Ученые кафедры физической химии ФЕН Новосибирского государственного университета и Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН активно развивают технологию переработки пластиковых отходов. Их цель — преобразовать пиролизное масло из смешанного пластика в высококачественное керосиновое и дизельное топливо. Прорывные результаты представил младший научный сотрудник и аспирант НГУ Всеволод Вдовиченко на Международной молодежной конференции Нефть и газ — 2026 в Москве (21-24 апреля). Его доклад получил высшую награду — лауреат I степени.
Технология включает несколько этапов. Сначала отходы полиэтилена и полипропилена подвергают пиролизу при 600 градусов Цельсия. Получается пиролизное масло — темная жидкость с резким запахом, содержащая до 64% олефинов и много н-парафинов. Как топливо оно непригодно: олефины образуют нагар, а парафины застывают на холоде. Превратить его в качественное топливо помогает каталитическая гидроизодепарафинизация. Этот процесс гидрирует олефины и изомеризует парафины в разветвленные, снижая температуру помутнения.
Специалисты НГУ и ИК СО РАН предложили использовать бифункциональные катализаторы на основе цеолита ZSM-23 и гамма-оксида алюминия (Al2O3) с никелем. Ключевое преимущество — отказ от дорогой платины, что значительно удешевляет катализатор.
— Фракция пиролизного масла, кипящая при 135-360 градусов Цельсия — интересное сырье. Простое гидрирование дает продукт с высокой температурой замерзания. Наша цель — найти катализатор, одновременно гидрирующий олефины и изомеризующий парафины. Тогда температура помутнения падает ниже -20 градусов Цельсия, делая топливо пригодным для холодного климата, — пояснил Всеволод Вдовиченко.
Катализаторы с содержанием никеля от 2,5 до 10 процентов прошли испытания в проточной установке высокого давления. Сырье, фракция пиролизного масла, из емкости подается жидкостным насосом высокого давления в смеситель. Там оно смешивается с водородом под давлением 40 бар. Затем смесь направляется в реактор с катализатором. Температура в реакторе поддерживается в диапазоне 300-360 градусов Цельсия, объемная скорость подачи сырья составляет 1 в час, соотношение водород к сырью равно 1000 миллилитров при нормальных условиях на миллилитр. Продукты из реактора поступают в сепаратор для разделения газа и жидкости. Жидкий продукт собирается в приемнике и подвергается анализу: изучается его фракционный, групповой и компонентный состав, измеряется температура помутнения.
Оптимальное содержание никеля
Наши исследования показали, что для эффективной работы катализатора необходимо не менее 7,5 процента никеля, поясняет младший научный сотрудник ИК СО РАН, кандидат химических наук Екатерина Воробьева. При меньшем содержании активность недостаточна, а большее приводит к перерасходу металла без существенного улучшения качества продукта. Это важный экономический аспект технологии для промышленности.
Отличные показатели целевых фракций
При рабочих температурах 320-340 градусов Цельсия выход целевых фракций (керосин плюс дизель) оставался стабильно высоким, достигая 93-95 процентов, газообразование было минимальным. Температура помутнения полученных продуктов составила ниже минус 20 градусов Цельсия, теплота сгорания равна 43,9 МДж/кг (что соответствует товарному топливу), а содержание ароматических углеводородов не превысило 1 процента.
Значительное достижение в качестве топлива
Руководитель группы темплатного синтеза ИК СО РАН, исполняющая обязанности заведующего кафедрой физической химии ФЕН НГУ, кандидат химических наук Екатерина Пархомчук комментирует прогресс: Когда мы только начинали работать с пиролизным маслом, температура замерзания продуктов была около нуля, что совершенно непригодно. Сейчас мы стабильно получаем топливо с температурой помутнения ниже минус 20 и даже ниже минус 40 градусов Цельсия! Всеволод блестяще представил этот общий результат на форуме, и победа стала заслуженным признанием работы всей нашей команды.
Сотрудничество и перспективы
Пиролизное масло для исследований любезно предоставлено компанией ООО Ониум плюс (город Ярославль). Параллельно с лабораторными экспериментами в НГУ компания активно проводит ресурсные испытания на пилотной установке, что открывает отличные перспективы для внедрения технологии.
Для нас крайне важно, что катализатор не включает благородные металлы. Платина дорога и дефицитна. Никель же доступен широко, и исследования коллег подтвердили: при грамотной организации процесса он демонстрирует замечательную эффективность в переработке высокоолефинового сырья. Высокий выход жидких продуктов, низкая температура помутнения и прекрасная теплота сгорания это ключевые параметры, позволяющие успешно переходить к опытно-промышленным испытаниям. Поздравляем Всеволода и всю команду кафедры с этим достижением, отмечают в компании ООО Ониум плюс.
Информация предоставлена пресс-службой Новосибирского государственного университета
Источник фото: ru.123rf.com
Источник: scientificrussia.ru
