Этилен и пропилен будут получать благодаря горению метана

Ученые предложили новые подходы для некаталитического получения важнейших нефтехимических продуктов — олефинов — непредельных углеводородов этилена и пропилена. Результаты работы ученых опубликованы в Chemical Engineering Journal. Исследование проводили сотрудники Института химической физики имени Н.Н. Семенова РАН совместно с коллегами из Института химической физики Национальной академии наук Республики Армения.

Простейшие олефины являются базовыми продуктами полимерной промышленности, из которых синтезируют полиэтилен, полипропилен, а также пластмассы и каучуки. Их суммарное мировое производство в 2016 году оценивается в 250 миллионов тонн. Основным источником простейших олефинов является термическое разложение (пиролиз) жидких углеводородов, в основном нафты – более тяжелой, чем бензин, фракции нефти. Но устойчивый рост потребления полиэтилена и полипропилена требует более доступных и дешевых источников сырья и более эффективных способов производства.

Проблему увеличения производства этилена в значительной мере удалось решить за счет более широкого внедрения процессов пиролиза этана, выделяемого из природного и, особенно, сланцевого газа, в котором содержание этана достаточно высоко. Но для пропилена, получаемого в основном как побочный (по отношению к этилену) продукт пиролиза жидких углеводородов, специалисты прогнозируют дефицит на нефтехимическом рынке уже в ближайшем будущем. Необходимы новые процессы получения пропилена, в идеале — базирующиеся на основном углеводородном ресурсе планеты — природном газе.

Большие надежды в создании процессов получения олефинов непосредственно из основного компонента природного газа — метана — последние тридцать лет связывали с его каталитическим окислением в этилен (catalytic oxidative coupling of methane – OCM). Однако, несмотря на усилия сотен специалистов со всего мира и даже неоднократные заявления о предстоящем внедрении (например, анонсированном компанией Siluria Technologies), промышленную технологию до сих пор создать так и не удалось. Более ощутимых результатов химики достигли в разработке сложных многостадийных промышленных технологий преобразования природного газа в олефины. Однако сложность и огромная капиталоемкость этих процессов, не сулящих большой экономической эффективности, не вызывает энтузиазма производителей.

Сотрудники ИХФ РАН и ИХФ НАН РА предложили несколько альтернативных подходов к этой проблеме, основанных главным образом на окислительных превращениях легких углеводородов. Ученые открыли процессы, благодаря которым возможно значительно увеличить выход пропилена при превращении тяжелых компонентов природного газа.

Кроме того, ученые показали, что получать олефины возможно при взаимодействии метана с продуктами его горения. Это открывает принципиальную возможность некаталитического получения непредельных углеводородов непосредственно из основного компонента природного газа — метана. Однако для того, чтобы эти процессы превратились в реальные промышленные технологии, необходима более глубокая проработка их научных основ и, конечно, предварительные пилотные испытания, сложность практической организации которых пока остается одним из наиболее слабых звеньев отечественной инновационной системы.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.