Учитывая сложность изучаемых систем, научно-исследовательские работы проводятся в основном на лабораторном уровне. Однако недавно было сообщено в США об опытах на пилотной установке. При суммарной загрузке 12 т смеси угля и ПМ конверсия угля составила 92 % в пересчете на его органическую массу (ОМУ) и достигнута практически полная конверсия отходов ПМ в "масла" (выход дистиллята составил 65 % на суммарную органическую массу). Найдено, что пластмассы поставляли водород для угля, тем самым, уменьшая расход водорода на 2 % от ОМУ (для ожижения одного угля необходимо затратить 5-6 % H₂). Сделан вывод, что со-процесс угля и отходов ПМ дает возможность снизить стоимость жидких топлив, получаемых из угля.

В ИнФОУ НАН Украины в течение 20 лет изучался процесс прямого ожижения углей Украины. В последние два года исследуется со-ожижение отходов ПЭ, ПП, ПС и ПЭТ с высокосернистым бурым (Б) и длиннопламенным (Д) углями Днепровского бассейна и Северного Донбасса. В качестве катализаторов использовались железосодержащие отходы металлургических производств, которых в Украине скопилось много млн тонн.

Показано, что для применения в со-ожижении наиболее оптимальными являются отходы ПЭ и ПП (по содержанию водорода, доступности и выходу целевых продуктов). Найдено, что в обычных условиях ожижения углей (430° С, начальное давление водорода 2-6 МПа) молекулярный водород существенно ингибирует процесс по сравнению с процессом в отсутствии газа (диаграмма).

Показано, что ингибирующее влияние H₂ и водородо-донорного растворителя может быть устранено добавками в систему углекислого газа. В атмосфере CO₂ процесс идет с высоким экзотермическим эффектом (возможно, вследствие набухания угля в CO₂). Поэтому в атмосфере смеси H₂+CO₂ степень конверсии бурого угля достигает 92 % при высоком выходе "масел". Предполагается, что применение CO₂ позволит снизить температуру проведения процесса и расход H₂ на его первой стадии при сохранении высокой конверсии и выхода жидких продуктов.

Условия: 430 C; 1 час; нач. давл. газа 2-5 МПа; тетралин; катализатор (красный шлам)

Подтвержден синергетический эффект при со-ожижении сернистых углей с отходами ПЭ и ПП. Высокое содержание серы в углях не препятствует проведению процесса. Выделяющийся в процессе сероводород ускоряет перенос водорода между компонентами системы, а после завершения процесса может быть переработан в серу и серную кислоту по известным технологиям.

Таким образом, процесс совместного ожижения отходов пластмасс и угля по сравнению с ожижением одного угля может обеспечить повышение производительности процесса, улучшить экономические показатели и стать перспективным источником транспортных топлив и некоторых необходимых химических продуктов.

А.М. Осипов, А.Ф. Попов, Т.Г. Шендрик, С.В. Грищук, З.В. Бойко

Институт физико-органической химии
и углехимии им. Л.М. Литвиненко НАН Украины, г. Донецк