Новый катализатор удалит до 78% серы из топлива всего за 15 минут
Ученые синтезировали катализаторы для очистки нефтепродуктов от серосодержащих органических веществ, которые при сгорании топлива в двигателях превращаются во вредные летучие соединения. Новые катализаторы позволили удалить серу из образцов дизельного топлива с эффективностью до 78% при комнатной температуре всего за 15 минут. Работа важна для создания энергоэффективных и безопасных технологий получения качественного и экологичного топлива.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в Journal of Industrial and Engineering Chemistry.
Из-за высокого спроса на бензин, дизельное топливо, авиационный керосин и моторные масла для их производства все чаще используют трудноперерабатываемое низкокачественное ископаемое сырье — тяжелые высокосернистые нефти. Вместе с тем требования к качеству топлив постоянно ужесточаются, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду при их сгорании. Прежде всего, жесткие ограничения накладываются на содержание серы: при сгорании серосодержащих соединений образуются вредные летучие вещества, в частности оксиды серы, которые ухудшают качество воздуха и могут приводить к кислотным дождям. Поэтому современные экологические нормы ограничивают содержание серы в широко используемом моторном топливе класса 5 до 10 миллионных долей (10 миллиграммов на килограмм топлива и менее).
Чтобы соблюсти эти нормы, нефтеперерабатывающие компании очищают топливо от серы. Традиционно для этого используют гидроочистку — технологию каталитической обработки топлива при высоких температуре и давлении водорода. Однако такой способ энергозатратен и не всегда справляется с трудноудаляемыми соединениями серы — так называемой «остаточной» серой. В этом случае решением проблемы может стать окислительная десульфуризация — окисление серосодержащих соединений в присутствии катализаторов. Продукты такого окисления затем удаляют из топлива экстракционными методами. Ключевой задачей при этом остается разработка катализаторов, позволяющих эффективно и быстро окислять серу в «мягких» условиях.
Химики из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина (Москва) разработали эффективные и стабильные катализаторы, позволяющие очищать нефтяные фракции от соединений, содержащих серу, при комнатной температуре.
За основу авторы взяли традиционный для промышленных катализаторов носитель — оксид алюминия, к поверхности которого в разных количествах химически «пришили» оксид молибдена и сульфогруппы, которые служат активными центрами и обеспечивают превращение сероорганических соединений. Затем на поверхности полученных материалов «закрепили» гидрофобные («боящиеся» воды) органические молекулы. Это позволило избежать не только слипания частиц катализатора и тем самым повысить его активность, но и улучшить стабильность.
Химики протестировали полученные катализаторы в реакции окисления образцов модельного — приготовленного с использованием отдельно взятых «чистых» химических соединений — и реального дизельного топлива. Модельное топливо представляло собой органический растворитель с определенным количеством наиболее трудно удаляемого серосодержащего соединения — дибензотиофена. Такой подход позволил изучить активность катализатора в контролируемых условиях без влияния сложного состава реального топлива. Дизельное топливо, использованное в работе, содержало смесь нескольких сероорганических соединений, а также другие стандартные для продуктов нефтепереработки компоненты.
Эксперимент показал, что один из новых катализаторов всего за 15 минут при комнатной температуре (25°C) окисляет почти 100% серосодержащих соединений в модельном топливе и 78% — в реальном дизельном. При этом процесс оказался селективным — окисление не затронуло ценные углеводороды.
«Полученный нами катализатор демонстрирует высокую активность в сероочистке и при этом работает в мягких условиях. Кроме того, благодаря функционализации поверхности такие катализаторы обладают гидрофобными свойствами, а потому не подвержены вымыванию активного компонента, что обуславливает их высокую стабильность», — рассказывает основной исполнитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Аргам Акопян, доктор химических наук, доцент кафедры химии нефти и органического катализа химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
«Мы надеемся, что наша разработка станет важным шагом к созданию технологических решений, которые в сочетании с действующими процессами позволят повысить эффективность глубокой переработки углеводородного сырья, расширить сырьевую базу при получении ценных нефтепродуктов, решить вопросы ресурсосбережения, энергетической и экологической безопасности. В дальнейшем мы планируем адаптировать разработанные нами катализаторы к применению в окислительной сероочистке тяжелого нефтяного сырья, оптимизировать условия процесса и предложить эффективные методы отделения продуктов окисления от ценных углеводородов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Анна Вутолкина, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории катализа и нефтехимического синтеза химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно