Научная деятельность Николая Альфредовича Платэ

Альтернативные источники моторных топлив и ценных химических продуктов

В последние годы в сферу научных интересов Николая Альфредовича, помимо химии и физики полимеров, вошли исследования по использованию альтернативных источников получения топлив и ценных химических продуктов, актуальность которых обусловлена потребностями промышленности в новых источниках углеводородов - в связи с приближающимся исчерпанием запасов нефти. В качестве новых источников рассматриваются уголь, природный и попутные нефтезаводские газы, биомасса. Окислительная конверсия такого сырья позволяет получать синтез-газ (смесь, содержащая в качестве основных компонентов оксид углерода и водород), на базе которого могут быть синтезированы метанол, диметиловый эфир (ДМЭ), бензин, олефины.

Соответствующие технологии разрабатывались при поддержке и участии Николая Альфредовича в ИНХС РАН А.Я. Розовским, Ю.А. Колбановским, Е.В. Сливинским с сотрудниками.

Так, совместно с ОАО ПНТЦ (Приморск), РКК «Энергия» им. С.П. Королева и другими организациями в ИНХС РАН были разработаны новые технологии риформинга природного газа путем его селективного окисления в синтез-газ в реакторе, созданном на базе ракетных технологий, а также в модифицированном дизельном или компрессионном двигателе.

Соответствующая установка производительностью 10 000 м³ синтез-газа в час была создана - на основе разработок ИНХС - в «Сибур НН». Следует заметить, что теория окисления в используемых в таком процессе «сверхбогатых» смесях отсутствовала. Поэтому для создания соответствующей технологии потребовались не только экспериментальные, но и фундаментальные теоретические исследования. В результате был разработан способ получения синтез-газа с заданным соотношением Н₂:СО. Для крупнотоннажных производств наибольший интерес представляет использование реактора, созданного на базе ракетных технологий.

В ИНХС РАН был разработан катализатор и способ прямого синтеза ДМЭ из синтез-газа: в реакторе одновременно протекает синтез метанола и его дегидратация в ДМЭ. Синтез метанола имеет неблагоприятную термодинамику, так что получить выход метанола больше 10-20% «за проход» нельзя, и обычно в производстве метанола синтез-газ многократно циркулируют через катализатор, отделяя образующийся метанол и воду. В прямом же синтезе ДМЭ образующийся метанол тут же в реакторе превращается по реакции дегидратации в ДМЭ, что позволяет обойти термодинамические ограничения. На основе исследования механизма и закономерностей протекающих процессов разработан прямой синтез ДМЭ, характеризующийся высокими технико-экономическими показателями. Существенным преимуществом такого процесса является возможность использования синтез-газа с практически любым соотношением Н₂:СО, и это позволяет использовать синтез-газ с соотношением Н₂:СО=1,6, получаемый в «ракетном» реакторе при наиболее экономичных условиях.

В ИНХС РАН разработан и способ получения высокооктанового бензина из ДМЭ, причем используется непосредственно ДМЭ, получаемый из синтез-газа - без его выделения из реакционной смеси. При этом 80-90% ДМЭ превращается в бензин, остальное – в углеводороды до С₄ включительно. Получаемый бензин имеет октановое число 92-93 и характеризуется малым содержанием нежелательных примесей – по этому показателю он значительно превосходит все бензины, получаемые из нефти, и может быть квалифицирован как бензин повышенного экологического качества.

Таким образом, разработана новая технология получения синтез-газа, ДМЭ и бензина из природного газа, характеризующаяся повышенными технико-экономическими показателями по всем стадиям.