Источник фото — future.fandom.com
Этилен – крупнотоннажный нефтехимический продукт, который используется в производстве полимеров, химических реагентов, текстиля и бытовой химии. Наиболее распространенными источниками получения этилена являются этан (один из компонентов природного газа) и нафта (продукт переработки нефти). Альтернативой этим видам сырья является биоэтанол, который производится из шелухи и соломы зерновых культур – овса, пшеницы и риса. Однако биоэтанол содержит примеси из спиртов, которые являются продуктами брожения и используются в изготовлении парфюмерии, красок и моющих средств (бутанол, изобутанол, изопропанол).
Очистка биоэтанола от примесей – достаточно энергоемкая процедура, которая занимает 20% энергозатрат от его производства. Поэтому будущим производителям «зеленого» этилена важно понимать, как на экономику процесса может повлиять использование биоэтанола без предварительной глубокой очистки. Чтобы ответить на этот вопрос, ученые из Института катализа СО РАН смоделировали получение этилена из биоэтанола чистотой 92%, содержащего примеси изопропанола в концентрации от 0,03% до 0,3%. Моделирование показало, что наличие примесей тормозит образование побочных соединений, повышая тем самым выход этилена.
«Вместе с этиленом в ходе реакции у нас получаются побочные продукты — например, бутилен и ацетальдегид. Примеси изопропанола тормозят все реакции, но в большей степени именно реакцию образования ацетальдегида. Селективность по всем продуктам в сумме равна 100 %, и если селективность побочных продуктов снижается, то селективность целевого — этилена — увеличивается. Мы выяснили, что образование ацетальдегида тормозится в семь раз сильнее, чем образование остальных продуктов. По нашим данным, это делает процесс более экономически выгодным, потому что не требуется глубокой очистки этанола», — цитирует Институт катализа СО РАН одного из авторов исследования, кандидата технических наук Елену Овчинникову.
По мнению ученых, биоэтанол наиболее пригоден для малотоннажного производства этилена с использованием трубчатых реакторов, состоящих из тысячи трубок, в которые необходимо загружать специальный алюмооксидный катализатор – экологически безопасный способ его получения запатентовали в Институте катализа СО РАН.
