Водорастворимые полимеры легли в основу «зеленой» очистки нефтепродуктов
Исследователи из Института общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова РАН с коллегами разработали метод очистки легких нефтепродуктов от серо- и азотсодержащих соединений. Для этого они использовали экологически безопасные селективные растворители на основе полностью возобновляемых водорастворимых полимеров.
Из серо- и азотсодержащих соединений, присутствующих в продуктах нефтепереработки, при сгорании образуются вредные для окружающей среды и человека оксиды. Кроме того, они же могут разрушать двигатели, если их количество велико в топливе.
Традиционный подход к избавлению от серо- и азотсодержащих соединений в нефтепродуктах — каталитическая гидроочистка — не слишком эффективен в случае гетероциклов, требует высоких температур и давлений (600-700 К, 20-50 бар), а также влечет большие затраты водорода и дорогостоящих катализаторов. Вместо того, чтобы проводить химическую реакцию, можно использовать особые веществе — экстрагенты. В идеале они должны быть недорогими в производстве, экологичными, а еще легко выводиться из нефтепродукта и желательно использоваться повторно еще несколько раз.
Московские химики предложили в качестве перспективного экстрагента водорастворимые полимеры, а именно поливинилпирролидон и полиэтиленгликоль, а в качестве метода — жидкостную экстракцию. Так, по задумке авторов, серо- и азотсодержащие соединения переходят из нефтепродукта в водную фазу, где захватываются полимером. Однако потом их нужно вывести, чтобы использовать экстрагенты снова. Вторым этапом стала сверхкритическая флюидная экстракция — обработка водной фазы углекислым газом в сверхкритическом состоянии (при высоком давлении), когда он приобретает свойства универсального растворителя органики. Такой способ безопасен для окружающей среды и персонала, поскольку нет рисков самовозгорания или взрыва флюида.
Ученые успешно применили водорастворимые полимеры для очистки легких углеводородных фракций от примесных продуктов. Так, например, поливинилпирролидон продемонстрировал высокую экстракционную способность в отношении азотсодержащих хинолина и индола: из растворов, имитирующих легкие углеводородные фракции, он смог удалить до 82% и 94% этих веществ соответственно. В дальнейшем серосодержащие соединения экстрагирует уже полиэтиленгликоль.
«На наш взгляд, такая двухступенчатая очистка имеет очень хорошие перспективы. Кроме того, мы предлагаем новый подход к регенерации полимеров, который позволяет эффективно выделять тиофен, хинолин и индол», — рассказывает одна из авторов статьи Юлия Заходяева, кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории теоретических основ химической технологии ИОНХ РАН.
