Научная статья на тему 'Переработка углей и природных органических веществ в синтетические углеводороды. Часть 7. Получение углеводородов моторных фракций из древесины сосновых пород'

Переработка углей и природных органических веществ в синтетические углеводороды. Часть 7. Получение углеводородов моторных фракций из древесины сосновых пород Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
482
117
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЗИФИКАЦИЯ / ДРЕВЕСНЫЕ ОПИЛКИ / СИНТЕЗ-ГАЗ / ГИБРИДНЫЙ КАТАЛИЗАТОР / СИНТЕТИЧЕСКИЕ ЖИДКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ / БЕНЗИНОВАЯ ФРАКЦИЯ / ДИЗЕЛЬНАЯ ФРАКЦИЯ / GASIFICATION / SAWDUST / SYNTHESIS GAS / HYBRID CATALYST / SYNTHETIC LIQUID HYDROCARBONS / GASOLINE FRACTION / DIESEL FRACTION

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Ильин Владимир Борисович, Нарочный Григорий Борисович, Яковенко Роман Евгеньевич, Зубенко Александр Фёдорович, Савостьянов Андрей Александрович

Для прямой переработки древесных отходов в моторные топлива предлагается использовать схемы с минимальным набором технологических стадий, которые могут быть реализованы в модульных установках. Экспериментально исследован процесс получения жидких фракций углеводородов из отходов древесины, включающий стадии газификации опилок сосновых пород и синтез углеводородов методом Фишера Тропша с использованием кобальтового цеолитсодержащего катализатора. Установлено, что при паровоздушной газификации в газификаторе обращенного типа возможно получение генераторного газа с выходом 2,0 м3/кг и отношением Н2/СО, равным 2,15, близким к оптимальному. На гибридном катализаторе, содержащем Со/SiО2 и цеолит НZSM-5 из генераторного газа получены углеводороды бензиновой и дизельной фракций с выходом 163,6 кг/1000 кг сухих опилок. В бензиновой фракции углеводородов отмечено более высокое (в 7 раз) содержание алкенов линейного и разветвленного строения в сравнении с дизельной фракцией. По групповому составу полученная бензиновая фракция сопоставима с бензином каталитического крекинга. Дизельная фракция на 46 % состоит из н-парафинов и на 50 % из углеводородов изостроения. Такое сочетание углеводородов обусловливает высокое цетановое число и хорошие низкотемпературные свойства (температура помутнения, предельная температура фильтруемости) моторного топлива.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Ильин Владимир Борисович, Нарочный Григорий Борисович, Яковенко Роман Евгеньевич, Зубенко Александр Фёдорович, Савостьянов Андрей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROCESSING OF COALS AND NATURAL ORGANIC SUBSTANCES IN SYNTHETIC HYDROCARBONS. PART 7. PREPARATION OF HYDROCARBONS OF MOTOR FRACTIONS FROM WOOD PINE SPECIES

For direct processing of wood waste into motor fuels, it is proposed to use schemes with a minimum set of technological stages that can be implemented in modular units.The process of obtaining liquid fractions of hydrocarbons from wood waste, including the stages of gasification of pine sawdust and the synthesis of hydrocarbons by the Fischer Tropsch method using a cobalt zeolite-containing catalyst, has been experimentally investigated. It has been established that with gas-vapor gasification in a gasifier of a reversed type, it is possible to produce a generator gas with a yield of 2.0 m3 / kg and an H2 / CO ratio of 2.15, which is close to optimal. On a hybrid catalyst containing Co / SiO2 and zeolite HZSM-5, gasoline and diesel hydrocarbons were obtained from generator gas with a yield of 163.6 kg / 1000 kg of dry sawdust. In the gasoline fraction of hydrocarbons, a higher (7 times) content of linear and branched alkenes is noted in comparison with the diesel fraction. By group composition, the resulting gasoline fraction is comparable to catalytic cracking gasoline. The diesel fraction consists of 46 % of n-paraffins and 50 % of the hydrocarbons are branched structures. Such a combination of hydrocarbons causes a high cetane number and good low-temperature properties (cloud point, maximum temperature of filterability) of motor fuel.

Текст научной работы на тему «Переработка углей и природных органических веществ в синтетические углеводороды. Часть 7. Получение углеводородов моторных фракций из древесины сосновых пород»

ISSN 0321-2653 ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. СЕВЕРО-КАВКАЗСКИМ РЕГИОН._ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. 2019. № 1

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

УДК 665.7 DOI: 10.17213/0321-2653-2019-1-88-93

ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕЙ И ПРИРОДНЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В СИНТЕТИЧЕСКИЕ УГЛЕВОДОРОДЫ. ЧАСТЬ 7. ПОЛУЧЕНИЕ УГЛЕВОДОРОДОВ МОТОРНЫХ ФРАКЦИЙ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ СОСНОВЫХ ПОРОД*

© 2019 г. В.Б. Ильин, Г.Б. Нарочный, Р.Е. Яковенко, А.Ф. Зубенко, А.А. Савостьянов

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

PROCESSING OF COALS AND NATURAL ORGANIC SUBSTANCES IN SYNTHETIC HYDROCARBONS. PART 7. PREPARATION OF HYDROCARBONS OF MOTOR FRACTIONS FROM WOOD PINE SPECIES

V.B. IFin, G.B. Narochnyi, R.E. Yakovenko, A.F. Zubenko, A.A. Savosfyanov

Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia

Ильин Владимир Борисович - канд. техн. наук, доцент, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: ilyin07@gmail. com

Нарочный Григорий Борисович - канд. техн. наук, доцент, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: narochgb@bk.ru

Яковенко Роман Евгеньевич - канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: jakovenko@lenta.ru

Зубенко Александр Фёдорович - канд. техн. наук, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия. E-mail: zubenko.aleksandr. 1958@mail.ru

Савостьянов Андрей Александрович - лаборант-исследователь, НИИ «Нанотехнологии и новые материалы», ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова, г. Новочеркасск, Россия.

IVin Vladimir Borisovich - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, SRI «Nanotechnology and New Materials», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: ilyin07@gmail.com

Narochnyi Grigoriy Borisovich - Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, SRI «Nanotechnology and New Materials», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: narochgb@bk.ru

Yakovenko Roman Evgen 'evich - Candidate of Technical Sciences, senior researcher, SRI «Nanotechnology and New Materials», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: jakovenko@lenta.ru

Zubenko Alexandr Fedorovich - Candidate of Technical Sciences, lead engineer, SRI «Nanotechnology and New Materials», Pla-tov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia. E-mail: zubenko.aleksandr.1958@mail.ru

Savost'yanov Andrey Alexandrovich - Research Laboratory Assistant, SRI «Nanotechnology and New Materials», Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI), Novocherkassk, Russia.

* Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 14-23-00078), с использованием лабораторного оборудования Центра коллективного пользования «Нанотехнологии» ЮРГПУ(НПИ).

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

Для прямой переработки древесных отходов в моторные топлива предлагается использовать схемы с минимальным набором технологических стадий, которые могут быть реализованы в модульных установках. Экспериментально исследован процесс получения жидких фракций углеводородов из отходов древесины, включающий стадии газификации опилок сосновых пород и синтез углеводородов методом Фишера - Тропша с использованием кобальтового цеолитсодержащего катализатора. Установлено, что при паровоздушной газификации в газификаторе обращенного типа возможно получение генераторного газа с выходом 2,0 м3/кг и отношением Н2/СО, равным 2,15, близким к оптимальному. На гибридном катализаторе, содержащем Со^Ю2 и цеолит HZSM-5 из генераторного газа получены углеводороды бензиновой и дизельной фракций с выходом 163,6 кг/1000 кг сухих опилок.

В бензиновой фракции углеводородов отмечено более высокое (в 7раз) содержание алкенов линейного и разветвленного строения в сравнении с дизельной фракцией. По групповому составу полученная бензиновая фракция сопоставима с бензином каталитического крекинга. Дизельная фракция на 46 % состоит из н-парафинов и на 50 % - из углеводородов изостроения. Такое сочетание углеводородов обусловливает высокое цетановое число и хорошие низкотемпературные свойства (температура помутнения, предельная температура фильтруемости) моторного топлива.

Ключевые слова: газификация; древесные опилки; синтез-газ; гибридный катализатор; синтетические жидкие углеводороды; бензиновая фракция; дизельная фракция.

For direct processing of wood waste into motor fuels, it is proposed to use schemes with a minimum set of technological stages that can be implemented in modular units.The process of obtaining liquid fractions of hydrocarbons from wood waste, including the stages of gasification of pine sawdust and the synthesis of hydrocarbons by the Fischer - Tropsch method using a cobalt zeolite-containing catalyst, has been experimentally investigated. It has been established that with gas-vapor gasification in a gasifier of a reversed type, it is possible to produce a generator gas with a yield of 2.0 m3 / kg and an H2 / CO ratio of 2.15, which is close to optimal. On a hybrid catalyst containing Co / SiO2 and zeolite HZSM-5, gasoline and diesel hydrocarbons were obtained from generator gas with a yield of 163.6 kg / 1000 kg of dry sawdust.

In the gasoline fraction of hydrocarbons, a higher (7 times) content of linear and branched alkenes is noted in comparison with the diesel fraction. By group composition, the resulting gasoline fraction is comparable to catalytic cracking gasoline. The diesel fraction consists of 46 % of n-paraffins and 50 % of the hydrocarbons are branched structures. Such a combination of hydrocarbons causes a high cetane number and good low-temperature properties (cloud point, maximum temperature offilterability) of motor fuel.

Keywords: gasification; sawdust; synthesis gas; hybrid catalyst; synthetic liquid hydrocarbons; gasoline fraction; diesel fraction.

Получению моторных топлив из ненефтяных природных углеродных ресурсов (биомасса, уголь, природный газ) уделяется все больше внимания [1, 2]. Привлекательным из этих ресурсов является древесина. Российская Федерация обладает значительными лесными запасами, особенно хвойных пород, при переработке которых образуется большое количество древесных отходов. Для прямой переработки древесных отходов в моторные топлива предлагается использовать упрощенные модульные установки с минимальным набором технологических стадий [3], включающие стадии газификации углерод-содержащего сырья и синтеза углеводородных топливных фракций по методу Фишера-Тропша (ФТ). Последние целесообразно получать на гибридных катализаторах, совмещающих в себе функции синтеза и гидрооблагораживания углеводородов [4]. Ранее был предложен катализатор, который содержит компоненты: Со^Ю2, отвечающий за синтез длинноцепочечных углеводородов из СО и Н2, и цеолит НZSM-5, выполняю-

щий функцию вторичных превращений синтезируемых углеводородов в моторные фракции [5].

Цель настоящей работы - определение возможности получения моторных фракций углеводородов из древесных опилок сосновых пород с использованием кобальтового цеолитсо-держащего катализатора.

Методика экспериментальных исследований

Для исследований были выбраны древесные опилки сосновых пород с остаточной влажностью 6 %, содержащие следующие элементы, в пересчёте на сухое вещество, % по массе: С -51,6; О - 42,6; Н - 4,9; N - 0,9. Газификацию древесных опилок проводили на установке, схема которой представлена на рис. 1.

Использовали газификатор обращенного типа с прямоточной подачей углеродного сырья и газифицирующих агентов. В качестве газифицирующих агентов применяли воздух и паровоздушную смесь.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

Рис. 1. Схема лабораторной установки газификации древесины сосновых пород: 1 - 3 - газовые баллоны; 4 - 6 - редукторы; 7, 40 - регуляторы давления; 8 - 13, 38 - запорные вентили; 14 - бак для воды; 15 - 17 - расходомеры; 18 - испаритель; 19 - 21 - термопары; 22, 23 - нагревательные элементы; 24, 25 - регуляторы температуры; 26 - 28 - обратные клапаны; 29 - бункер загрузки древесных опилок; 30, 31 - холодильники; 32 - редуктор; 33 - шнековое загрузочное устройство; 34 - газификатор; 35 - изоляция; 36 - бункер золы; 37, 37а - краны; 38 - сепаратор-холодильник; 39 - манометр; 41 - газовый счетчик; 42 - блок управления / Fig. 1. Scheme of the laboratory installation of pine wood gasification: 1 - 3 - gas cylinders; 4 - 6 - gas reducer; 7, 40 - pressure regulators; 8 - 13, 38 - stop valves; 14 - water tank; 15 - 17 - flow meters; 18 - evaporator; 19 - 21 - thermocouples; 22, 23 - heating elements; 24, 25 - temperature regulators; 26 - 28 - check valves; 29 - sawdust loading bunker; 30, 31 - refrigerators; 32 - gearbox; 33 - screw boot device; 34 - gasifier; 35 - isolation; 36 - ash hopper; 37, 37a - cranes; 38 - separator - refrigerator; 39 - manometer; 41 - gas meter; 42 - control unit

Газификацию осуществляли при условиях: давление 0,1 МПа; температура 875 °С; расход древесных опилок - 79 г/ч, воздуха - 64 дм3/ч, пара - 50 г/ч (отношение Н2О/О2/С = 1,2/0,5/1).

Степень газификации (Хгаз, %) рассчитывали по формуле

„ тс(газовая фаза) , „ „

Х газ =--

тс(в сырье)

где тС(газовая фаза) - масса углерода в генераторном газе, г; тС(в сырье) - масса углерода в древесных опилках, г.

Выход сухого генераторного газа находили по соотношению

Уг

В =

(ген. газа)

m,

(сырья)

где Уген. газа - расход сухого генераторного газа, м3/ч; тсырья - расход древесных опилок, кг/ч.

Синтез углеводородов по методу ФТ осуществляли в проточном изотермическом трубчатом реакторе (ОвН = 28 мм) со стационарным слоем катализатора (10 см3), разбавленного кварцевой крошкой (30 см3). Перед началом каталитических испытаний катализатор восстанавливали в токе водорода в течение 1 ч при темпе-

ратуре 400 °С и объемной скорости газа (ОСГ) 3000 ч-1 до степени восстановленности кобальта ~ 50 %. Затем устанавливали требуемые технологические параметры (Р=2,0 МПа, Т=240 °С, ОСГ 1000 ч-1). Сравнительные балансовые опыты проводили в течение 100 ч на выбранном составе синтез-газа.

Свойства катализатора синтеза углеводородов оценивали по следующим показателям: конверсия СО, селективность и производительность по углеводородам. Погрешность расчетов не превышала 2,5 %.

Конверсию СО рассчитывали по формуле

X _ Увх ' С(СО)вх ~ ^вых ' С(СО)вых 2 00 о7 СО Увх ' С(СО)вх ' ° ,

где Увх, Увых - расход газа на входе и на выходе из реактора, дм3/ч; С(СО)вх, С(СО)вых - концентрация СО на входе и на выходе из реактора, мольные доли.

Селективность по метану определяли по формуле

V (СО)си,

S,

CH4 V (CO)

^-100%,

пр

где V(CO)CH - объем СО, пошедшего на обра-

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION.

TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

зование метана, дм3; К(СО)пр - объем превращенного СО, дм3.

Селективность по углеводородам С5+ рассчитывали по уравнению

V (CO)c

sc =

V(CO)

'5+

• 100%.

пр

где V(CO)c - объем СО, пошедший на образование углеводородов С5+, дм3.

Производительность по углеводородам С5+ находили по формуле

G =—,

C5+ V ■ т

кат

где шс - масса углеводородов С5+, кг; VKaT -

объем катализатора, м3; т - время, ч.

Анализ газообразных продуктов газификации и синтеза углеводородов выполняли на хроматографе «Кристалл 5000» (Хроматэк, Россия), оснащенном детектором по теплопроводности и двумя колонками Haysep R и NaX (молекулярные сита). Первую колонку использовали для определения углеводородов С1-С5 и СО2 (газ-носитель - гелий, расход - 15 млмин-1), вторую -для анализа СО, Н2 и N2 (газ-носитель - аргон, расход - 15 млмин-1). Режим анализа - темпера-турно-программируемый со скоростью нагрева 8 °Смин-1.

Полученные жидкие углеводороды С5+ подвергали фракционированию, выделяя фракции углеводородов в зависимости от температуры кипения (н.к. - 180 °С, 180 - 330 °С, т.к. > 330 °С). Индивидуальный и групповой состав углеводородных фракций устанавливали методом капиллярной газожидкостной хромато-масс-спектро-метрии на газовом хроматографе Agilent GC 7890 с масс-селективным детектором MSD 5975 С и капиллярной колонкой HP-5MS.

Результаты и их обсуждение

В процессе изучения превращения древесины в синтез-газ использовали два типа газификации - воздушную и паровоздушную (табл. 1).

Таблица 1 / Table 1

Параметры газификации древесных опилок сосновых

пород (Р = 0,1 МПа; Т = 875 °С) / Gasification parameters of pine sawdust (P = 0,1 MPa; T = 875 °C)

Тип газификации Хгаз5 % VreH. газа, дм3/ч Состав сухого генераторного газа, % об. Н2/СО

СО Н2 N2 CH4 C2H6 CO2

воздушная 80,7 138,0 24,1 17,8 40,6 5,12 0,14 11,5 0,74

паровоздушная 70,0 150,0 15,1 32,4 33,6 4,33 0,07 14,5 2,15

Применение воздуха в качестве окислителя для газификации древесных опилок позволило достигнуть степени газификации сырья 80,7 % и получить генераторный газ с отношением Н2/СО = 0,74. Суммарное содержание СО и Н2 в газе не превышает 41,9 % по объёму, при этом синтез-газ разбавлен азотом на 40,6 %. Выход сухого генераторного газа с 1 кг древесных опилок составил 1,74 м3.

В генераторном газе, полученном при паровоздушной газификации древесины, содержится меньше азота (33,6 %), достигается величина Н2/СО = 2,15. Выход сухого генераторного газа, в пересчете на сухие опилки, составил 2,0 м3/кг, расходные коэффициенты по воздуху и пару - 0,8 м3/кг и 0,63 кг/кг соответственно. Степень газификации при использовании паровоздушной смеси несколько уменьшилась (на 10,7 %), возможно, за счет снижения скорости основных реакций газификации, однако объем генераторного газа вырос в 1,1 раза за счет увеличения количества водорода, получаемого в результате добавки воды. По своему составу этот газ более всего подходит для синтеза метанола и углеводородов моторных фракций, так как отношение Н2/СО в газе является оптимальным [6]. Состав синтез-газа, полученного экспериментально, близок равновесному составу, рассчитанному по методу минимизации энергии Гиббса с использованием расчетно-моделирующей системы «Технолог» (ООО «Технософт», Москва).

Исследования по получению топливных фракций углеводородов на гибридном катализаторе были выполнены с использованием синтез-газа, по составу приближенному к генераторному газу, получаемому при паровоздушной газификации древесных опилок (% по объёму): СО -20; Н2 - 40; N2 - 40, в изотермических условиях. Результаты каталитических испытаний представлены в табл. 2, 3.

Таблица 2 / Table 2 Свойства гибридного катализатора (Р = 2,0 МПа, Т = 240 °С, ОСГ 1000 ч-1) / The properties of the hybrid catalyst (P = 2,0 MPa, T = 240 °C, GFR 1000 h-1)

Конверсия СО, % Селективность, % Производительность по С5+, кг/(м3-ч)

СН4 С2-С4 С 5+ СО2

84,0 17,4 9,4 69,1 4,1 81,0

При заданных условиях синтеза были достигнуты следующие показатели процесса: конверсия СО - 84,0 %, селективность по жидким углеводородам С5+ - 69,1 %, селективность по газообразным компонентам СО2 - 4,1 % и СН4 - 17,4 %. Образование СО2 в условиях синтеза

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

ФТ происходит по реакции водяного газа [7], скорость которой растет с увеличением температуры синтеза и парциального давления водяного пара. Производительность катализатора по углеводородам С5+ составила 81 кг/(м3-ч), а выход жидких углеводородов 70 г/м3 в расчете на пропущенный синтез-газ, и 135 г/м3 - в расчете на превращённый синтез-газ.

Таблица 3 / Table 3

Фракционный и групповой состав жидких продуктов синтеза / Fractional and group composition of liquid synthesis products

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

катализаторе, близко к мономодальному виду с максимумом для углеводородов С7-С10 (рис. 2).

Фракционный состав

Группа углеводородов углеводородов, % по массе Сумма углеводородов изо/н о/п

Cs-Ci0 Cu-Gis Gi9+

н-алканы 7,2 i4,7 ii,0 32,9 50,7

изо-алканы 6,0 i0,5 i,3 i7,8

н-алкены i0,i i,3 - ii,4 49,3 i,25 0,97

разв. -алкены 32,5 5,3 0,i 37,9

Итого 55,8 31,8 12,4 100

Анализ фракционного и группового состава углеводородов С5+ показывает (см. табл. 3), что углеводороды состоят преимущественно из бензиновой (С5-С10) и дизельной фракций (С11-С18) соответственно в количествах 55,8 и 31,8 %. В продуктах синтеза зафиксировано значительное содержание ненасыщенных углеводородов нормального (11,4 %) и разветвлённого (37,9 %) строения, а также длинноцепочечных углеводородов С19+ (12,4 %). Углеводороды С19+ состоят преимущественно из н-алканов, доля которых от общего количества С19+ составляет ~89 %, а алкены присутствуют в следовых концентрациях (0,8 %).

Отношение количества изомерных углеводородов к углеводородам нормального строения (изо/н) равно 1,25, а отношение углеводородов олефинового ряда к углеводородам парафинового ряда - 0,97. В бензиновой фракции углеводородов отмечено более высокое (в 7 раз) содержание алкенов линейного и разветвленного строения в сравнении с дизельной фракцией. По групповому составу полученная бензиновая фракция сопоставима с бензином каталитического крекинга [8].

Дизельная фракция на 46 % состоит из н-парафинов и на 50 % из углеводородов изостроения. Такое сочетание углеводородов обусловливает высокое цетановое число и хорошие низкотемпературные свойства (температура помутнения, предельная температура фильтруе-мости) моторного топлива.

Молекулярно-массовое распределение углеводородов, синтезированных на гибридном

Содержание, %

16 -

14 -12 -10 В 6

4 -2 -

0

разв. - алкены

_ алкены

I I изо - алканы алканы

г

25 30 35

Число углеродных атомов

Рис. 2. Молекулярно-массовое распределение углеводородов, синтезируемых на гибридном катализаторе

/ Fig. 2. Molecular weight distribution of hydrocarbons synthesized on a hybrid catalyst

Октановое число бензиновой фракции углеводородов C5-C10, определенное с помощью анализатора качества нефтепродуктов SHATOX SX-300, составило 92, а цетановое число для дизельной фракции С11-С18 - 51.

Заключение

Проведенные исследования показали технологические возможности получения высококачественных моторных топлив из древесных опилок сосновых пород. Использование гибридного кобальтового цеолитсодержащего катализатора для синтеза углеводородов из продуктов паровоздушной газификации древесины позволяет вести синтез Фишера-Тропша в однореакторном варианте, исключив стадию гидрооблагораживания топливных фракций. Выход жидких углеводородов составил 163,6 кг/1000 кг сухих опилок, степень использования углерода - 57,7 %.

Литература

1. Ail S.S., Dasappa S. Biomass to liquid transportation fuel via Fischer Tropsch synthesis - Technology review and current scenario// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 58. P. 267 - 286.

2. Савостьянов А.П., Яковенко Р.Е., Нарочный Г.Б., Салиев А.Н., Зубков И.Н., Митченко С.А. Переработка углей и природных органических веществ в синтетические углеводороды. Часть 5. Композитный катализатор для получения моторных топлив из СО и Н2 по методу Фишера-Тропша // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2016. № 3. 92 с.

ISSN 0321-2653 IZVESTIYA VUZOV. SEVERO-KAVKAZSKIYREGION. TECHNICAL SCIENCE. 2019. No 1

3. Placido A. Development of a modular coal/biomass to liquids research facility Process Intensification and Modular Chemical Processing // Topical Conference at the 2017 AIChE Annual Meeting V. 2017- October, 2017, P. 137 - 143.

4. Синева JI.B., Асалиева Е.Ю., Мордкович В.З. Роль цеолита в синтезе Фишера-Тропша на кобальт-цеолитных катализаторах // Успехи химии. 2015. № 84. 1176 с.

5. Савостьянов А.П., Нарочный Г.Б., Яковенко Р.Е., Салиев А.Н., Сулима С.И., Зубков И.Н., Некроенко С.В., Мит-ченко С.А. Получение низкозастывающего дизельного топлива на композитном кобальтсодержащем катализаторе // Нефтехимия, 2017. № 6. С. 809 - 812.

6. Степанов А.В. Получение водорода и водородсодержа-щих газов. Киев: Наук. думка, 1982. 312 с.

7. Khodakov A.Y., Chu. W., Fongarland P. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer-Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels // Chem. Rev. 2007. Vol. 107. Р. 1692 - 1744.

8. Нурмухаметова Э.Р., Ахметов А.Ф., Рахматуллин А.Р. Исследование бензина каталитического крекинга // Нефтегазовое дело: электронный науч. журн. 2014. № 2. С. 181 - 193.

References

1. Ail S.S., Dasappa S. Biomass to liquid transportation fuel via Fischer Tropsch synthesis - Technology review and current scenario. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2016, Vol. 58, pp. 267 - 286. DOI: 10.1016/j.rser.2015.12.143

2. Savost'yanov A.P., Yakovenko R.E., Narochnyi G.B., Saliev A.N., Zubkov I.N., Mitchenko S.A. Pererabotka uglei i prirodnykh organicheskikh veshchestv v sinteticheskie uglevodorody. Chast' 5. Kompozitnyi katalizator dlya polucheniya motornykh topliv iz SO i N2 po metodu Fishera-Tropsha [Processing of coal and natural organic substances into synthetic hydrocarbons. Part 5. Composite catalyst for the production of motor fuels from CO and H2 according to the Fischer-Tropsch method]. Izv. vuzov. Sev.-Kavk. region.Tech. nauki, 2016, no. 3, pp. 92 - 99. (In Russ.)

3. Placido A. Development of a modular coal/biomass to liquids research facility Process Intensification and Modular Chemical Processing. Topical Conference at the 2017 AIChE Annual Meeting V. 2017, pp. 137 - 143.

4. Sineva L.V., Asalieva E.Yu., Mordkovich V.Z. Rol' tseolita v sinteze Fishera-Tropsha na kobal't-tseolitnykh katalizatorakh [The role of zeolite in the Fischer-Tropsch synthesis on cobalt-zeolite catalysts/ Uspekhi khimii, 2015, no. 84. 1176 p. (In Russ.)

5. Savost'yanov A.P., Narochnyi G.B., Yakovenko R.E., Saliev A.N., Sulima S.I., Zubkov I.N., Nekroenko S.V., Mitchenko S.A. / Poluchenie nizkozastyvayushchego dizel'nogo topliva na kompozitnom kobal'tsoderzhashchem katalizatore [Production of low-cure diesel fuel on a cobalt-containing composite catalyst]. Neftekhimiya, 2017, no. 6, pp. 809 - 812. (In Russ.)

6. Stepanov A.V. Poluchenie vodoroda i vodorodsoderzhashchikh gazov [Production of hydrogen and hydrogen-containing gases]. Kiev: Nauk. dumka, 1982. 312 p.

7. Khodakov A.Y., Chu. W., Fongarland P. Advances in the Development of Novel Cobalt Fischer-Tropsch Catalysts for Synthesis of Long-Chain Hydrocarbons and Clean Fuels. Chem. Rev., 2007, Vol. 107, pp. 1692 - 1744.

8. Nurmukhametova E.R., Akhmetov A.F., Rakhmatullin A.R. Issledovanie benzina kataliticheskogo krekinga [Catalytic cracking gasoline research]. Neftegazovoe delo: elektronnyi nauchnyi zhurnal, 2014, no. 2, pp. 181 - 193. (In Russ.)

Поступила в редакцию /Received 13 ноября 2018 г. /November 13, 2018

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.