Химики МГУ разработали неоднородный по составу катализатор, позволяющий эффективно удалять примеси серы из бензина. По мнению авторов, разработка сравнима с самыми качественными аналогами по эффективности и превосходит их по экономичности. Результаты исследования опубликованы в ACS Omega.
Примеси соединений серы в топливе при сгорании образуют ядовитые летучие оксиды, поэтому содержание соединений серы в топливе строго регулируется законодательством во всем мире.
На сегодняшний день для удаления серы и ее соединений из нефтепродуктов в промышленности получила распространение технология гидроочистки – обработки бензина или дизельного топлива водородом. К недостаткам этой процедуры, по мнению ученых Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (МГУ), относится необходимость создавать и поддерживать высокие значения температуры и давления, а также искать источник дешевого водорода. Только большие нефтеперерабатывающие заводы могут позволить себе поддержание такой системы удаления серы из топлива.
Менее крупным предприятиям выгодно проводить двухстадийное окислительное обессеривание бензина, которое не требует использования водорода и больших затрат электроэнергии; оно более дешевое и экологичное. Очистка топлива требует присутствия катализатора в системе, который определяет скорость, эффективность и селективность взаимодействия окислителя с компонентами топлива.
"Главное, не затронуть вещества, определяющие свойства топлива: полициклические углеводороды, ароматические компоненты, потому что это напрямую ведет к снижению качества продукта", – рассказал один из авторов исследования, доцент кафедры химии нефти и органического катализа химического факультета МГУ Аргам Акопян.
Сотрудники кафедры предложили новую структуру катализатора и разработали метод его синтеза. Это оксид титана, к поверхности которого химически "пришиты" сульфогруппы, обработанные гептамолибдатом аммония. Сульфогруппы катализируют окисление серосодержащих соединений и предотвращают вымывание гептамолибдата аммония с поверхности системы.
"Мы попытались создать эффективную систему десульфуризации, которая может быть сконструирована из промышленно доступных веществ, и получили катализатор, способный за 10 минут уменьшить содержание серы в модельном топливе в 10 раз при температуре 80°C. Наша разработка по эффективности может конкурировать с известными аналогами, которые получаются дорого, долго и сложно и не могут быть масштабированы из-за типа исходного сырья", – отметил Акопян.
Эффективность катализатора была подтверждена в лабораторных условиях: миллилитры топлива обессериваются несколькими миллиграммами такого катализатора – около 0,5% по массе всей системы. Ученые провели и модельную очистку дизельной фракции – это удалось сделать на 88%.
В дальнейшем исследователи планируют определить оптимальные условия для более полного обессеривания нефтяных фракций.
