Новосибирск, 12 декабря 2019, 07:29 — REGNUM Исследователям из Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН удалось создать транспортную систему, позволяющую молекулам нефти беспрепятственно передвигаться внутри катализатора и тем самым продлить время его работы, сообщает издание «Наука в Сибири».
Как объясняют учёные, при переработке нефти молекулы нефти претерпевают ряд химических превращений, благодаря которым её очищают от примесей, повышают октановое число и так далее.
Катализаторы для ряда нефтеперерабатывающих процессов представляют собой некие системы пещер, на стенах которых расположены активные центры. Для протекания реакции молекулы нефти должны пройти по этим извилистым и часто узким туннелям до свободного активного центра. Сложность в том, что в нефти молекулы довольно большие и соизмеримы с размерами этих самых туннелей. Даже одна застрявшая частица перекроет свободный доступ к большому количеству активных центров и приведёт к остановке всего процесса.
Для решения этой проблемы учёные предложили дополнительно проложить более широкие туннели. Такая структура, где поры сильно отличаются по размеру и выполняют разные функции, называется иерархической. Для её создания исследователи использовали темплаты — своего рода шаблоны или трафареты — по которым можно создать необходимый каркас. В качестве темплата использовались шарики полистирола.
На первом этапе шарики смешиваются с материалом катализатора. Затем образец подвергается высокотемпературной обработке: материал катализатора затвердевает, а полистирол сгорает до углекислого газа и на месте шариков остаются пустоты, которые, объединяясь, образуют новые транспортные пути.
Предварительные испытания показали, что иерархические катализаторы работают в несколько раз дольше обычных. При этом они позволяют работать и с нефтью низкого качества.
«Обычно она очень вязкая, почти не текучая, и содержит в себе большое количество примесей и крупных органических молекул, быстро выводящих обычные катализаторы из строя. По этой причине в России месторождения такой нефти на сегодняшний день почти не разрабатываются. Так что использование иерархических катализаторов будет важным шагом в развитии российской нефтяной промышленности и позволит как сэкономить на процессе за счёт большей износостойкости катализатора, так и стать конкурентоспособными на мировом рынке», — отмечают учёные.
Внедрение разработки в промышленность уже началось.