Исследование каталитических процессов прямого гидрокрекинга триглицеридов жирных кислот
Информация - Химия
Другие материалы по предмету Химия
Реферат
по курсу "Катализ, окружающая среда и устойчивое развитие цивилизации"
Исследование каталитических процессов прямого гидрокрекинга триглицеридов жирных кислот
Введение
В связи с исчерпаемостью мировых запасов нефти и газа производство моторных топлив из возобновляемого растительного сырья становится все более актуальным. По прогнозным данным мировое энергопотребление будет расти, включая производство биотоплив. Поэтому в последние годы значительное внимание уделяется возобновляемым источникам энергии, получаемым из растительного сырья.
Помимо относительно высокого цетанового числа, биотопливо обладает и рядом других полезных характеристик:
Растительное происхождение.
"Биологическая безвредность". По сравнению с минеральным маслом, 1 литр которого способен загрязнить 1 млн. л питьевой воды и привести к гибели водной флоры и фауны, биодизель, например, как показывают опыты, при попадании в воду не наносит какого либо ущерба экологии. Кроме того, он подвергается практически полному биологическому распаду: в почве или в воде микроорганизмы за 28 дней перерабатывают 99 % биодизеля, что позволяет говорить о минимизации загрязнения рек и озер при переводе водного транспорта на альтернативное топливо.
Меньше выбросов СО2. При сгорании биотоплива выделяется ровно такое же количество углекислого газа, которое было потреблено из атмосферы растением, являющимся исходным сырьем для производства масла, за весь период его жизни. Хорошие смазочные характеристики. Увеличение срока службы двигателя. При работе двигателя на биодизеле одновременно производится смазка его подвижных частей, в результате которой, как показывают испытания, достигается увеличение срока службы самого двигателя и топливного насоса в среднем на 60%.
Высокая температура воспламенения. Еще один технический показатель, интересный, скорее всего, для организаций, хранящих и транспортирующих ГСМ. Например, для биодизеля температура воспламенения превышает 100С, что позволяет назвать его относительно безопасным веществом.
В настоящий момент получили распространение два типа биотоплив: биодизель и биоэтанол.
Биоэтанол производится преимущественно из сахарного тростника и кукурузы, а также из различных сельскохозяйственных культур с большим содержанием крахмала или сахара: маниок, картофель, сахарная свекла, батат, сорго, ячмень. При этом, если биоэтанол используется как добавка к нефтяным бензинам, то биодизель добавляется к традиционным дизельным топливам.
Биодизель представляет собой смесь метиловых эфиров жирных кислот, получаемая при переэтерификации растительных и животных жиров метанолом. Расширяется спектр сырья, из которого производят биодизель. Так, в Европе биодизель производится из рапса, в США - из сои, в Канаде - из канолы (разновидность рапса), в Индонезии и Филиппинах - из пальмового масла, в Бразилии - из касторового масла, в Индии - из ятрофы. Также широко используются отработанные масла, животные жиры, рыбий жир. Производство биодизеля составляет порядка 16 млн. тонн в год, а биоэтанола - 36,3 млрд. литров в год.
Напрямую растительные масла не могут использоваться в качестве топлив из - за высокой вязкости и повышенной склонности к нагарообразованию.
Помимо производства биодизеля из растительных масел (триглицериды жирных кислот) также возможно получение другого типа биотоплива - гриндизеля (green diesel) через гидрокрекинг триглицеридов жирных кислот. Грин дизель представляет собой смесь изомеров алканов ряда С12-С18 с высоким цетановым числом и используется как добавка к традиционным дизельным топливам.
Таким образом, в данном реферате представлялось целесообразным рассмотреть основные пути каталитической гидропереработки триглицеридов жирных кислот с целью определения эффективных катализаторов для получения углеводородов топливного назначения.
Гидрокрекинг триглицеридов жирных кислот в присутствии оксидных катализаторов кислотной природы
В работе [] крекингу подвергались моно-, ди - и триолеины при температуре 4000С в присутствии следующих катализаторов: HZSM - 5, фожазит (цеолит, близкий шабазиту, формула Na2Ca [Al2Si4O12] 216Н2О) и Al2O3 - SiO2 (в табл.1 приведены основные характеристики этих катализаторов). Реакция проводилась в микрореакторе импульсного типа, анализ газовой фазы проводился в он - лайн режиме. Было показано, что размер пор и кислотность катализатора влияют на распределение продуктов. При использовании HZSM - 5 выход пропилена, бензола и толуола выше, чем при использовании фожазита. С другой стороны, крекинг на фожазите позволяет получать больше фенилбутена, пропенилбензола, метилнафталина, алифатики с более высоким молекулярным весом и алкил - замещенные нафталины.
Эти результаты могут зависеть от физических и химических свойств катализаторов.
Катализаторы с большим диаметром пор способствуют образованию более крупных молекул. По этой причине алифатика (С6 и С7), фенилбутен, пропенилбензол и более высокие алкил - замещенные нафталины образуются при использовании фожазита, а при использовании HZSM - 5 образуется больше пропилена, бензола и толуола.
Таблица 1. Характеристики катализаторов крекинга
КатализаторУпорядоченность структурыРазмер пор, АПлощадь поверхности, м2 /гZSM - 5Кристаллическая5,4425ФожазитКристаллическ