Projekti / Programi
Napredno razžveplanje s katalitičnimi nanomateriali
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.02.00 |
Tehnika |
Kemijsko inženirstvo |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T150 |
Tehnološke vede |
Tehnologija materialov |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.04 |
Tehniške in tehnološke vede |
Kemijsko inženirstvo |
čiščenje goriv, hidrodesulfurizacija (HDS), nanomateriali, katalizatorji
Raziskovalci (12)
Organizacije (2)
Povzetek
Povzetek. Tematika predloženega projekta je nov tip hidrodesulfurizacijskih (HDS) katalizatorjev za globoko razžveplanje goriv in plinov, ki vsebujejo manj kot 5 ppm-ov žvepla v gorivu ali parah nastalih med proizvodnimi procesi. Projekt cilja na razvoj in sintezo izredno učinkovitih katalizatorjev izdelanih iz nanomaterialov za izločevanje predvsem komponent organskega žvepla. V ta namen bomo uporabili nanožice (NŽ) kovinskih oksidov, ki jih bomo okrasili u nikljevimi ali molibdenovimi nanodelci (ND). Glavna cilja projekta sta demonstracija zmožnosti uporabe ZnO (ali celo Al2O3, MoO3) nanožic ali nanodelcev z Ni v namen izjemno-globokega razžveplanja dizelskega, kerozinskega goriva ali PPS par ter zmanjšanje vsebnosti žvepla pod 5 ppm. Istočasno pa želimo doseči neprekinjeno aktivnost preko več 100 ur, zraven pa testirati še optimizacijo delovanja s souporabo (Ni+Mo) na ZnO ali aluminijevem oksidu. Uspešna testiranja HDS katalizatorjev bodo tako omogočila globoko razžveplanje tudi ostalih goriv kot so zemeljski plin ali pa čiščenje plinskih par. Razvoj takega procesa zato vodi v zelo čista in okolju bolj prijazna fosilna goriva.
Pomen za razvoj znanosti
V predlaganem projektu želimo demonstrirati novo vrsto razžveplanja ali tako imenovane hidrodesulfurizacije (HDS) s pomočjo katalitičnih nanomaterialov, ki bi omogočali razžveplanje npr. goriv na vrednosti žvepla manj kot 5 ppm, ki ga je zelo težko odstraniti ali celotno izločitev žvepla iz hlapov, ki nastajajo med proizvodnimi procesi. S tem bi lahko izdelali prve izjemno učinkovite HDS katalizatorje za razžveplanje. Izhodišče za raziskave izvira iz problema izločevanja organskih žveplovih spojin kot so merkaptani, tiofeni, organski sulfidov in disulfidi iz težjih olj ali goriv med predelavo ali procesiranjem. Te organske žveplove spojine so ostanki razgradnje bioloških sestavin med naravnim nastankom fosilnih goriv, surove nafte ali pa celo nastajajo kot pare med proizvodnim procesom.
Iz znanstvenega vidika je rešitev, ki temelji na kombinacijskem sistemu nanožice z mesti s katalitičnimi nanodelci inovativna, pri čem so nanodelci ohranjeni in nanožice prevzamejo vlogo odloženih rezervoarjev. Tak kombinacijski sistem je lahko kasneje enostavno povrnjen v prvotno stanje z reciklažo materiala preko obdelave s temperaturo in plini. Novost pri tem procesu je priprava takšnih nanomaterialov v plazemskem sistemu in velikem obsegu. Prednost pripravljenih nanomaterialov je, da imajo večjo površino za katalizo, trajno delovanje in ohranjeno število katalitičnih mest. Z izdelavo takšnih nanomaterialov bomo prišli tudi do podrobnega znanja o mehanizmih katalize z nanomateriali in ohranjanju aktivnih mest. Prispevek k znanosti se nanaša tudi na odstranitev atomov žvepla iz spojin kot so merkaptani, tiofeni in ostali, kar je z dosedanjimi metodami zelo težko doseči ter prav tako na zamenjavo žveplovih atomov z atomi vodika ali ogljika. Prav tako je pričakovan višji odstotek izločanja žvepla v relativno kratkih časovnih periodah in višje vrednosti pretoka, s čim se bodo znižali stroški in uporaba katalizatorjev. Predstavljeni sistemi bodo lahko uporabljeni tudi na drugih področjih čistilnih sistemov in s tem zmanjšali stroške ter povečali ekonomsko učinkovitost.
Pomen za razvoj Slovenije
Industrijski partner Kolektor ima močne vezi z avtomobilsko industrijo in nenehno išče nove tehnologije za znatno izboljšanje in varovanje okolja, ki bi lahko vplivale na prihodnje tehnologije. Njihov moto je "Osredotočeni na prihodnost". Predvidena tehnologija, ki jo bomo razvijali je zelo konkurenčna v primerjavi z mokrimi kemijskimi postopki (ko-precipitacijo in drugimi hidro-termalnimi tehnikami) z ogromnim potencialom za trženje. Samo velikost trga za ZnO okrogle nanoprahove je milijardni trg, kjer pa na tržišču ni komercialne ponudbe ZnO nanožic v prahu. Ocena skupnega svetovnega trga za katalizatorje se ocenjuje na 12 miljard € s enakomernim večanjem po 6% letno. Samo v ZDA je bilo v letu 2012 prodanih za 1.2 miljarde € katalitičnih materialov, napovedano pa je povečanje na 3.9 miljard € do leta 2016 od tega je 1 miljarda € predvidenega za HDS. Razvoj ustreznega tehnološkega postopka obdelave in priprave nanoprahov lahko privede do velikega vpliva na trg. Inovativne rešitve bomo zaščitili z najmanj dvema patentnima prijavama. Zaradi izjemnega zanimanja za temo je kot rezultat predvideno večje število znanstveno odličnih publikacij v odmevnih revijah, ki spadajo v zgornjo četrtino na področju. Pri tem velja omeniti, da smo že dogovorjeni za sodelovanje tudi z največjo slovensko naftno družbo Petrol d.d., ki je izkazala interes za uporabo razvite tehnologije. Družba Petrol pa bo neformalno sodelovala tudi na projektu z zagotavljanjem ustreznih vzorcev goriv in zemeljskega plina ter nudila podporo pri analizah in testiranju.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo,
zaključno poročilo
