Российские ученые из Центра новых химических технологий (ЦНХТ ИК СО РАН) Института катализа СО РАН разработали эффективные катализаторы для получения компонентов автомобильных топлив, снижающих вредные выбросы в атмосферу. Об этом сообщается на сайте АкадемГородок.
По разным оценкам на долю автотранспорта в городах приходится от 30 до 70% загрязнения атмосферного воздуха. Сейчас автомобили в России используют бензины не ниже класса 5, которые, несмотря на высокое октановое число и низкий уровень серы, содержат вредные для атмосферы и здоровья людей ароматические соединения. Среди них — бензол, который вызывает онкологические заболевания.
Базовые компоненты высокооктанового бензина получают в процессах каталитического риформинга и крекинга, продукты которых богаты ароматическими и непредельными углеводородами. Эти соединения негативно влияют на окружающую среду.
Однако для улучшения экологических характеристик в состав товарных бензинов добавляют экологически чистые компоненты, главными из которых являются изомеризат, алкилат и кислородосодержащие добавки. Производству изомеризата и посвящены исследования ученых ЦНХТ ИК СО РАН.
«Высокооктановые компоненты, такие как изомеризат и алкилат, существенно улучшают экологические показатели бензина — они снижают содержание ароматических углеводородов, уменьшают нагарообразование и, самое главное, сокращают вредные выбросы — бензол, монооксид углерода и углекислый газ. Все это предотвращает отравление окружающей среды».
Ученые ЦНХТ ИК СО РАН предлагают производить высокооктановый изомеризат из средней фракции прямогонного бензина, выкипающей в интервале 70–100°C, то есть из так называемой гептановой фракции. В настоящее время гептановая фракция на нефтезаводах России лишь частично добавляется в сырье риформинга с получением компонента бензина или индивидуальных ароматических углеводородов, которые используются в качестве сырья для нефтехимии. Квалифицированной переработки этой фракции на нефтезаводах нет, в первую очередь, из-за отсутствия соответствующих катализаторов и процессов.
В качестве катализатора изомеризации гептановой фракции ученые предложили использовать композиционный наноматериал, состоящий из оксидов циркония и вольфрама с добавкой палладия.
Они определили, что для эффективного превращения гептановой фракции с получением высокооктанового и экологически чистого бензинового компонента в катализаторе должны присутствовать кислотные центры Льюиса, находящиеся в тесном контакте с палладием. В результате специалисты установили оптимальный химический состав катализатора и условия его приготовления, необходимые для формирования наноструктурированной матрицы-подложки из разных кристаллических фаз оксидов циркония и вольфрама. Для получения готового катализатора на поверхности такой подложки закрепляют частицы палладия размером 10-15 ангстрем.
«Нам удалось создать наноструктурированный катализатор, активный центр которого состоит из трех фаз – тетрагональной и моноклинной фаз оксида циркония и моноклинной фазы оксида вольфрама. Для того чтобы катализатор был активным и сохранял эту активность длительное время, в его составе нужен металл — мы выбрали палладий.
Катализатор показал очень высокую каталитическую активность при содержании палладия всего 0.05–0.1%. Это является своего рода прорывом. В последнем исследовании мы показали, что в вольфрамат-циркониевых катализаторах нужны льюисовские кислотные центры умеренной силы — помещение вблизи этих центров палладия придает ему новую роль. Когда металл входит в состав такого кислотного центра, то он принимает участие в гидридном переносе — важном процессе, от которого зависит правильное завершение процесса изомеризации гептана».
Узнавайте первыми актуальные новости сельхозтехники России и мира на наших страницах в Яндекс Дзен и ВКонтакте, а также на каналах в Telegram и YouTube.