Зеленое топливо из зеленого сырья. "Портал Нефтехимия (Беларусь)". 20 мая 2022

Нефтехимические технологии позволяют в промышленных масштабах получать из природного газа и нефти топливо, смазочные масла, растворители, полимеры, красители и многие другие продукты.
В свое время они быстро вытеснили с рынка аналогичные природные продукты, которые на протяжении веков получали из возобновляемых источников растительного происхождения. Однако ограниченность ископаемого углеводородного ресурса, нестабильность цен на них, ужесточение экологических требований и другие проблемы, в частности санкционного характера, вынуждают снова обращаться к возобновляемым источникам сырья.
Ученые Белорусского государственного технологического университета изучили перспективы использования продукции гидролизного производства в качестве сырья для органического синтеза. О потенциале этого производства рассказывает доктор технических наук, профессор ректор БГТУ Игорь ВОЙТОВ.
СПРАВКА
Биомасса растений — это постоянно возобновляемый источник сырья для химической промышленности при производстве базовых органических соединений. Современные био- и химические технологии переработки целлюлозосодержащего сырья позволяют заменить до 50% углеводородов для устойчивого развития химической промышленности.
— Технологические процессы химической переработки целлюлозосодержащего сырья дают возможность выпускать востребованные другими отраслями промежуточные продукты, идущие в дальнейшие переделы. Ряд таких процессов давно используется в промышленных масштабах в гидролизном производстве. Для химических преобразований целлюлозосодержащего сырья подходят древесина, отходы лесопиления, сельскохозяйственных культур, остатки декоративных насаждений, а также генетически модифицированные растения. Из них получают фурфурол, этиловый спирт (биоэтанол), уксусную кислоту, кормовые дрожжи. В свою очередь при переработке отхода гидролизного производства — лигнина получают преобразователь ржавчины, активированные угли, сорбенты для очистки городских и промышленных стоков, включая сбор разлитых нефтепродуктов, медицинские и ветеринарные сорбенты. Гидролизный лигнин является сырьем для производства нитролигнина, который снижает вязкость глинистых растворов, используемых в процессе бурения скважин, лигнин применяется в органо-минеральных удобрениях, топливных брикетах и пеллетах, структуро-образователях для естественных и искусственных почв, в качестве добавки в асфальтобетоны (изготовление лигнино-битумных растворов).У Беларуси большой потенциал вовлечения целлюлозосодержащего сырья в производственную сферу. Однако прекращение деятельности гидролизных заводов привело к резкому падению выпуска не только технических спиртов и растворителей, но и микробиологического кормового дрожжевого белка. Остановилось производство фурфурола-сырца — сырья для нефтехимической и медицинской отраслей, а также других продуктов переработки спиртовой барды, гидролизного лигнина и целлолигнина.
СПРАВКА
Фурфурол (от лат. furfur — отруби и oleum — масло) — органическое соединение гетероциклического ряда, жидкость, которая получается в процессе гидролиза непищевых растительных материалов.
— Одним из наиболее ценных и высоколиквидных продуктов, получаемых гидролизным способом, считается фурфурол. Насколько сложна схема его производства?
— На гидролизных заводах реализуются две схемы получения фурфурола. Первая основана на отгонке фурфуролсодержащего пара (ФСП) с последующим получением фурфуролсодержащего конденсата (ФСК) на решоферно-испарительном узле — это так называемый прямой метод, или парофазный гидролиз. Вторая схема предполагает сбор ФСК из паров самоиспарения гексозных гидролизатов в процессе их подготовки к сбраживанию. ФСК далее укрепляется на ректификационных колоннах с получением товарного продукта в виде фурфурола-сырца или фурфурола технического первого и высшего сортов.
Существенные объемы фурфурола поступают для синтеза фурфурилового спирта, на основе которого получают смолы для литейного производства, пластмассы, полимербетоны, стойкие к агрессивным средам, и многое другое. Фурфурол успешно применяется для получения концентратов алкилнафталинов и очистки жидких парафинов.
Использование фурфурола в качестве экстрагента ароматических углеводородов из керосино-газойлевых фракций объясняется его высокой селективностью. Основная масса фурфурола требуется при синтезе его многочисленных производных, необходимых в металлургии, производстве смол и пластмасс, медицине, сельском хозяйстве и прочих областях.Наиболее важные в практическом отношении производные получают путем гидрирования и декарбонилирования фурфурола. К продуктам, выпускаемым в промышленном масштабе, относятся сильван, фуран, тетрагидрофуран, фурфуриловый и тетрагидрофурфуриловый спирты.В качестве сырья для получения фурфурола, биоэтанола, кормовых дрожжей, уксусной кислоты и других продуктов методом гидролиза в Республике Беларусь ранее использовались щепа, стружка и опилки на Бобруйском гидролизном заводе и одубина на Речицком опытно-дрожжевом заводе.На Бобруйском предприятии в процессе гидролиза смеси щепы и опилок производились варки с получением гидрализатов, перерабатываемых в спирт и кормовые дрожжи. Из паров самоиспарения гидролизатов выделяли ФСП, доводили его до товарного продукта в виде фурфурола-сырца, или фурфурола технического, который далее перерабатывался методом ректификации в фурфурол первого или высшего сорта.В других странах, где налажено производство фурфурола, основным сырьем гидролизных производств являются отходы сельскохозяйственных культур (хлопковая шелуха, подсолнечная, рисовая и просяная лузга, солома хлебных злаков, кукурузная кочерыжка), треста льна, дикорастущие растения и древесина лиственных пород.В настоящее время в Латвии планируется выпускать 5 тысяч тонн фурфурола в год из соломы злаковых культур.
На территории ЕС — в Австрии, Словении и Испании — изготавливают только 2% фурфурола от объема, необходимого промышленности. Это говорит о высоком экспортном потенциале данного продукта.Поскольку гидролиз целлюлозосодержащего сырья проводится в две стадии, после отгонки ФСП оставшийся в аппарате твердый остаток, представленный трудногидролизуемыми полисахаридами (содержание до 34%) и лигнином, подвергается перколяционному гидролизу. Это приводит к образованию моносахаров, которые в виде водного раствора (гидролизата) идут на дальнейшую переработку.Гидролизаты за счет ряда технологических операций переводят в сусло, которое можно направить на производство этилового спирта или кормовых дрожжей. Выход спирта этилового ректификованного технического (биоэтанола) со 100 килограммов редуцирующих веществ сусла составляет до 61 литра.— На ваш взгляд, какова перспектива применения биоэтанола?— Это альтернатива нефти, он используется для производства моторных топлив. В ряде стран уже сегодня реализуется концепция глобального производства этанола для полной или частичной замены горючего. В европейских странах на автозаправочных станциях присутствует смесевой бензин с добавлением 5—10% этилового спирта. За последние десять лет в США создана целая индустрия производства биоэтанола, о масштабах которой говорят следующие цифры: в России на всех нефтеперерабатывающих заводах производится примерно 38,5 миллиона тонн автомобильных бензинов в год, а в США ежегодно используется около 40 миллионов тонн биоэтанола в качестве компонента моторного топлива.Биоэтанол служит сырьем для получения многих химических веществ, например ацетальдегида, диэтилового эфира, тетраэтилсвинца, уксусной кислоты, хлороформа, этилацетата, этилена и т.д.Широко применяется биоэтанол как растворитель (в лакокрасочной промышленности, производстве товаров бытовой химии и многих других областях), является компонентом антифризов и стеклоомывателей.В бытовой химии этанол используется в чистящих и моющих средствах, особенно для ухода за стеклом и сантехникой, а также в качестве растворителя для репеллентов.Возникают и проблемы при расширении гидролизного производства: отсутствие энергетического обеспечения гидролизных производств и большие накопления отходов — лигнина, создающего проблемы экологического и санитарно-гигиенического плана.Однако в последнее время в Беларуси строятся блоки для получения теплофикационной воды и пара с использованием электроэнергии (Минская ТЭЦ-4, ТЭЦ в Бресте), чтобы задействовать мощности Белорусской АЭС. Освобождающиеся мощности по производству пара можно применять для нужд гидролизного профиля.
Проблема свалок лигнина долгое время была острой и нерешенной.В последние годы внедрены в производственных масштабах современные технологии, позволяющие перерабатывать лигнин в товарную продукцию, обладающую высоким спросом. Объемы накопленного ранее гидролизного лигнина снижаются высокими темпами.Производство фурфурола и биоэтанола методом гидролиза из возобновляемого целлюлозосодержащего сырья для нашей страны сегодня — это актуальная и перспективная тема.Новые подходы к проведению гидролиза целлюлозосодержащего сырья позволяют увеличить выход фурфурола и биоэтанола. К таким технологиям можно отнести получение фурфурола на солевых катализаторах, биоэтанола из гексозных гидрализатов с использованием ферментов с усиленной -глюкозидазной активностью, различных кормовых продуктов методом ферментативного гидролиза. Актуальны производство отгонки фурфурола с последующей ферментацией целлолигнина ферментными препаратами до глюкозы, выпуск фурфурола непрерывным методом в прямоточных и противоточных аппаратах и комбикормов с применением гидролизных кормовых дрожжей, а также получение различных продуктов, где исходным сырьем является гидролизный лигнин или целлолигнин. Разумеется, изготовление широкого спектра продукции из возобновляемого целлюлозосодержащего сырья требует восстановления гидролизных заводов.
— Назовите, пожалуйста, варианты применения продукции гидролизного производства в качестве сырья для органического синтеза.
— В нашей стране при внедрении технологий глубокой и комплексной переработки отходов древесины и сельскохозяйственного производства методом гидролиза можно сделать следующее: максимально использовать потенциал возобновляемого целлюлозосодержащего сырья и продуктов его переработки методом гидролиза для производства высоколиквидных продуктов;выпускать широкий ассортимент ликвидной продукции;продукты гидролизного производства применять в различных отраслях промышленности в качестве исходного сырья или наполнителей, заменителей, используемых на действующих заводах;увеличить долю переработки возобновляемого целлюлозосодержащего сырья и ассортимент выпускаемой продукции промышленного комплекса в целом;сократить расходы на закупку импортного углеводородного сырья (нефть и газ), кормовых дрожжей и комбикормов.Несомненно, рост цен на нефть и газ — это дополнительный стимул для возобновления производства бутадиена и синтетических каучуков на его основе из биоэтанола, полученного из растительного сырья.

25.05.2022

Все новости