Ученые из Инжинирингового центра Института катализа СО РАН разработали новый инертный материал для процессов сжигания топлив в кипящем слое катализатора. Вместо кварцевого песка предложено использовать модифицированный магнием оксид алюминия, что значительно снизило потери катализатора. Один из авторов разработки, студент ФЕН НГУ и сотрудник Инжинирингового центра Арсений Люлюкин победил с этой работой на одной из крупнейших международных конференций в России «Ломоносов-2023».

Конференция «Ломоносов-2023» проходила с 10 по 21 апреля 2023 года в рамках одноименного XXX Международного молодежного научного форума. В многодисциплинарной конференции более чем по 40 направлениям участвовали 17 тысяч человек из 30 стран.

В секции «Химия» выступили более 1400 участников. Арсений Люлюкин представил на подсекции «Катализ» доклад «Разработка композиционного материала на основе γ-Al2O3 для использования в кипящем слое катализатора» и стал одним из победителей.

Традиционно при сжигании топлив в кипящем слое катализатора (КСК) последний разбавляется инертным материалом — кварцевым песком. Добавление песка в количестве до 70 % от рабочего объема реактора не снижает эффективность каталитического процесса. Тем не менее, использование песка приводит к ускоренному истиранию катализатора, что в свою очередь увеличивает эксплуатационные расходы.

С целью решения данной проблемы ученые предложили заменить кварцевый песок на тот же носитель, который применяется при производстве катализаторов для КСК — оксид алюминия. Однако исходный оксид алюминия менее прочный по сравнению с катализатором, поэтому был разработан способ увеличения прочности материала путем введения магния в его состав. Использование нового инертного материала позволило снизить истираемость катализатора в три раза.

«Мы модифицировали исходный носитель магнием в разных соотношениях и получили композиционный материал с прочностью, сопоставимой с катализатором. В результате при совместном использовании с новым инертным материалом в лабораторных условиях потери катализатора снизились втрое», — отмечает Арсений Люлюкин.

Ученые ожидают, что применение нового материала сделает процесс сжигания в КСК более выгодным за счет снижения затрат на катализатор. В планах исследователей — оптимизировать состав и способ приготовления инертной добавки, чтобы добиться наибольшей эффективности и технологичности процесса.

Справка: «Ломоносов» — международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых, которую организует Московский государственный университет. Она проводится с целью развития активности научной молодежи, привлечения кадров для решения актуальных научных задач, а также установления контактов между участниками для будущего сотрудничества.

Источник: Институт катализа имени Г. К. Борескова СО РАН.