследование параметров гидроконверсии термолизного масла (продукта переработки отходов пластиков) в компоненты экологически чистых моторных топлив

В настоящее время в мире и в России накоплено огромное количество отходов различных пластиков. По данным Счётной палаты, в 2019 году в России было образовано около 65 миллионов тонн твёрдых коммунальных отходов, где пластик, в частности упаковка, составил половину объёма коммунального мусора России. Основной проблемой утилизации отходов пластиков является их неоднородный химический состав, например, такое простое изделие, как бутылка для напитков, состоит из двух различных пластмасс – обычно, сама бутылка из полиэтилентерефталата, а крышка и ручка – из полиэтилена низкого давления. В отходах также присутствует значительное количество галогенсодержащих пластмасс – фторопласты и ПВХ. Поскольку сортировка отходов пластмасс по отдельным сортам чрезвычайно трудоёмка, при переработке преимущество имеют технологии, позволяющие получать из смеси разных пластмасс один целевой продукт. К таким технологиям относится термолиз – термическое разложение без контакта с воздухом. Основным продуктом термолиза является термолизное масло, представляющее собой смесь углеводородов с различными температурами кипения, загрязнённую токсичными соединениями галогенов, серы, азота и кислорода. Однако, по ряду своих основных свойств – фракционному составу, отношению H/C, низкой коксуемости и низкой концентрации минеральных примесей термолизные масла во многом превосходят такой ценный природный ресурс, как нефть. Кроме того, поскольку термолизные масла могут производиться в непосредственной близости от городов, где расположены нефтеперерабатывающие заводы, то с точки зрения логистики, термолизные масла выглядят гораздо привлекательнее, чем традиционная нефть, которую ещё нужно доставить к местам переработки. Таким образом, термолизные масла представляются весьма привлекательным сырьём не для получения энергии, а для высокомаржинального производства либо готовых экологически чистых моторных топлив, либо высококачественного сырья для ряда топливных процессов классической нефтепереработки. Основной проблемой на пути широкого использования термолизных масел в процессах получения экологически чистых моторных топлив является состав содержащихся в этих маслах гетероатомов, где наряду с типичными для традиционного нефтяного сырья соединениями серы и азота, присутствуют в значительных концентрациях соединения кислорода и галогенов. Поскольку представительных количеств сырья с таким составом гетероатомных соединений ранее не существовало, то не было ни специальных технологий, ни катализаторов для его переработки. Сейчас, наряду с прогнозируемым развитием процессов термолиза отходов пластиков, создание гидрогенизационных технологий переработки термолизных масел в качественные экологически чистые моторные топлива стало весьма актуальным. Не менее актуальной задачей является создание специализированных катализаторов для этих процессов. В рамках предлагаемого проекта прежде всего предлагается, с использованием известных катализаторов гидрогенизационных процессов, создать научные основы для последующего развития технологии гидроконверсии сложных смесей разных классов гетероатомных, ненасыщенных и конденсированных ароматических соединений, предлагается выявить взаимовлияние конкретных типов соединений на превращение других, определить граничные условия процессов, обеспечивающих максимальные выходы и наилучшее качество отдельных целевых углеводородных фракций. В области создания новых катализаторов предлагается сначала оценить влияние компонентов сырья и параметров процесса на селективность катализаторов и стабильность их каталитического действия, а далее, на основании имеющегося научного задела перейти к созданию новых, специализированных катализаторов, обеспечивающих и протекание гидроконверсии в заданных условиях, и получение продуктов с заданными качественными и количественными характеристиками. Принципиальной научной новизной настоящего проекта является изучение возможностей каталитической гидрогенизационной переработки углеводородного сырья широкого фракционного состава с концом кипения более 500С, имеющего высокую концентрацию ароматических и ненасыщенных углеводородов и содержащего одновременно соединения серы, азота, кислорода и галогенов. При этом продукты гидрогенизационной переработки характеризуются ультранизким содержанием гетероатомов (концентрация серы, азота и галогенов в бензиновых фракциях ниже 1 ppm, в среднедистиллятных фракциях ниже 10 ppm) и облегченным по сравнению с исходным сырьём фракционным составом. Вторым элементом новизны является разработка не описанных нигде ранее специализированных катализаторов, позволяющих стабильно и селективно превращать сложные смеси углеводородов с гетероатомными соединениями в целевые фракции с ультранизким содержанием гетероатомов. При этом, основными параметрами, определяющими стабильность и селективность катализаторов, будут дисперсность и морфология сульфидных частиц, а также текстура, кислотность, фазовый состав и параметры модифицирования носителя на основе оксида алюминия. Третьим элементом новизны будет оценка влияния послойной загрузки выполняющих различные функции катализаторов на параметры гидроконверсии термолизного масла, выходы и свойства получаемых продуктов.