Томские ученые разработали более дешевый и экологичный способ производства синтез-газа для бензина

03.02.2022 14:35

1451

Добавить в закладки

Специалисты из Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета (ТПУ) разработали новую технологию производства синтез-газа для выработки водорода, метанола и моторного топлива.  По их словам, она позволяет на 47% сократить затраты тепловой энергии при производстве синтез-газа, становясь, таким образом, более дешевой и экологичной по сравнению со своими аналогами. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

 

Переход к низкоуглеродной энергетике требует наличия специальной  инфраструктуры, предназначенной для хранения и транспортировки водорода, что требует больших затрат. Поэтому ученые работают над созданием не конечного продукта (водород), а промежуточных продуктов, под которые уже существует инфраструктура. К таким продуктам относится и синтез-газ, в котором соотношение оксида углерода и водорода варьируется от 1:1 до 1:3.

Специалисты (ТПУ) разработали новое решение, которое позволяет на 47% сократить затраты тепловой энергии при производстве синтез-газа, на 11% – используемую при производстве электроэнергию. Кроме того, ожидается, что при таком способе производства суммарные выбросы углекислого газа уменьшатся на 25 тыс. тонн в год.

«Мы усовершенствовали технологию производства синтез-газа <…> . Суть модернизации – в оптимизации энергопотребления и использования побочного продукта на установке получения синтез-газа. Синтез-газ применяется в первую очередь для получения метанола. Еще он может использоваться для изготовления бензина и дизельного топлива, а также в энергетике», – прокомментировал руководитель проекта, научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Станислав Болдырев.

 

 

Автор Максим Майоров

синтез-газ химия безуглеродная энергетика

Источник: ТАСС-Наука

Информация предоставлена Информационным агентством “Научная Россия”. Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.

НАУКА ДЕТЯМ

Ученые предложили новый подход к адресному лечению бактериальных инфекций

12:30 / Медицина, Химия

Ученые ТПУ разработали стабильные катализаторы для утилизации и переработки углекислого газа

11:30 / Инженерия, Химия

63 года назад в СССР был создан центр подготовки космонавтов

10:00 / Космонавтика, Наука и общество

Ученые выяснили, как плесень производит ферменты, разлагающие растительную биомассу

20:00 / Биология, Энергетика

Причиной потепления в полярных регионах являются землетрясения

16:45 / География, Геология

Президент России В. Путин провел рабочую встречу с главой Минобрнауки В. Фальковым

14:10 / Наука и общество, Образование

Новый дизайн «химерных» молекул поможет без побочных эффектов бороться с раком

13:30 / Медицина, Химия

Опасный паразит печени поможет быстрее заживлять кожные раны

12:30 / Биология, Медицина

Сибирские леса могут потерять статус поглотителей углерода из-за потепления и пожаров

11:30 / Биология, Климат

Дошкольная Академия Дарвиновского музея. Занятия для детей 3–7 лет в январе 2023

10:44 / Досуг

Памяти великого ученого. Наука в глобальном мире. “Очевиднное – невероятное” эфир 10.05.2008

04.03.2019

Памяти великого ученого. Нанотехнологии. “Очевидное – невероятное” эфир 3.08.2002

04.03.2019

Вспоминая Сергея Петровича Капицу

14.02.2017

История новогодних праздников

01.08.2014

Смотреть все

Синтез-газ поможет удешевить и сделать более эффективным производство лекарств и удобрений

27 мая, 2022 12:14

Источник: Пресс-служба РНФ

Российские ученые в разы увеличили эффективность реакций восстановления в органической химии с помощью синтез-газа. Этот дешевый промышленный полупродукт, состоящий из смеси водорода и угарного газа, получают из метана, угля или другого ископаемого сырья. Ранее реакции восстановления — важные превращения при синтезе лекарств и удобрений — проводили с помощью чистого водорода, но предложенная авторами альтернатива оказалась гораздо более успешной. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале ACS Catalysis.

Поделиться

«Родиевое зеркало», до которого разрушается родиевый катализатор в присутствии водорода. В таком состоянии катализатор неактивен. Источник: Олег Афанасьев

Принцип работы синтез-газа и водорода в качестве восстановителя. Источник: Олег Афанасьев

Автоклавы, в которых были проведены реакции. Источник: Олег Афанасьев

 
Водород способен легко отдавать электроны, благодаря чему участвует в самых разных химических превращениях.

В них он наполняет своими электронами другие молекулы, разрывая часть связей внутри них. Эти молекулы, в свою очередь, восстанавливаются, принимая от него отрицательно заряженные частицы. Например, уксусная кислота, отдав кислород и получив электроны, становится этиловым спиртом — веществом с совершенно другими свойствами. Подобные реакции восстановления широко используются в химической промышленности и фармацевтике. Так, взаимодействие водорода с азотом используют при производстве удобрений, а восстановительное аминирование — присоединение азотсодержащего фрагмента (аминогруппы) к различным молекулам — при синтезе каждого пятого лекарства.
 
Несмотря на удобство водорода в качестве восстановителя, или, другими словами, «поставщика» электронов, его использование часто связано с рядом ограничений. Например, это соединение разрушает некоторые катализаторы, а также имеет низкую избирательность, то есть в реакции водород может разорвать связи и отдать свои электроны не только тому фрагменту молекулы, которой они необходимы.

Чтобы избежать подобных побочных эффектов, ученые ищут альтернативные восстановители. Один из наиболее перспективных на сегодняшний день — угарный газ (СО). Он более избирателен, чем водород, но не такой активный.
 
Ученые из группы эффективного катализа Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН (Москва) предложили проводить реакции восстановления с помощью синтез-газа — смеси водорода и угарного газа. Эта комбинация не только позволила совместить высокую активность первого компонента и избирательность второго, но и привела к синергическому эффекту, в частности, обеспечила гораздо большую производительность, чем при использовании каждого из восстановителей по отдельности.
 
Авторы на практике проверили эффективность предложенного восстановителя в реакции аминирования органических соединений. Оказалось, что метод позволяет получить только чистый желаемый продукт, тогда как в реакции с использованием водорода его выход составил лишь 8%, а остальные 92% приходились на долю побочных продуктов. Ученые объяснили такие низкие показатели тем, что водород разрушает родиевый катализатор, без которого данная реакция невозможна, в то время как синтез-газ создает благоприятные условия для его эффективной работы.
 
Чтобы убедиться, что синтез-газ оказывается более эффективным восстановителем, чем водород, и в других химических превращениях, авторы провели еще одну восстановительную реакцию, в которой катализатором был другой металл — рутений. В результате химики получили желаемый продукт — эфир уксусной кислоты — с выходом 64%, тогда как при использовании водорода он не превышал 6%.
 

«Наше исследование показало, что синтез-газ — в разы более эффективный восстановитель, чем водород. Этот дешевый промышленный полупродукт позволит упростить синтез многих фармацевтических препаратов, сложных удобрений и других промышленно важных соединений. В дальнейшем мы планируем определить оптимальные условия, при которых синтез-газ выполняет свои функции наилучшим образом», — рассказывает Олег Афанасьев, кандидат химических наук, научный сотрудник группы эффективного катализа ИНЭОС РАН.

Теги

Пресс-релизы

Полный обзор синтез-газа

Синтез-газ состоит из водорода, метана, двуокиси углерода и многих других компонентов. Он широко используется в процессах ферментации и пиролиза. Можно найти применение синтетического газа в различных областях, таких как производство энергии, удобрения и химическая промышленность.

Принси А. Дж  | 15 июня 2021 г.

Химия — обширный предмет, и чем больше вы изучаете, тем сложнее становятся теории или лабораторные работы. Предмет не ограничивается только химическими веществами, таблицей Менделеева, химическими формулами или реакциями. Это еще не все, например, термодинамика, равновесие, вязкость и так далее. Концепция синтез-газа является одной из важных тем химии, поскольку она способствует выработке энергии, производству удобрений и дорожного полотна. Читайте дальше, чтобы узнать больше о синтетическом газе.

Что такое синтетический газ?

Синтез-газ, также известный как синтез-газ, представляет собой смесь молекул, состоящую из метана, водорода, монооксида углерода, паров воды, диоксида углерода, конденсируемых соединений и углеводородов.

Сингаз является основным продуктом газификации. Кроме того, он играет жизненно важную роль во время пиролиза остатков, биомассы и отходов.

Синтез-газ в результате пиролиза

2706520672052007. Пиролиз, проводимый при недостатке кислорода, создает высококалорийный синтез-газ при необычайной теплотворной способности. Кроме того, большая часть обогащенных энергией газов получается из сырья, состоящего из материалов с высокой теплотворной способностью, таких как полимеры, пластмассы и высококалорийные фракции бытового мусора. Кроме того, синтез-газ, выходящий из реактора, представляет собой сверхгорячую смесь конденсирующихся и неконденсирующихся компонентов. Состав синтез-газа в основном зависит от исходных элементов и условий работы пиролиза. Водород, метан, двуокись, двуокись углерода и высшие углеводороды являются типичными газами пиролиза. Эти газы содержат углеводороды, обеспечивающие высокую теплотворную способность, и эти газы необходимы для энергетики и химической промышленности. Кроме того, синтетический газ состоит из постоянных и конденсирующихся газов в горячем состоянии; поэтому это лучшая альтернатива для возобновляемых источников энергии или высокотемпературных горелок синтез-газа.

Что такое ферментация синтез-газа?

Ферментация синтез-газа представляет собой процесс, в котором участвуют микроорганизмы. Синтез-газ используется в качестве источника энергии и углерода с последующим преобразованием в топливо и химикаты с помощью микробов. Некоторыми основными продуктами ферментации синтез-газа являются метан, уксусная кислота, масляная кислота, этанол и бутанол. Кроме того, производство топлива и химикатов осуществляется с помощью ацетогенов, таких как Eurobacterium limosum 9.0005, Clostridium carboxidivorans , Peptostreptococcus и Butyribacterium methylotrophicum.

Некоторые ключевые преимущества ферментации синтез-газа:

• Низкое давление и температура
• Высокая специфичность реакции
• Конкретное соотношение CO к h3 не требуется
• Медвежьи соединения с высоким содержанием серы

Ферментация синтез-газа имеет некоторые недостатки, такие как низкая объемная производительность, ингибирование микробов и ограничение массопереноса жидкость-газ.

Что такое кондиционирование и очистка синтез-газа?

Синтез-газ-сырец, полученный в процессе газификации, нуждается в очистке, чтобы соответствовать нормам выбросов в окружающую среду и защитить последующие процессы. Некоторыми из распространенных загрязнителей сырого синтез-газа являются хлориды, ртуть, аммиак, мелкие частицы, сера и тяжелые следы металлов. Соотношение водорода и монооксида углерода может быть изменено кондиционированием синтез-газа в последующих процессах.

Процесс кондиционирования и очистки синтетического газа включает:

• Влажная очистка для удаления аммиака, хлоридов и мелких частиц.
• Отделение крупных частиц фильтрами и циклонами.
• Удаление ртути и тяжелых металлов с помощью твердых абсорбентов.
• Использование каталитического гидролиза для превращения карбонилсульфида в сероводород.
• Изменение соотношения водорода и монооксида углерода посредством конверсии водяного газа.
• Удаление кислого газа для получения углекислого газа и серосодержащих газов.

Применение синтез-газа

Ниже перечислены некоторые перспективные области применения синтез-газа:

• Пар используется в приводах турбин для выработки электроэнергии.
• Азот используется в качестве удобрений и герметиков.
• Аммиак используется для производства удобрений и пластиковых изделий, таких как нейлон и полиуретан.
• Метанол используется для производства смол, пластмасс, фармацевтических препаратов, красок, клеев и топлива.
• Сера используется в химической промышленности.

Влияние Covid-19 на рынок синтез-газа

Согласно отчету Research Dive, глобальный рынок синтез-газа прогнозируется в среднем на 6,1% в течение 2020–2027 годов. Мировой рынок синтез-газа переживает медленный рост во время чрезвычайной ситуации, вызванной Covid-19, из-за сбоев в цепочке спроса и поставок, что приводит к задержке производства синтез-газа. Тем не менее, несколько компаний по производству синтетического газа, таких как немецкая химическая компания Linde plc, разрабатывают эффективную тактику, позволяющую сохранить бизнес, несмотря на неудачи из-за коронавируса.

Заключительные мысли

Синтез-газ можно смешивать с десятками смесей и использовать во всех отраслях промышленности. В синтетическом газе есть нечто большее, чем ферментация или пиролиз. В области химии постоянно совершаются открытия, и существует огромный потенциал для более глубокого изучения синтез-газа.

Об авторе (авторах)

Принси А. Дж.

Принси имеет степень бакалавра в области гражданского строительства, полученную в престижном Тамил Наду доктором М.Г.Р. Университет в Ченнаи, Индия. После успешной академической успеваемости она продолжила свою страсть к писательству. Тщательный профессионал и писатель-энтузиаст, она любит писать о различных категориях и достижениях в мировых отраслях. Она играет важную роль в написании текущих обновлений, новостей, блогов и тенденций.

Advances in Synthesis Gas: Methods, Technologies and Applications

Select country/regionUnited States of AmericaUnited KingdomAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBonaire, Sint Eustatius and SabaBosnia and HerzegovinaBotswanaBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCanary IslandsCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta РикаХорватияКубаКюрасаоКипрЧехияДемократическая Республика КонгоДанияДжибутиДоминикаДоминиканская РеспубликаЭквадорЕгипетСальвадорЭкваториальная ГвинеяЭритреяЭстонияЭфиопияФолклендские (Мальвинские) островаФарерские островаФедеративные Штаты МикронезииФиджиФинляндияФранцияФранцузская ГвианаФранцузская ПолинезияГабонГамбияГрузияGe rmanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKuwaitKyrgyzstanLaoLatviaLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNiueNorfolk IslandNorth KoreaNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRéunionRomaniaRwandaSaint BarthélemySaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Martin (French part)Saint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint Maarten (Dutch part)SlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThailandTimor LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUruguayUS Virgin IslandsUzbekistanVanuatuVatican CityVenezuelaVietnamWallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabwe

Purchase options

Bundle (Paperback, eBook) 50% Off $460. 00 $230.00

Print – Paperback 15% off $230.00 $195.50 Available

eBook 15% off $230.00 $195,50

Налог с продаж рассчитывается при оформлении заказа

Бесплатная доставка по всему миру

Нет минимального заказа

Описание

Достижения в области синтез-газа: методы, технологии и применение: продукты и использование синтез-газа синтез-газа для производства различных химических материалов, таких как водород, метанол, этанол, метан, аммиак и др. Кроме того, подробно описаны выработка электроэнергии в топливных элементах или в сочетании с теплом синтез-газа, а также восстановление железа с экономическими и экологическими проблемами, связанными с использованием синтез-газа.

Основные характеристики

• Знакомит с характеристиками синтез-газа и его свойствами
• Описывает различные методы и технологии производства синтез-газа
• Обсуждает производство синтез-газа из различных корней и сырья Учебные дисциплины: Химическая технология, Химия, Нефтегазовая инженерия; Промышленная область: инженеры нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, производители энергии и коммунальные услуги, электростанции, компании по проектированию процессов, нефтяная, газовая и нефтехимическая промышленность, отделы исследований и разработок

  Содержание

  • Раздел I: Производство химикатов из синтез-газа
    1. Введение в продукты и области применения синтез-газа
    2. Производство водорода из синтез-газа
    3. Производство аммиака из синтез-газа
    4. Производство метана из синтез-газа 5 9017 Производство метанола из синтез-газа
    6. Производство этанола из синтез-газа
    7. Производство смешанных высших спиртов из синтез-газа
    8. Производство уксусной кислоты и СО из синтез-газа
    9. Производство дизельного топлива, нафты, бензина и воска из синтез-газа
    10. Производство топливного газа из синтез-газа
    11. Производство биотоплива из синтез-газа

    Раздел II: Производство энергии из синтез-газа и другие применения
    12. Производство электроэнергии из синтез-газа
    13. Комбинированное производство тепла и электроэнергии из синтез-газа
    14. Применение синтез-газа в топливных элементах
    15. Использование синтез-газа в черной металлургии
    16. Химическое осаждение паров синтез-газа на наночастицы: применение для доставки лекарств

    Раздел III: Проблемы синтеза газа
    17. Воздействие синтетического газа на окружающую среду
    18. Будущие перспективы и промышленные перспективы применения синтез-газа

  Информация о продукте

  • Количество страниц: 490
  • Язык: английский
  • Опубликовано 90 Авторское право: © Elsevier
  • Опубликовано 90 Октябрь 20232 16, 2022
  • Выходные данные: Elsevier
  • ISBN в мягкой обложке: 9780323918787
  • ISBN электронной книги: 9780323985208

  О редакторах 909152

  0003 Мохаммад Реза Рахимпур — профессор химического машиностроения Ширазского университета (Иран). Он был научным сотрудником в Университете Ньюкасла, Австралия (2003–2004 годы) и в Калифорнийском университете в Дэвисе (2012–17 годы). Он возглавляет исследовательскую группу в области технологии переработки топлива, занимающейся каталитическим преобразованием ископаемого топлива и возобновляемых видов топлива в ценные источники энергии для проведения углубленных исследований в различных областях химической технологии, включая улавливание углерода, химическое циклирование, мембранное разделение, хранение.

  и технологии утилизации, новые технологии конверсии природного газа и его использование в промышленности. Кроме того, он участвовал в написании различных научных статей и глав в книгах, а также редактировал различные книги известных издательств.

  Принадлежности и квалификация

  Профессор кафедры химического машиностроения Ширазского университета, Шираз, Иран

  Мохаммад Амин Макарем

  Доктор Мохаммад Амин Макарем является научным сотрудником в институте метанола Ширазского университета. Его исследовательские интересы включают разделение и очистку газов, наножидкости, микрофлюидику, синтез катализаторов, проектирование реакторов и зеленую энергию. В области разделения газов его внимание сосредоточено на экспериментальных и теоретических исследованиях и оптимизации процесса короткоцикловой адсорбции, а в области очистки газов он работает над новыми технологиями, такими как микроканалы. В последнее время он исследовал методы синтеза биошаблонных наноматериалов и катализаторов. Кроме того, он участвовал в написании и редактировании различных книг и глав книг для известных издательств, таких как Elsevier, Springer и Wiley, а также в специальных выпусках журналов.

  Принадлежности и опыт

  Научный сотрудник Института метанола Ширазского университета, Шираз, Иран

  Марьям Мешксар

  Марьям Мешксар является научным сотрудником Ширазского университета. Ее исследования сосредоточены на разделении газов, экологически чистой энергии и синтезе катализаторов. В области разделения газов она работает над процессом мембранного разделения, а в области экологически чистой энергии она экспериментально работала над различными процессами на основе риформинга для производства синтез-газа из метана. Она также синтезировала новые катализаторы для этих процессов, которые впервые проходят испытания. Кроме того, она рассмотрела новые технологии, такие как микроканалы для производства энергии. Недавно она написала несколько глав книг для известных издательств, таких как Elsevier, Springer и Wiley.