1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химия твердого топлива
  4. № 4, 2019

Химия твердого топлива, 2019, № 4, стр. 56-58

ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ МОТОРНЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ СОСНОВЫХ ПОРОД (краткое сообщение)

Р. Е. Яковенко 1, *, В. Б. Ильин 1, **, Г. Б. Нарочный 1, ***, А. Ф. Зубенко 1, ****, А. А. Савостьянов 1, *****, А. Л. Лапидус 2, ******

1 ФГБОУ ВО Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова
346428 Новочеркасск, Россия

2 ФГБУН Институт органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН
119991 Москва, Россия

* E-mail: jakovenko39@gmail.com
** E-mail: ilyin07@gmail.com
*** E-mail: narochgb@bk.ru
**** E-mail: zubenko.aleksandr.1958@mail.ru
***** E-mail: and1982.82@mail.ru
****** E-mail: albertat@ioc.ac.ru

Поступила в редакцию 30.11.2018
После доработки 30.11.2018
Принята к публикации 06.02.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

Показана возможность получения моторных фракций углеводородов из древесных опилок сосновых пород с использованием на стадии синтеза Фишера–Тропша гибридного катализатора Со–SiО2/НZSM–5/Al2O3. Определено, что из 1000 кг сухих опилок можно получить 163.6 кг жидких углеводородов, состоящих на 87.6% из бензиновой (с октановым числом 92) и дизельной (с цетановым числом 51) фракций.

Ключевые слова: синтез-газ, синтез Фишера–Тропша, газификация, моторные фракции углеводородов

Получению моторных топлив из природных углеродных ресурсов, таких как биомасса, уголь, природный газ, уделяется все больше внимания [1, 2]. Наибольший интерес представляет древесина. Для ее прямой переработки в моторные топлива целесообразно использовать упрощенные, модульные установки, с минимальным набором технологических стадий, включающих стадии газификации сырья и синтеза углеводородных топливных фракций.

Цель работы – определение возможности получения топливных фракций углеводородов из древесных опилок сосновых пород через их газификацию и синтез Фишера–Тропша на гибридном кобальт-цеолитсодержащем катализаторе [3], совмещающем в себе функции синтеза и гидрооблагораживания углеводородов. Газификацию древесных опилок проводили на установке [4] с прямоточной подачей углеродного сырья и газифицирующих агентов, в качестве которых применяли воздух и паровоздушную смесь. Элементный состав опилок в пересчете на сухое вещество, мас. %: С 51.6; О 42.6; Н 4.9; N 0.9; остаточная влажность 6%. Условия газификации: давление 0.1 МПа; температура 875°С; расходы опилок 79 г/ч, воздуха 64 дм3/ч, пара 50 г/ч.

Для синтеза углеводородов наиболее подходит генераторный газ, полученный путем паровоздушной конверсии биомассы (табл. 1), так как в этом случае в газе достигается соотношение Н2/СО, равное 2.15, – близкое к оптимальному соотношению в синтезе Фишера–Тропша (ФТ). Выход сухого генераторного газа в пересчете на сухие опилки составил 2.0 м3/кг, а расходные коэффициенты по воздуху и пару, соответственно, 0.8 м3/кг и 0.63 кг/кг.

Таблица 1.

Параметры газификации древесных опилок сосновых пород

Газификация Степень газификации*, % Выход сухого генераторного газа, дм3/ч Состав сухого генераторного газа, об. % Н2/СО
СО Н2 N2 CH4 C2H6 CO2
Воздушная 83 138 24.1 17.8 40.6 5.12 0.14 11.5 0.74
Паровоздушная 70 150 15.1 32.4 33.6 4.33 0.07 14.5 2.15

* Степень перехода углерода сырья в газовую фазу.

Синтез углеводородов в присутствии кобальт-цеолитсодержащего катализатора проводили на синтез-газе, приближенном по составу к генераторному газу, содержащему (об. %): СО 20; Н2 40; N2 40 при температуре 240°С, давлении 2.0 МПа, ОСГ = 1000 ч–1 в течение 100 ч в изотермических условиях (табл. 2, 3).

Таблица 2.

Каталитические свойства гибридного катализатора

Конверсия СО, % Селективность, % Производительность по С5+, кг/(м3 · ч)
СН4 С2–С4 С5+ СО2
84.0 17.4 9.4 69.1 4.1 81.0
Таблица 3.

Фракционный и групповой составы продуктов синтеза

Группа углеводородов Фракционный состав углеводородов, мас. % ∑ Н/изо* О/п**
C5–C10 C11–С18 С19+
н-Алканы 7.2 14.7 11.0 32.9 50.7 0.8 0.97
изо-Алканы 6.0 10.5 1.3 17.8
н-Алкены 10.1 1.3 – 11.4 49.3
Разветвленные алкены 32.5 5.3 0.1 37.9
Итого 55.8 31.8 12.4 100

* Отношение содержания углеводородов нормального строения к содержанию углеводородов изостроения.

** Отношение содержания алкенов к содержанию алканов.

В указанных условиях достигаются высокая степень превращения СО и селективность по жидким углеводородам. Производительность катализатора по углеводородам С5+ – 81 кг/(м3 ч).

Полученные продукты преимущественно состоят из бензиновой (C5–C10) и дизельной (C11–С18) фракций углеводородов, в которых присутствует значительное количество изо-соединений (изо-алканы, разветвленные алкены). Октановое число бензиновой фракции, определенное на анализаторе качества нефтепродуктов SHATOX SX-300, составило 92, а цетановое число дизельной фракции – 51. Выход жидких углеводородов составил 163.6 кг/1000 кг сухих опилок, степень использования углерода – 57.7%.

ФИНАНСИРОВАНИЕ РАБОТЫ

Результаты работы получены при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках государственного задания на проведение НИОКР (шифр заявки № 10.2980.2017/4.6) с использованием оборудования ЦКП “Нанотехнологии” ЮРГПУ (НПИ).

Список литературы

  1. Ail S. S., Dasappa S. // Renewable and Sustainable Energy Rev. 2016. V. 58. P. 267. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.143

  2. Sartipi S., Makkee M., Kapteijn F., Gascon J. // J. Catal. Sci. Technol. 2014. V. 4. P. 893. https://doi.org/10.1039/c3cy01021j

  3. Савостьянов А.П. Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Салиев А.Н., Сулима С.И., Зубков И.Н., Некроенко С.В., Митченко С.А. // Нефтехимия. 2017. Т. 57. № 6. С. 809. [Petroleum Chemistry, 2017, vol. 57, no. 12, p. 1186. DOI: 10.1134/S0965544117060251]https://doi.org/10.7868/S0028242117060326

  4. Бакун В.Г., Салиев А.Н., Земляков Н.Д., Савостьянов А.П., Лапидус А.Л. // ХТТ. 2016. № 2. С. 2. [Solid Fuel Chemistry, 2017, vol. 50, no. 2, p. 69. DOI: 10.3103/S0361521916020026]https://doi.org/10.7868/S002311771602002X

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химия твердого топлива

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал