Китайские ученые заявили о разработке нового способа переработки сырой нефти, который, по их оценкам, способен примерно на 90% снизить потребление энергии на одном из наиболее энергозатратных этапов работы НПЗ.
Об этом пишет South China Morning Post.
Если технологию удастся масштабировать для промышленного использования, она может не только снизить производственные затраты и объемы выбросов, но и уточнить разделение нефтяного сырья и повысить ценность продукции, получаемой в результате переработки.
Сырую нефть нельзя непосредственно использовать для производства бензина, пластмасс и другой продукции. Сначала ее нужно разделить на отдельные компоненты. Традиционно нефтеперерабатывающие предприятия делают это посредством дистилляции — сырье многократно нагревают, улетучивают и конденсируют, ориентируясь на различия в температурах кипения различных веществ. Такой подход требует значительного количества энергии и не всегда обеспечивает достаточную точность разделения.
Предлагаемая китайскими исследователями технология работает на молекулярном уровне. Ее суть заключается в использовании специальных мембран, распределяющих молекулы сырой нефти и направляющих их в соответствующие производственные процессы. В Даляньском институте химической физики этот подход называют "молекулярным очищением".
Основой технологии являются мембраны из металлоорганических каркасов. Они работают по принципу очень точного молекулярного сита: их поры и поверхностные свойства можно настраивать для разделения различных соединений. Исследователи используют так называемое каскадное мембранное разделение, в ходе которого молекулы отделяются в несколько последовательных этапов.
На первой стадии мембрана сортирует вещества в первую очередь по размеру. Разница между близкими по свойствам молекулами составляет примерно 0,1 нанометра. Благодаря этому удается отделять меньшие прямоцепочечные и одноразветвленные алканы, которые могут использоваться для производства этилена.
На следующем этапе разделение становится сложнее, поскольку размеры молекул отличаются менее чем на 0,01 нанометра. Здесь применяется другая мембрана, поверхность которой обладает специальными химическими свойствами. Она позволяет отделять ароматические соединения от многоразветвленных алканов и циклоалканов. Ароматические соединения используются как важное сырье для изготовления пластмасс, смол и синтетических волокон, тогда как другие компоненты могут быть направлены на производство бензина.
Для настройки мембран под разные задачи исследователи использовали метод микротравления дубильной кислотой. Он позволяет изменять размер пор и химические характеристики поверхности мембран, адаптируя их к необходимому уровню молекулярной сортировки.
По данным South China Morning Post, именно отказ от традиционного многоразового нагревания сырья является ключевой причиной потенциального сокращения энергопотребления. В то же время, практическое внедрение технологии в промышленных масштабах еще предстоит показать, насколько заявленные показатели можно будет воспроизвести в условиях реальных нефтеперерабатывающих предприятий.
