Разработка новых подходов к получению этилена и пропилена путем каталитического гидрирования смеси оксидов углерода

Стремление к устойчивому развитию диктует общемировую тенденцию к сокращению выброса парниковых газов и предотвращению глобального потепления и делает актуальными разработку и развитие экологически чистых процессов химической технологии, которые должны стать более рентабельными, энергоэффективными и ресурсосберегающими, чем ныне существующие. Утилизация СО2 путем его конверсии в ценные продукты - одна из актуальных задач современной химической промышленности. Для этой цели необходимы эффективные и селективные катализаторы, которые бы обеспечивали проведение процесса при умеренных температуре и давлении. Оксиды со структурой перовскита (ABO3), обладающие комплексом уникальных физико-химических свойств, смешанной кислород-ионной и электронной проводимостью, благодаря высокой активности и термической стабильности, возможности регулирования свойств путем полного/частичного, изовалентного/неизовалентного замещения катионов A и B, а также низкой стоимости рассматривают как альтернативу традиционным катализаторам, содержащим благородные и переходные металлы, для многих промышленных процессов. Проект направлен на создание технологии получения легких олефинов из смеси моно- и диоксида углерода в присутствии каталитических систем с перовскитоподобной структурой. Предварительные исследования подобных железо-кобальтовых катализаторов показали их высокую эффективность в углекислотой конверсии метана (соотношение получаемого синтез-газа близко к 1, селективность по водороду достигает 100 %). Поэтому основной целью проекта является разработка технологии и детальное изучения каталитического гидрирования смеси оксидов углерода в легкие олефины в присутствии сложных оксидов GdFe1-xBx’O3 (B’ – Co, Mn). К задачам проекта относится оптимизация методики получения высокоэффективных и стабильных к дезактивации катализаторов на основе сложных перовскитоподобных оксидов с переходными металлами (Fe, Co, Mn) в качестве активной фазы. В ходе выполнения проекта планируется систематически изучить свойства сложных оксидов, оценить влияние условий синтеза на степень кристаллизации, размер кристаллитов, кислородную стехиометрию/нестехиометрию, удельную поверхность и морфологию частиц, получить и оптимизировать каталитические характеристики в процессе гидрирования оксидов углерода. Кроме того, планируется исследовать эволюцию структуры и свойств сложных оксидов в ходе каталитических испытаний, увеличение селективности по олефинам путем допирования атомами других металлов, их производительность, стойкость к зауглероживанию и возможность регенерации. Предполагается также выявить влияние присутствия СО2 в реакционной смеси СО и Н2 (в малых и эквимолярных количествах), скоростного и температурного режимов на селективность к целевым продуктам. Проект одновременно решает проблему химической утилизации парниковых газов – крупнотоннажного побочного продукта промышленности и получение базовых продуктов химической промышленности, что отвечает требованиям устойчивого развития и принципам ресурсосбережения.