Нүүрсийг хийжүүлэх CO2+H2 процесст ашиглагдах Ni суурьтай катализаторын судалгаа
Салбар : Инженерийн ухаан, технологи
Төслийн дугаар :
Төслийн төрөл : Хамтарсан төсөл
Хугацаа: 2019-2022
Санхүүжилт: 80,000.0 мян.төг
Түлхүүр үг : СО хийн гидрогенжуулалт, метанжуулалтын никель катализатор, CH4 сонгомол чанар, СО хувирлын зэрэг, ус – хийн шилжилтийн урвал, СО2 гарц, хөдөлгөөнгүй үет реактор, шигтгэн-тунадасжуулах арга, нийлэг хий, байгалийн хий, γ-Al2O3, промотер металл, зөөгч биет.
Үр дүн
Энэхүү судалгааны ажлаар метанжуулах процессын өндөр идэвхтэй катализаторыг лабораторийн нөхцөлд гарган авч, нүүрсний хийнээс байгалийн хийн түлш гарган авах хагас үйлдвэрийн метанжуулах процессын төхөөрөмжийг зохион бүтээж, улмаар нүүрсний пиролизын хий дэх метан хийн агуулгыг нэмэгдүүлэх замаар өндөр илчлэгтэй хийн түлшийг гарган авах технологийг бий болголоо. Метанжуулах процессын никель катализаторыг тунадасжуулах, шигтгэх, шигтгэн-тунадасжуулах аргаар бэлтгэж, катализаторуудын метанжуулах идэвхийг 350°С, 3 атм даралт, H2/CO түүхий эдийн 3000 ц-1 урсгал хурдтайгаар туршихад шигтгэх-тунадасжуулах аргаар бэлтгэсэн никель катализатор нь хамгийн өндөр идэвхийг үзүүлэв. Никель катализаторыг Ni(NO3)2, NiSO4, NiCl2 гэсэн гурван
төрлийн давсны уусмалаас шигтгэн тунадасжуулах аргаар бэлтгэхэд, никелийн нитрат болон хлоридоос бэлтгэсэн катализаторуудын метанжуулах урвалын идэвх өндөр байв.
Никель катализаторын Al2O3, TiO2, SiO2 зөөгч биетийн нөлөөг харьцуулан туршихад хамгийн өндөр идэвхийг нано тээрмээр нунтагласан γ-Al2O3 зөөгч биет бүхий никель катализатор үзүүлэв. Тус катализатор нь нунтаглаагүй γAl2O3 –тэй харьцуулахад метаны гарцыг 1.4 дахин ихэсгэж, метан үүсч эхлэсэн температурыг 98ºC-аар бууруулсан байв. Метанжуулах процессын никель катализаторт Fe, Co, Fe-Co нэмэлт металлуудын нөлөөг судлахад кобальт нэмэлт нь
метаныг хамгийн бага температураас (1370C) эхлэн үүсгэж, CO хувирлын зэргийг 99.1%, CH4 сонгомол чанарыг 67.1% хүргэж, бусад нэмэлт металлуудын үйлчлэлтэй харьцуулахад 5 хамгийн өндөр идэвх үзүүлж буйг тогтоолоо. Хагас үйлдвэрлэлийн туршилтын төхөөрөмжийг лабораторийн реактортай харьцуулахад 4 дахин томсгон зохион бүтээв. Катализаторын хөдөлгөөнгүй үе бүхий даралтат систем төхөөрөмжийг хүхэргүйжүүлэгч, конденсатор ба чийг шингээгч бүрэлдхүүн хэсгүүдтэйгээр хагас үйлдвэрлэлийн АББАТ төхөөрөмжтэй амжилттай холбож нүүрсний пиролизын хийг метанжуулах туршилтуудыг 350°С-ын температурт, 3 атм даралтанд, 4500 мл/мин (9000 ц-1) түүхий эдийн урсгал хурдтай туршив.
Нүүрсний пиролизын 39.29% H₂, 25.97% CO, 9.600% CH₄, 6.120% CO₂, 12.00% N₂ агуулга бүхий түүхий хийг үйлдвэрийн катализатортай хагас үйлдвэрлэлийн бэнч реакторт метанжуулахад СО хийн хувирлын зэрэг 92.8% хүрч, пиролизын хийн метан хийн агуулга 9.60%-иас метанжуулалтын дараа 29.4% хүрч 3 дахин өссөн. Нүүрсний флаш пиролизын дуураймал холимог хийг тус судалгаагаар гарган авсан никель катализатортай хагас үйлдвэрлэлийн төхөөрөмжөөр метанжуулах процессод оруулахад метан хийн агуулга нь 9,60%-иас 38.0% хүрч 4 дахин ихэссэн нь энэхүү судалгаагаар гарган авсан катализатор нь үйлдвэрийн катализатортай харьцуулахад өндөр идэвхитэй болохыг батлан харууллаа.
Монгол улсад хэрэглэж буй уламжлалт ахуйн хий болох шингэрүүлсэн нефтийн хийг ШаБХ-ээр нийтийн хоол үйлдвэрлэлийн салбарт орлуулан хэрэглэвэл ижил илчлэгийг үүсгэхэд эдийн засгийн хувьд 30% хэмнэлт гаргаж, улмаар импортын бүтээгдхүүнийг орлуулах, эрчим хүчний эх үүсвэрийг солонгоруулах нөхцөл бололцоо бий болно.
Байгалийн хийн түлшийг нүүрсээр орлуулан хэрэглэхэд агаарын бохирдол 100% буурах боломжтой. ШиБХ-г Улаанбаатар хотод хэрэглэхэд хий дамжуулах нүсэр дэд бүтцийн шаардлага гарахгүй. ШиБХ-н богино дамжуулах хоолой бүхий дэд станцуудыг байрлуулахад нэг өрхийн хүйтний улирлын нүүрсний хэмжээнээс 4 дахин бага хэмжээтэй хийн түлшийг шатааж хэрэглэнэ.
ШиБХ түлшээр нүүрсийг орлуулан хэрэглэхэд нүүрсний шаталтаас үүсэх үнс, хорт хийнүүд, дэгдэмхий нэгдлүүдийн үүслийг бүрэн халж, мөн СО2 хүлэмжийн хийн ялгарлыг эрс багасган Парисын гэрээгээр олон улсын өмнө хүлээсэн үүргээ Монгол улс биелүүлэх таатай нөхцөл бүрдэнэ.