The object of research, development or design (in Russian) : катализаторы, отходы, отработанные масла, резина, пластмассы, каталитические системы, алюмосиликаты

The object of research, development or design (in Kazakh) : катализаторлар, қалдықтар, пайдаланылған майлар, резеңке, пластмассалар, каталитикалық жүйелер, алюмосиликаттар

Aim of work (in Russian) : Цель программы: разработать и внедрить новые каталитические технологии переработки органических промышленных и бытовых отходов в энергоресурсы и востребованные продукты, используя природные минералы и красный шлам в качестве носителей катализаторов.

Aim of work (in Kazakh) : Бағдарламаның мақсаты: органикалық өнеркәсіптік және тұрмыстық қалдықтарды табиғи минералдар мен қызыл шламды катализатор тасымалдағыштары ретінде қолдана отырып, энергия ресурстары мен сұранысқа ие өнімдерге айналдырудың жаңа каталитикалық технологияларын әзірлеу және енгізу.

Методы исследования (на русском) : Методы исследования – синтез моно- и бифункциональных катализаторов на основе природных алюмосиликатов Казахстана (цеолит месторождения «Тайжузген», диатомит) и красного шлама алюминиевого производства; нанесение Mo, W, Co, Ni, Cu и Fe методом пропитки; термо- и кислотная активация носителей. Полученные катализаторы изучены методами СЭМ/EDS, РФА, ИК-спектроскопии, БЭТ-адсорбции, ТГА/ДТГА. Термокаталитическая переработка отходов выполнена на лабораторной установке при 400–450 °С и 0,5 МПа в смеси с пастообразователем; проведён анализ жидких продуктов методами ГХ и ГХ-МС.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері – Қазақстанның табиғи алюмосиликаттары (Тайжүзген кен орнының цеолиті, диатомит) және алюминий өндірісінің қызыл шламы негізінде моно- және бифункционалды катализаторларды синтездеу; Mo, W, Co, Ni, Cu және Fe металдарын сіңдіру әдісімен енгізу; тасымалдағыштарды термиялық және қышқылдық түрде белсендендіру. Алынған катализаторлар СЭМ/EDS, РФА, ИҚ-спектроскопия, БЭТ-адсорбция және ТГА/ДТГА әдістерімен зерттелді. Қалдықтардың термокаталитикалық өңдеуі 400–450 °C және 0,5 МПа жағдайында паста түзуші реагентпен қоспада зертханалық қондырғыда жүргізілді; сұйық өнімдер ГХ және ГХ-МС әдістерімен талданды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Основные результаты – активированные природные алюмосиликаты обладают развитой пористой структурой и достаточным числом кислотных центров, а введение Mo, W, Co, Ni, Cu и Fe приводит к формированию высокодисперсных оксидных фаз с выраженными гидрирующими и редокс-свойствами. Каталитическая переработка существенно эффективнее термической: при 450 °С и 60 мин выход жидких продуктов возрастает с 21,4 % до 45–73 %. Наиболее высокие значения достигаются для систем 1 %Mo–1 %W/цеолит (69,7 %), 1 %Co–1 %Ni/диатомит (72,8 %) и 1 %Cu–1 %Fe/красный шлам (66,0 %). Полученные дистилляты соответствуют бензиновым, керосиновым и дизельным фракциям, а ГХ-МС анализ показывает преобладание н-алканов С₅–С₁₇ и алкилбензолов. Оптимальными условиями процесса определены 440–460 °С, 0,5 МПа и 50–60 мин. Применение композитных катализаторов снижает коксообразование, усиливает разрушение высокомолекулярных структур и обеспечивает стабильность системы. Разработанные катализаторы на основе цеолитов, диатомитов и красного шлама, модифицированные переходными металлами, демонстрируют высокую активность и устойчивость, а метод термокаталитической переработки является энергоэффективным и экологически оправданным способом получения ценных углеводородных дистиллятов из углеродсодержащих отходов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Негізгі нәтижелер – белсендірілген табиғи алюмосиликаттар жақсы дамыған кеуекті құрылымға және жеткілікті мөлшердегі қышқыл орталықтарға ие, ал Mo, W, Co, Ni, Cu және Fe енгізу айқын гидрлендіру және редокс-қасиеттері бар жоғары дисперсті оксид фазаларының түзілуіне алып келеді. Каталитикалық өңдеу термиялық өңдеуге қарағанда әлдеқайда тиімді: 450 °C және 60 мин жағдайында сұйық өнімдердің шығымы 21,4 %-дан 45–73 %-ға дейін өседі. Ең жоғары мәндер 1 %Mo–1 %W/цеолит (69,7 %), 1 %Co–1 %Ni/диатомит (72,8 %) және 1 %Cu–1 %Fe/қызыл шлам (66,0 %) жүйелері үшін алынған. Алынған дистилляттар бензин, керосин және дизель фракцияларының талаптарына сәйкес келеді, ал ГХ-МС талдауы С₅–С₁₇ н-алкандары мен алкилбензолдардың басым екенін көрсетеді. Процестің оңтайлы шарттары 440–460 °C, 0,5 МПа және 50–60 мин деп анықталды. Композиттік катализаторларды қолдану кокстүзілуді азайтады, жоғары молекулалық құрылымдардың бұзылуын күшейтеді және жүйенің тұрақты жұмысын қамтамасыз етеді. Цеолиттер, диатомиттер және қызыл шлам негізінде жасалып, өтпелі металдармен модификацияланған катализаторлар жоғары белсенділік пен тұрақтылық көрсетеді, ал термокаталитикалық қайта өңдеу көміртекті қалдықтарды бағалы көмірсутекті дистилляттарға айналдырудың энергия тиімді және экологиялық тұрғыдан негізделген тәсілі болып табылады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разрабатываемые в проекте каталитические системы и подходы к термокаталитической переработке углеродсодержащих отходов при их дальнейшем теоретическом обосновании и экспериментальной отработке могут стать основой для получения значимого социально-экономического эффекта. При дальнейшем развитии исследований ожидается возможность получения жидких и твёрдых продуктов, которые потенциально могут быть использованы как сырьё для топливных и химических производств.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жобада әзірленіп жатқан каталитикалық жүйелер мен көміртегі бар қалдықтарды термокаталитикалық өңдеу тәсілдері оларды одан әрі теориялық негіздеу және эксперименттік пысықтау кезінде маңызды әлеуметтік-экономикалық әсер алу үшін негіз бола алады. Зерттеулерді одан әрі дамыта отырып, отын және химиялық өндірістер үшін шикізат ретінде пайдаланылуы мүмкін сұйық және қатты өнімдерді алу мүмкіндігі күтілуде.

Level of implementation (in Russian) : Реализация проекта обеспечит повышение эффективности переработки углеродсодержащих отходов за счёт применения новых многофункциональных катализаторов, позволяющих увеличить выход жидких топливных фракций в 2–3 раза по сравнению с термическими методами. Полученные продукты соответствуют требованиям к компонентам моторных топлив, а использование доступных природных минералов и красного шлама существенно снижает себестоимость процесса. Проект способствует снижению экологической нагрузки, повышению ресурсной безопасности и развитию технологической независимости Казахстана.

Level of implementation (in Kazakh) : Жобаны іске асыру термиялық әдістермен салыстырғанда сұйық отын фракцияларының шығымдылығын 2-3 есе арттыруға мүмкіндік беретін жаңа көпфункционалды катализаторларды қолдану есебінен құрамында көміртегі бар қалдықтарды қайта өңдеу тиімділігін арттыруды қамтамасыз етеді. Алынған өнімдер мотор отынының компоненттеріне қойылатын талаптарға сәйкес келеді, ал қол жетімді табиғи минералдар мен қызыл шламды пайдалану процестің өзіндік құнын айтарлықтай төмендетеді. Жоба экологиялық жүктемені төмендетуге, ресурстық қауіпсіздікті арттыруға және Қазақстанның технологиялық тәуелсіздігін дамытуға ықпал етеді.

Efficiency (in Russian) : Разработанные катализаторы на основе цеолитов, диатомитов и красного шлама, модифицированные переходными металлами, демонстрируют высокую активность и устойчивость, а метод термокаталитической переработки является энергоэффективным и экологически оправданным способом получения ценных углеводородных дистиллятов из углеродсодержащих отходов.

Efficiency (in Kazakh) : Өтпелі металдармен модификацияланған цеолиттерге, диатомиттерге және қызыл шламға негізделген катализаторлар жоғары белсенділік пен тұрақтылықты көрсетеді, ал термокаталитикалық өңдеу әдісі көміртегі бар қалдықтардан құнды көмірсутек дистилляттарын алудың энергияны үнемдейтін және экологиялық негізделген әдісі болып табылады.

Field of application (in Russian) : научно-исследовательские организации нефтехимической, нефтегазовой, экологической сфер; государственные учреждения и уполномоченные органы, региональные хозяйствующие субъекты, задействованные в рамках Концепции по «зеленой экономике» и градостроительству, представители среднего и крупного бизнеса (энергетические компании нефтехимической отрасли; крупные промышленные предприятия нефтегазовой отрасли);

Field of application (in Kazakh) : мұнай-химия, мұнай-газ және экология салаларындағы ғылыми-зерттеу ұйымдары; мемлекеттік мекемелер мен уәкілетті органдар, «жасыл экономика» және қала құрылысы тұжырымдамасы аясында жұмыс істейтін өңірлік шаруашылық субъектілері, орта және ірі бизнес өкілдері (мұнай-химия саласының энергетикалық компаниялары; мұнай-газ саласының ірі өнеркәсіптік кәсіпорындары);