Российские ученые нашли эффективный способ переработки пиролизной жидкости из коммунальных иловых осадков

По некоторым оценкам, ежегодно в мире муниципальные очистные сооружения производят 100 млн т иловых осадков. Института катализа СО РАН, ИК СО РАН Москва, 21 фев - ИА Neftegaz.RU. Ученые ФИЦ Институт катализа СО РАН ищут эффективные катализаторы и оптимальные условия для переработки пиролизной жидкости из коммунальных иловых осадков.
Об этом сообщила пресс-служба Института катализа СО РАН, ИК СО РАН.

Для любознательных:

• иловый осадок - это отходы биологической очистки сточных вод, в котором оседает большая часть загрязняющих веществ, содержащихся в городских сточных водах, включая промышленные стоки, отходы домашних хозяйств и уличную канализацию;
• пиролизная жидкость используется в качестве печного топлива, как альтернатива дизельному топливу.

Данную жидкость рассматривают как перспективное сырье для производства топлив и химической промышленности.
Переработка позволяет приблизить состав пиролизной жидкости к нефти, что дает возможность ее внедрения на нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ).
На данном этапе содержание:

• азота в продукте получилось снизить в 2 раза;
• кислорода - в 7 раз;
• серу удалось удалить практически полностью.

Муниципальные очистные сооружения производят примерно 100 млн т иловых осадков, которые образуются после очистки сточных вод.
Такие объемы большая проблема для городов:

• для захоронения отходов требуются огромные площади, и срок их эксплуатации должен составлять 100-150 лет;
• иловые осадки могут содержать токсичные металлы, например, свинец и кадмий, которые при захоронении вымываются в грунтовые воды и попадают в воздух вместе с пылью;
• в осадках присутствуют патогенные микроорганизмы.

Среди основных подходов к утилизации иловых осадков выделяют сжигание.
При этом способе:

• в воздух выбрасываются загрязняющие атмосферу соединения;
• для очистки дымовых газов нужны дополнительные меры.

Альтернативный вариант утилизации иловых осадков - быстрый пиролиз с последующим получением полезных продуктов:

• в этом случае отходы нагревают с высокой скоростью без доступа кислорода;
• в результате чего образуется пиролизная жидкость.

Кроме того, ученые исследуют ее как возможное сырье для получения топлив или компонентов для химической промышленности, допустим, для синтеза органических растворителей и реагентов.
Положительная сторона пиролиза в том, что тяжелые металлы в процессе уходят в твердый кокс.
Это значительно снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Если рассматривать производственную цепочку, то перед отправкой пиролизной жидкости для переработки на НПЗ необходима ее предварительная гидрообработка.

Тезисы старшего научного сотрудника Инжинирингового центра Института катализа СО РАН к.х.н. Р. Кукушкина:

• в первую очередь от ископаемой нефти ее отличает наличие большого количества кислорода и азота, в т.ч. в составе органических кислот, азотсодержащих соединений - гетероциклов, нитрилов, нитридов, а по аналогии с нефтью в составе также присутствуют сераорганические соединения;
• из-за этого ее сложно использовать в качестве топлива для прямого сжигания;
• чтобы приблизить ее состав к нефти, особенно важно удалить азот и кислород;
• для этого мы и ищем системы, которые будут предельно стабильны в условиях гидрообработки, так как некоторые соединения буквально убивают катализаторы.

Ученые синтезировали и исследовали катализаторы, сходные с теми, которые используют для переработки нефтепродуктов, а также смоделировали разные условия процессов.

Тезисы научного сотрудника Инжинирингового центра ФИЦ ИК СО РАН к.х.н. М. Алексеевой:

• был проведен цикл исследований, в которых работали и с модельными смесями, и непосредственно с пиролизной жидкостью;
• отправной точкой послужили катализаторы, близкие по природе к катализаторам гидроочистки ископаемого нефтяного сырья, никель-молибденовые системы;
• отдельно мы изучали гидротермальную стабильность катализатора при использовании модельной смеси в условиях реальной гидрообработки;
• сульфидные по своей природе катализаторы, такие как NiMo-, наилучшим образом подходят для такого типа процессов, в особенности при температуре 400 C;
• использование таких катализаторов значительно снижает содержание нежелательных элементов:
• кислорода почти в 7 раз;
• азота в 2 раза;
• сера уходит практически полностью.
• обработка водородом с использованием катализатора на основе никеля и молибдена позволяет увеличить выход фракции с температурой кипения 200360 C, что важно для получения топлив.

Исследований по каталитической гидроконверсии пиролизной жидкости немного, и в них не рассматривается фактор влияния на процесс гидрообработки различных кислород-, азот-, а также серосодержащих соединений.
Исследователи продолжат варьировать и изучать условия гидрообработки, в частности, с промежуточным разделением фракций, чтобы повысить степень переработки данного сырья.

Ранее ученые из Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) представили новое отечественное устройство, предназначенное для предотвращения выбросов ядовитых газов при загрузке сырья в печи на металлургических предприятиях.