Проекты

Каталитический крекинг отработанного масла для получения бензина и сырья для нефтехимии

Работа – призёр открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Экология и природопользование» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Нефтехимия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 192
Предметы: Химия, Экология
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

Глобальные экологические проблемы, связанные с загрязнением окружающей среды, требуют незамедлительного решения. По предварительным оценкам, ежегодно в мире около 3/4 отходов утилизируется такими методами, как слив бытовых отходов в почву и водоемы или сжигание отходов с выбросами газов в атмосферу. Одним из возможных решений этой экологической проблемы является получение топлива и других химически ценных продуктов из вторичного сырья, например из отработанных масел после жарки или отработанного моторного масла. Этому направлению посвящено большое количество исследований. Распространённым методом переработки масел является каталитический крекинг. В литературе широко описан процесс переработки отработанных масел в каталитическом крекинге, где особое внимание уделяется их превращениям на цеолитсодержащих катализаторах.

Цель

Изучение процессов переработки методом каталитического крекинга объектов существующей отработанной продукции – моторное масло из автомобильного технического центра и отработанное растительное масло после жарки из ресторана – в химически ценные соединения, проведение анализа полученных данных

Задачи

  1. Провести предварительную пробоподготовку образцов (фильтрация) отработанных масел для проведения экспериментов

  2. Изучить основные принципы работы лабораторной каталитической установки

  3. Провести эксперименты по каталитическому крекингу моторного и растительного масел

  4. Провести анализ полученных данных и сделать выводы

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Установка для проведения каталитического крекинга Grace Davison SCT-MAT

  • Хроматограф «Кристаллюкс 4000М» с детектором ПИД/ДТП по двухколоночной схеме

  • Насадочная колонка с молекулярным ситом типа CaX

  • Капиллярная колонка HP-Plot Al2O3/Na2SO4

  • Пламенно-ионизационный детектор, оснащённый капиллярной колонкой DB-2887 (длина 10 м, диаметр 0,53 мм, толщина плёнки жидкой фазы 3 мкм)

Описание

Эксперименты были проведены на установке каталитического крекинга.

Схема установки каталитического крекинга Grace Davison SCT-MAT (short contact time – micro activity test), использованной для экспериментов

Вначале печь установки прогревали до температуры 560°С. Дальше включали ток подачи азота со скоростью 30 мл/мин. До начала эксперимента автор набрал пробу в шприц, взвесил его и поставил в установку, также взвесил приёмники для сбора жидкого и легколетучего продуктов. После чего была собрана установка. Первый приёмник поместили в лёд с солью, где температура составила –5 °С. Второй приёмник охладили до гораздо более низких температур. В термос наливали водный раствор этанола, который охлаждали до –50 °С путём добавления к нему жидкого азота. В процессе эксперимента сырьё из шприца подавалось в реактор, находящийся в печи, где и происходила реакция крекинга. Продукт собирался в охлаждённые приёмники. Эксперимент длился 12 минут, после его окончания установку разбирали, автор взвешивал шприц и оба приёмника, после чего продукты анализировались на хроматографе.

Автор провёл пробоподготовку образцов и принял участие в проведении эксперимента на установке.

Результаты работы/выводы

В результате проведённых экспериментов из обоих видов сырья были получены бензин 43–46 %, легкий газойль, а также пропилен 8,1– 8,9 %, бутен около 7 %, изобутан и сравнительно небольшое количество этилена 1,6–1,8 % с выходами, близкими к выходам каталитического крекинга традиционного сырья – вакуумного дистиллята, использующегося в промышленности.

Перспективы использования результатов работы

Из результатов работы следует, что отработанные масла, участвующие в экспериментах, могут быть использованы как альтернативное сырьё для каталитического крекинга, что может стать решением проблемы утилизации отработанных моторных и растительных масел и поможет сохранить природу и при этом получать ценные продукты.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН), лаборатория химии нефти и нефтехимического синтеза.