Восстановительный пиролиз целлюлозы взамен биодизелю.

[Ruslan_Sharipov]

Производство моторных топлив из растительного сырья - это способ решения климатической проблемы, связанной с выбросами CO₂ при сжигании ископаемых углеводородов. Производство биодизеля из растительных масел - одна из технологий. Но растительные масла - это дорогой продукт. В гораздо больших количествах растения производят целлюлозу. Поэтому именно из нее желательно производить моторные топлива. Предлагается производить пиролиз целлюлозы в атмосфере восстановительного газа. Цель - разорвать гликозидные связи и оторвать гидроксильные группы, заместив их на атомы водорода или на алкильные группы. Вероятные газы - это

1) водород;

2) монооксид углерода;

3) метан;

Какой из газов лучше подходит для обозначенной цели? Или есть что-то ещё? Какой катализатор может направить пиролиз по обозначенному пути?

[sibra]

Процесс Фишера—Тропша,  вспомните....

[Ruslan_Sharipov]

Да, вспомнил. Но синтез-газ для Фишера—Тропша получают из угля и воды. Хотелось бы не доводить целлюлозу (высушенное растительное сырьё) до полного обугливания, а начать восстановление сразу же в процессе пиролиза и получить полную конверсию в углеводороды без остаточного кокса. Целлюлоза - это углевод. То есть уголь и вода. И если пишут C + H₂O = CO + H₂, то оба компонента для этой реакции в целлюлозе уже есть.

Изменено 21 Мая, 2021 в 05:09 пользователем Ruslan_Sharipov

[dmr]

4 часа назад, Ruslan_Sharipov сказал:

угля и воды

Ну для экономии ещё и кислород добавить надо

[dmr]

Главное же вы живы здоровы. А то я уже переживать начал ,так надолго пропали с форума

Нефть из гузапаи

Примерно то что вы хотите

[Ruslan_Sharipov]

7 часов назад, dmr сказал:

А то я уже переживать начал, так надолго пропали с форума.

А что, без меня скучно? Я тут математикой занимался. Есть такая проблема Адамара о максимальности детерминанта. Написал три статьи по этой тематике:

1. https://arxiv.org/abs/2104.01749
2. https://arxiv.org/abs/2105.01485
3. https://arxiv.org/abs/2105.08974

К чему я это здесь говорю. Весь прикол в том, что когда я отправлял вторую их них, я квалифицировал её как работу по теории чисел ([math NT] Number Theory). А модераторы архива переквалифицировали её в комбинаторику ([math СО] Combinatorics). То есть я теперь комбинатор не только в области уравнений химических реакций, но и в самой комбинаторике.

 

7 часов назад, dmr сказал:

Нефть из гузапаи. Примерно то что вы хотите.

По одной из Ваших ссылок написано следующее (bellona.ru).

 

Перерабатывать стебли хлопчатника предлагается путем воздействия концентрированными солнечными лучами. При этом измельченные отходы хлопководства надо помещать в прозрачный реактор из кварцевого стекла, где под действием солнечного света образуется нефтеподобная жидкость – топливо для автотранспорта и сельхозмашин.

 

Я был бы в безумном восторге, если это работает. Но в целом моёи желание совпадает с изложенным - делать нефть из любых биологических отходов - из гузапаи из янтака, из юлгуна, из тала, из саксаула и даже из аксакала, когда душа его покинет тело. Если переместиться из Центральной Азии в Южную Азию, то в Индии есть обычай сжигать умерших и сбрасывать продукты сожжения в реку Ганг. Сколько бы нефти можно было получить из них и из дров, потраченных на их сожжение, если переформатировать обычай и сожжение заменить восстановительным пиролизом. А ещё я за то, чтобы разрешили клонирование умерших.

 

Но вернёмся к нашим баранам, то есть к гузапае (высушенным стеблям хлопчатника), то есть к целлюлозе в конечном счёте. Синтез Синтез Фишера-Тропша Википедия называет восстановительной олигомеризацией монооксида углерода. То есть водород в нём окисляется, а монооксид углерода восстанавливается. Мне хочется иного. Чтобы восстанавливалась целлюлоза в процессе её термического разложения. При этом восстановителем бы выступал монооксид углерода, а водород был бы гидрирующим агентом. Это желание согласуется с тем, что пишет Википедия в другой своей статье. Она пишет, что при температуре ниже 830°C более сильным восстановителем является монооксид углерода. Согласно опять же Википедии пиролиз древесины происходит при 450-500°C. То есть синтез-газ для восстановительного пиролиза вполне приемлимый кандидат. Но он должен производиться отдельно и в камеру пиролиза сухих растительных отходов должен подаваться извне. Синтез Фишера-Тропша при этом надо блокировать.

Изменено 21 Мая, 2021 в 17:39 пользователем Ruslan_Sharipov

[Ruslan_Sharipov]

Поскольку новых постов с принципиальными возражениями не прозвучало, попробую написать реакции восстановительного пиролиза целлюлозы в присутствии монооксида углерода.

 

1. Дегидроксилирование:

 

ROH + CO = RH + CO₂.

 

2. Дегликозилирование:

 

R₁CH(OR₂)OR₃ + CO = R₁CH(OR₂)R₃ + CO₂,

R₁CH(OR₂)R₃ + CO = R₁CH(R₂)R₃ + CO₂.

 

Если пойдут только такие реакции, то из целлюлозы получится полимер со структурой полиметилциклопентана [C₆H₁₀]_n. Но желательно было бы получать низкомолекулярный продукт. Первое, что приходит в голову, - это разрыв гликозидных связей гидролизом. В данном случае - это высокотемпературный гидролиз водяным паром. Возникает два вопроса.

 

1) Можно ли добавлять водяной пар к синтез газу при температурах 450-500°C ?

2) Какая из реакций будет преобладать при этих температурах: гидролиз водяным паром или дегликозилирование монооксидом углерода?

[dmr]

2 часа назад, Ruslan_Sharipov сказал:

Можно ли добавлять водяной пар к синтез газу при температурах 450-500°C ?

Погуглите слова "гидрокрекинг целлюлозы"

Вот например вылез патент

2 часа назад, Ruslan_Sharipov сказал:

возражениями

Вопрос лишь в том,

кому это нужно?

Сколько это будет стоить?

И кто за это заплатит?

[Ruslan_Sharipov]

1 час назад, dmr сказал:

Вопрос лишь в том, кому это нужно? Сколько это будет стоить? И кто за это заплатит?

Начну с этого вопроса. Ответом на него может быть ссылка на новость 2015 года "Завод по производству возобновляемого дизельного топлива на основе древесины введен в эксплуатацию в Финляндии". В новости говорится, что завод принадлежит UPM GROUP, одной из крупнейших компаний в целлюлозно-бумажной промышленности. То есть нашлись кому это нужно и кто заплатил.

 

Теперь по сути завода. В новости сказано "Технология HydroFlex ™ позволяет производить готовое к использованию биодизельное топливо, бензин и авиационное топливо из различных возобновляемых источников, таких как талловое масло, пальмовое масло и других растительных масел, животного жира и смазок, а также пиролизного масла и водорослей". В одном ряду стоят растительные масла, животные жиры с одной стороны и пиролизное масло с водорослями с другой. То есть целлюлозу подвергают пиролизу отдельно от этой технологии.

 

Моё предложение жиры и масла не использовать, использовать только сухую растительную массу. Предварительная подготовка - только измельчение. Конечный продукт получать непосредственно в процессе восстановительного пиролиза.

 

3 часа назад, dmr сказал:

Погуглите слова "гидрокрекинг целлюлозы"

Если писать "гидрокрекинг целлюлозы" в кавычках, то выходит одна ссылка https://textarchive.ru/c-1086064-pall.html, по которой можно найти конкурсную заявку Института органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН со словами "В работе будет проведено исследование применения СВЧ-активации на протекание следующих процессов:
- Крекинг целлюлозы и лигнина
- Гидрокрекинг целлюлозы и лигнина
Будет разработан оригинальный подход для конверсии целлюлозы и лигнина с использованием ионных жидкостей в качестве растворителя и среды, эффективной для конверсии этих субстратов под действием СВЧ-активации."

Таким образом есть три понятия "крекинг целлюлозы", "гидрокрекинг целлюлозы" и "гидролиз целлюлозы". Крекинг, как я понимаю, это что-то грубое с разрывом углеродной цепи. Гидрокрекинг - то же самое, но с встраиванием компонент молекулы воды в место разрыва углеродной цепи. И, наконец, гидролиз целлюлозы - это разрыв точно по гликозидным связям с встраиванием компонент молекулы воды в место разрыва. Мне нужен именно гидролиз, но не в водной среде, а газообразной водой, то есть паром.

 

5 часов назад, dmr сказал:

Вот например вылез патент

Патент RU 2535222 C2 по ссылке не в тему. Там способ получения целлюлозы и всюду присутствует слово "варка". Обработка паром, при которой пар - реагент, это не варка.