Informacja o projekcie badawczym zamawianym PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla

Informacja o projekcie badawczym zamawianym PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla dr inż. Marek Ściążko mgr inż. Józef Popowicz Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 1

Data rozpoczęcia projektu: 20.04.2007 Charakterystyka projektu Okres realizacji: 36 miesięcy (lata 2007-2010) Budżet projektu: 10 891 650 zł Koordynator projektu: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Kierownik projektu: dr inż. Marek Ściążko Realizatorzy: 15 Jednostek Naukowych Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Instytut Nawozów Sztucznych, Instytut Chemii Przemysłowej, Główny Instytut Górnictwa, Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej, Instytut Energetyki, Politechnika Wrocławska, Politechnika Śląska, Politechnika Warszawska, Politechnika Łódzka, Akademia Górniczo-Hutnicza, Uniwersytet M. Skłodowskiej Curie, Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN, Instytut Inżynierii Chemicznej PAN, Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN Projekt obejmuje badania naukowe (podstawowe i stosowane) oraz prace rozwojowe Projekt ma charakter interdyscyplinarny, angażujący specjalistów z dziedzin: inżynierii chemicznej i procesowej, technologii chemicznej, chemii i fizykochemii, inżynierii materiałowej i informatyki Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 2

Cele projektu 1. Zainicjowanie rozwoju nowoczesnych zaawansowanych technologii przetwarzania węgla w kierunku pozyskania czystych, gazowych i ciekłych nośników energii, półproduktów dla przemysłu chemicznego oraz zaawansowanych materiałów węglowych i hybrydowych z węgla 2. Rozwinięcie posiadanych i stworzenie nowych kompetencji naukowych umożliwiających krajowym zespołom badawczym aktywne włączenie się w prowadzone w Europie i na świecie prace badawczo-rozwojowe w obszarze Chemii perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 3. Stworzenie szerokiej bazy informacji naukowych o procesach i przemianach tworzących współczesne technologie karbochemiczne dające podstawy do wdrożenia zgazowania węgla jako metody produkcji gazu dla syntezy chemicznej Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 3

Zakres projektu 1. Badania nad charakterystyką paliw stałych i ich przygotowaniem do procesu zgazowania, badania konwersji węgla w symulowanych warunkach zgazowania (tlenowe ciśnieniowe zgazowanie w temperaturach przekraczających punkt płynięcia popiołu), badania nad hydrozgazowaniem węgla oraz procesem Chemical Looping Gasification 2. Badania nad przygotowaniem surowego gazu procesowego do syntezy poprzez usuwanie zanieczyszczeń pyłowych, jak i składników kwaśnych oraz badania katalizatorów i warunków procesowych reformingu gazu procesowego i konwersji tlenku węgla 3. Badania syntezy metanolu oraz syntezy Fischer a-tropsch a, bezpośredniej syntezy DME z gazu syntezowego oraz syntezy oxo, badania nad opracowaniem rozwiązań aparaturowych katalitycznego częściowego utleniania metanu oraz badania nad podstawami technologii wytwarzania katalizatorów do parowego i autotermicznego reformingu metanolu 4. Badania nad opracowaniem technologii wytwarzania z produktów konwersji węgla zaawansowanych materiałów porowatych i konstrukcyjnych dla zastosowań z zakresu ochrony środowiska, katalizy, magazynowania energii i inżynierii materiałowej, tj. modyfikowane węgle aktywne do usuwania specyficznych zanieczyszczeń z wody, katalizatory i nośniki katalizatorów, adsorbenty metanu i wodoru, kompozyty węglowe i węglowo-ceramiczne oraz materiały anodowe Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 4

Zakres projektu - Obszary badawcze Koordynatorzy obszarów badawczych: Obszar I: dr inż. M. Ściążko (IChPW) Obszar II: prof. dr hab. T. Borowiecki (UMCS) Obszar III: prof. dr hab. inż. J. Kijeński (IChP) Obszar IV: prof. dr hab. inż. J. Machnikowski (PWr) Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 5

Zakres projektu - Obszary badawcze Realizatorzy: Główny Instytut Górnictwa Zadanie: I.1 Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadania: I.2, I.4, I.6 Akademia Górniczo-Hutnicza Zadanie: I.3 Politechnika Śląska Zadanie: I.5 Instytut Energetyki Zadanie: I.7 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 6

Zakres projektu - Obszary badawcze Realizatorzy: Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej Instytut Nawozów Sztucznych Uniwersytet M. Skłodowskiej Curie Centrum Materiałów Polimer. i Węgl. PAN Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Zadanie: II.1 Zadanie: II.2 Zadanie: II.3 Zadanie: II.4 Zadanie: II.5 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 7

Zakres projektu - Obszary badawcze Realizatorzy: Instytut Chemii Przemysłowej Zadania: III.1, III.5 Politechnika Łódzka, Politechnika Wrocławska Zadanie: III.2 Inst. Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Zadanie: III.3 Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Zadanie: III.4 Instytut Nawozów Sztucznych Zadanie: III.6 Politechnika Warszawska Zadanie: III.7 Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadanie: III.8 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 8

Zakres projektu - Obszary badawcze Realizatorzy: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadania: IV.1, IV.8 Politechnika Wrocławska Zadania: IV.2, IV.3 Centrum Materiałów Polimer. i Węgl. PAN Zadanie: IV.4 Akademia Górniczo-Hutnicza Zadania: IV.5, IV.6 Politechnika Warszawska Zadanie: IV.7 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 9

Realizatorzy - Konsorcjum Projektowe 1. Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadania: I.2, I.4, I.6, III.8, IV.1, IV.8, V, VI 2. Instytut Nawozów Sztucznych Zadania: II.2, III.6 3. Instytut Chemii Przemysłowej Zadania: III.1, III.5 4. Politechnika Wrocławska Zadania: III.2, IV.2, IV.3 5. Politechnika Śląska Zadanie: I.5 6. Główny Instytut Górnictwa Zadanie: I.1 7. Inst. Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Zadanie: III.3 8. Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN Zadania: II.4, IV.4 9. Akademia Górniczo-Hutnicza Zadania: I.3, IV.5, IV.6 10. Politechnika Warszawska Zadania: III.7, IV.7 11. Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Zadania: II.5, III.4 12. Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej Zadanie: II.1 13. Uniwersytet M. Skłodowskiej Curie Zadanie: II.3 14. Politechnika Łódzka Zadanie: III.2 15. Instytut Energetyki Zadanie: I.7 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 10

Organizacja i zarządzanie Projektem (1) Rada Programowa Kierownik Projektu RAPORT KOŃCOWY MONOGRAFIA Biuro Koordynacji Projektu Zespół Odbioru Prac Rada Konsultacyjna Recenzenci Raporty Raporty z realizacji zadań Informacje o realizacji prac Rozliczenia finansowe Realizatorzy prac Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 11

Organizacja i zarządzanie Projektem (2) Koordynator Projektu: Kierownik Projektu: Rada Programowa: Rada Konsultacyjna: Zespół Odbioru Prac: Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla dr inż. Marek Ściążko przedstawiciele Konsorcjum Projektowego przedstawiciele Jednostek Naukowych i Przemysłowych Kierownik Projektu, członkowie Rady Programowej i BKP Biuro Koordynacji Projektu: dr inż. A. Sobolewski (Sekretarz Naukowy) mgr inż. E. Kurkowska, mgr inż. J. Popowicz, Koordynatorzy obszarów badawczych: Zadanie I: dr inż. M. Ściążko (IChPW) Zadanie II: prof. dr hab. T. Borowiecki (INS, UMCS) Zadanie III: prof. dr hab. inż. J. Kijeński (IChP) Zadanie IV: prof. dr hab. inż. J. Machnikowski (PWr) Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 12

Rada Programowa Obowiązki i prawa: współpraca z Koordynatorem w zakresie organizacji i zarządzania projektem, monitorowanie przebiegu realizacji projektu, wyrażanie opinii w sprawach etycznych. 1. dr inż. Marek Ściążko (IChPW) 2. doc. dr inż. Andrzej Gołębiowski (INS) 3. prof. dr hab. inż. Jacek Kijeński (IChP) 4. prof. dr hab. inż. Jacek Machnikowski (PWr) 5. prof. dr hab. inż. Jerzy Tomeczek (PŚ) 6. doc. dr hab. inż. Krzysztof Stańczyk (GIG) 7. prof. dr hab. Ewa Serwicka-Bahranowska (IKiFP PAN) 8. dr inż. Andrzej Krztoń (CMPiW PAN) 9. prof. dr hab. Leszek Czepirski (AGH) 10. prof. dr hab. inż. Janusz Zieliński (PW) 11. prof. dr hab. inż. Jerzy Skrzypek (IICh PAN) 12. dr inż. Zbigniew Budner (ICSO) 13. prof. dr hab. Tadeusz Borowiecki (UMCS) 14. prof. dr hab. inż. Wojciech K. Jóźwiak (PŁ) 15. mgr inż. Janina Ilmurzyńska (IEn) Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 13

Rada Konsultacyjna Obowiązki i prawa: konsultacje wyników projektu, sporządzanie recenzji do przedłożonych sprawozdań 1. prof. dr hab. inż. Kotowski Włodzimierz 2. prof. dr hab. inż. Ledakowicz Stanisław 3. mgr inż. Lubiewa-Wieleżyński Wojciech 4. prof. dr hab. inż. Mianowski Andrzej 5. prof. dr hab. inż. Taniewski Marian 6. przedstawiciel Kompanii Węglowej SA 7. przedstawiciel PKW SA 8. przedstawiciel PKE SA 9. przedstawiciel ZA Puławy SA 10. przedstawiciel ZA Kędzierzyn SA Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 14

Zadania badawcze Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 15

S1 Zadania badawcze - Główny Instytut Górnictwa Zadanie I.1 Określenie reaktywności i właściwości fizykochemicznych węgli kamiennych i brunatnych pod kątem ich podatności na zgazowanie, dr hab. inż. K. Stańczyk Określenie zasobów węgla potencjalnie dostępnych do celów przemysłowego zgazowania Pobranie prób geologicznych węgla z wytypowanych kopalń Scharakteryzowanie właściwości fizycznych i chemicznych dostępnych węgli Określenie reaktywności próbek węgla 18000 16000 15937 17819 14000 12000 mln Mg 10000 8000 6000 8654 4000 2000 0 Zasoby w kopalniach czynych Zasoby w polach rezerwowych i perspektywicznych w GZW Zasoby w polach rezerwowych i perspektywicznych w LZW Zasoby bilansowe w kopalniach czynnych i polach rezerwowych Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 16

Zadania badawcze - Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadanie I.2 Badania technologiczne wytwarzania wieloskładnikowych paliw zawiesinowych dla układów zgazowania, dr inż. J. Robak Określenie wymagań i kryteriów oceny paliw zawiesinowych wykorzystywanych w komercyjnych układach zgazowania Modyfikacja stanowisk badawczych do preparacji zawiesin węglowych i pomiarów właściwości reologicznych płynów Testy technologiczne zróżnicowanych układów wytwarzania paliw zawiesinowych Wytworzenie testowych partii paliw i ocena ich właściwości użytkowych Badania procesu transportu hydraulicznego testowych partii paliw zawiesinowych Zadanie I.4 Badania dynamiki zgazowania różnych węgli kamiennych i brunatnych, dr inż. S. Stelmach Badania szybkości zmian masy, efektów energetycznych i składu gazów wydzielanych podczas konwersji paliw węglowych Wyznaczenie charakterystyk zapłonu wybranych paliw węglowych w typowych atmosferach nowoczesnych układów zgazowania Badania reakcyjności paliw węglowych względem O 2, CO 2 i H 2 O oraz ich mieszanek w instalacji ciśnieniowej Zadanie I.6 Badanie dwustopniowego procesu zgazowania tlenkowego dla wytwarzania gazu syntezowego, dr inż. E. Ksepko Dobór odpowiedniej kompozycji tlenków metali dla prowadzenia procesu zgazowania Preparacja kompozycji tlenkowych dla uzyskania wysokiej efektywności zgazowania węglowodorów Badania procesowe zgazowania węglowodorów na wytworzonych kompozycjach tlenkowych Badania procesowe regeneracji (utlenienia) zredukowanych kompozycji tlenkowych Badania odporności opracowanych kompozycji tlenkowych na cykliczny proces utlenienia/redukcji Badania procesowe nad uzyskiwaniem gazu syntezowego o zakładanym stosunku H 2 /CO Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 17

Zadania badawcze - Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla Zadanie III.8 Badania reaktora membranowego dla zastosowań w procesie częściowego utleniania metanu, dr inż. L. Więcław-Solny Badania reformingu metanu i/lub konwersji metanolu w reaktorze rurowym z wykorzystaniem dostępnych katalizatorów Opracowanie zmodyfikowanych katalizatorów Badania częściowego utleniania metanu i/lub konwersji metanolu w reaktorze rurowym oraz membranowym z wykorzystaniem zmodyfikowanych katalizatorów Zadanie IV.1 Paki węglowe dla technologii zaawansowanych materiałów węglowych preparatyka, modyfikacja, charakterystyka, dr inż. Z. Robak Identyfikacja krajowej bazy smół koksowniczych oraz paków przemysłowych Określenie wymagań jakościowych paków do wybranych zastosowań w dziedzinie zaawansowanych materiałów węglowych oraz ocena analityczna surowców i produktów Badania nad przebiegiem procesów zachodzących w pakach mających wpływ na końcowe właściwości otrzymanego produktu Badania nad rozwojem metod badania smół i paków dla stworzenia nowych kryteriów jakości surowców pakowych Opracowanie procedur technologicznych otrzymywania paków o wyselekcjonowanych właściwościach Zadanie IV.8 Badania mikronizacji węgla kamiennego dla otrzymywania formowanych adsorbentów do magazynowania metanu i wodoru, dr inż. A. Sobolewski Przygotowanie prekursora węglowego Formowanie mieszanek lepiszcz i prekursora węglowego oraz ich karbonizacja i aktywacja termiczna Badanie właściwości reologicznych mieszanek prekursor-lepiszcze 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% % poniżej % w zakresie 10% 9% 8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 0% 1 10 100 1000 Rozm iar cząstek [mikrometry] Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 18

Zadania badawcze - Akademia Górniczo-Hutnicza Zadanie I.3 Badania procesu zgazowania węgla parą wodną pod ciśnieniem i przy dużej szybkości ogrzewania, prof. dr hab. inż. A. Karcz Badania fizykochemicznych właściwości wytypowanych węgli Badania kinetyki zgazowania wytypowanych węgli w warunkach intensywnej wymiany ciepła i masy Badania nad katalitycznym oddziaływaniem wybranych dodatków na przebieg procesu Ocena przydatności i wybór węgli dla potrzeb ich zgazowania parą wodną Ustalenie optymalnych parametrów technologicznych procesu oraz dodatków katalizujących jego przebieg Opracowanie wytycznych oraz danych wejściowych do projektu instalacji zgazowania węgla parą wodną Zadanie IV.5 Kompozyty węglowe i węglowo-ceramiczne do zastosowań cieplnych i dla bioinżynierii, prof. dr hab. inż. S. Błażewicz Opracowanie nowych polimerowych prekursorów włóknistych modyfikowanych nanododatkami ceramicznymi i nanorurkami węglowymi Opracowaniem podstaw procesu pirolizy modyfikowanych włóknistych prekursorów polimerowych do wytworzenia mikrowłókien węglowych zawierających nanododatki funkcjonalizujące właściwości biologiczne Badania nad oceną właściwości biologicznych włóknistych materiałów węglowych przeznaczonych do leczenia ubytków tkanek Badania nad wykorzystaniem paków modyfikowanych nanorurkami węglowymi do otrzymywania kompozytów węglowych zbrojonych włóknami węglowymi Opracowanie podstaw procesu termicznej obróbki prekursorów polisiloksanowych jako osnów kompozytów węglowo-ceramicznych zawierających zbrojenie z włókien węglowych Zadanie IV.6 Magazynowanie paliw gazowych i energii cieplnej na adsorbentach węglowych, prof. dr hab. L. Czepirski, prof. dr hab. inż. B. Buczek Opracowanie metod preparatyki i modyfikacji monolitycznych adsorbentów węglowych Charakterystyka struktury porowatej i właściwości dyfuzyjnych adsorbentów węglowych i natury powierzchni Ocena właściwości adsorpcyjno/ desorpcyjnych monolitów węglowych w układzie adsorpcyjnego magazynowania metanu oraz gazu ziemnego Analiza możliwości zastosowania otrzymanych adsorbentów w układach kriogenicznego magazynowania H 2 Ocena przydatności monolitów węglowych do pracy w systemach adsorpcyjnego magazynowania energii cieplnej Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 19

Zadania badawcze - Politechnika Śląska Zadanie I.5 Opracowanie ciśnieniowego hydrozgazowania węgla przy dużych szybkościach transportu ciepła, prof. dr hab. inż. J. Tomeczek Kinetyka procesu hydrozgazowania - Badany jest proces zgazowania węgla i karbonizatu w atmosferze wodorowej w zakresie ciśnień do 30 bar i w temperaturze do 1000 C. Przedmiotem badań jest również wpływ katalizatora na proces hydrozgazowania. Poszukiwany jest również wpływ parametrów procesu na generację ciekłych produktów smolistych Model matematyczny reaktora przepływowego - Opracowany zostanie dwuwymiarowy model matematyczny reaktora hydrozgazowania umożliwiający obliczanie stopnia przereagowania węgla i składu gazu generowanego w reaktorze. Model umożliwi testowanie wpływu konstrukcji i sposobu zasilania na charakterystykę cieplną i chemiczną reaktora Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 20

Zadania badawcze - Instytut Energetyki Zadanie I.7 Komputerowe wspomaganie badań nad wytwarzaniem gazu syntezowego w dwustopniowym procesie hydrozgazowania i konwersji na stałym nośniku tlenu, dr inż. T Golec Budowa modelu procesu hydrozgazowania węgla przy użyciu wytypowanego gatunku węgla Budowa modelu konwersji gazu na wytypowanym stałym nośniku tlenu zasilanego metanem jako paliwem referencyjnym Walidacja modeli w oparciu o dane literaturowe Budowa modelu termodynamicznego procesu konwersji gazu otrzymanego w procesie hydrozgazowania na stałym nośniku tlenu Walidacja modeli w oparciu o dane eksperymentalne uczestników projektu Obliczenia dla określenia wpływu składu węgla i parametrów procesu na ilość i skład gazu syntezowego Obliczenia optymalizacyjne 13-N2 6-SEP3 11-ODGAZ 12-WODA 1-WEGIEL Q-DEKOMP 18-TLEN 2-AZOT 3 5-C-SUSZ 6-C-KONW 7-PROD 8-GAZ 14-GAZ 15-PROD 1-R-H2O 2-SEP1 3-DEKOMP 4-R-HYDR 5-SEP2 7-R-ZGAZ Q-ZGAZ 8-SEP4 17-RECY 9-POPIOL Q 16-RECY 9-MIX1 Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 21

Zadania badawcze - Instytut Ciężkiej Syntezy Organicznej Zadanie II.1 Opracowanie technologii oczyszczania i przetwórstwa gazów ze zgazowania węgla kamiennego w kierunku wytwarzania: wodoru, gazu syntezowego H 2 +CO, dr inż. Z. Budner Zebranie danych literaturowych na temat stosowanych procesów oczyszczania gazów Wykonanie badań równowag adsorpcyjnych i kinetyki adsorpcji składników gazu i indywidualnych zanieczyszczeń gazu ze zgazowania węgla, oraz hydrolizy COS i CS 2 w zakresie niezbędnym dla projektowania instalacji przemysłowej Wykonanie obliczeń projektowych poszczególnych procesów technologicznych Opracowanie specyfikacji wyposażenia kluczowego dla instalacji o zdolności przerobowej 200 Mg/h węgla Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 22

Zadania badawcze - Instytut Nawozów Sztucznych Zadanie II.2 Otrzymywanie gazów syntezowych z produktów zgazowania węgla - proces i katalizatory konwersji tlenku węgla, doc. dr inż. A. Gołębiowski Preparatyka i ocena modelowych próbek katalizatorów Co-Mo na nośnikach glinowych i węglowych Opracowanie podstaw technologii wytwarzania katalizatorów konwersji CO dla gazów zasiarczonych, wyprodukowanie partii ¼-technicznych oraz ich ocena. Zbadanie kinetyki procesu konwersji CO na katalizatorze Co-Mo i Fe-Cr-Cu dla gazów zasiarczonych w zakresie parametrów przemysłowych Opracowanie modeli symulacyjnych oraz programów do obliczeń reaktorów, procesu saturacji i oczyszczania gazu od CO 2 i H 2 S Opracowanie schematów technologicznych i ocena ekonomiki procesu Zadanie III.6 Otrzymywanie wodoru z metanolu nowe katalizatory, prof. dr hab. Tadeusz Borowiecki Preparatyka i ocena modelowych próbek katalizatorów Cu/ZnO/Al 2 O 3 także z dodatkiem Zr, Ce otrzymywanych metodą współstrącania i impregnacji Opracowanie podstaw technologii wytwarzania katalizatorów parowego i autotermicznego reformingu metanolu, wyprodukowanie partii ¼-technicznej oraz ich ocena Badania kinetyki procesów parowego i autotermicznego reformingu metanolu w zakresie parametrów przemysłowych. Opracowanie modeli symulacyjnych oraz programów do obliczeń reaktorów i procesu oczyszczania metodą PSA Opracowanie schematów technologicznych i ocena procesu Stała szybkości reakcji "k1" 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 A B C 0,0 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 31 Temperatura [ C] Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 23

Zadania badawcze - Uniwersytet M. Skłodowskiej Curie Zadanie II.3 Katalizatory reformingu gazu wieloskładnikowego w reaktorach ogrzewanych gazem procesowym typu GHR, prof. dr hab. J. Ryczkowski Preparatyka katalizatorów w skali laboratoryjnej i ¼ technicznej Charakteryzacja katalizatorów za pomocą metod fizyko- i chemisorpcji, grupy technik temperaturowoprogramowanych (TPR, TPD, TPH i TPO), dyfrakcji promieni X, spektroskopii FTIR/PAS, mikroskopii elektronowej, mikroskopii sił atomowych Ocena aktywności, selektywności i stabilności próbek katalizatorów w obszarze kinetycznym i na uformowanych katalizatorach w zakresie parametrów procesu rzeczywistego Ocena odporności na zawęglanie metodami: termograwimetrii i TPSR Charakteryzacja depozytów węglowych metodami TPH, TPO, HRTEM i AFM 10/07 11/07 12/07 Ubytek wodoru [j.u.] 0 200 400 600 800 Temperatura [ o C] Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 24

Zadania badawcze - Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN Zadanie II.4 Katalityczny reforming aerozoli smołowych zawartych w gazach surowych ze zgazowania i hydrozgazowania węgla, dr inż. A. Krztoń Przygotowanie instalacji do badań Preparatyka katalizatorów w skali laboratoryjnej Wstępne badania aktywności katalitycznej dla wybranych składników modelowych Badanie kinetyki i mechanizmów procesu dla wybranych składników gazu Ocena aktywności, selektywności i stabilności próbek katalizatorów Optymalizacja warunków procesu (katalizator, temperatura, skład surowca, ciśnienie, przepływy Zadanie IV.4 Opracowanie podstaw technologii uzyskiwania ultracienkich włókien węglowych z gazu syntezowego jako nowych nośników katalitycznych i wypełniaczy materiałów kompozytowych, dr inż. A. Krztoń, dr inż. J. Muszyński Synteza ultracienkich włókien węglowych, w tym: przygotowanie instalacji do katalitycznego rozkładu gazu syntezowego, synteza i charakterystyka katalizatorów, badanie kinetyki i mechanizmów procesu, optymalizacja warunków reakcji z punktu widzenia wydajności i struktury włókien. Badania nad otrzymywaniem katalizatorów na nośniku SMCF i ich zastosowaniem w wybranych reakcjach katalitycznych; optymalizacja warunków procesu (katalizator, temperatura, geometria włókien) Przygotowanie kompozytów na bazie żywicy epoksydowej, żywic poliestrowych i siloksanowej o różnej zawartości otrzymanych ultracienkich włókien węglowych Określenie podstawowych właściwości fizycznych otrzymanych układów i określanie progów perkolacji tych właściwości. Badanie wpływu budowy geometrycznej danego rodzaju materiału węglowego na właściwości mechaniczne, elektryczne, termiczne i optyczne otrzymanych kompozytów Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 25

Zadania badawcze - Instytut Inżynierii Chemicznej PAN Zadanie II.5 Symulacje komputerowe reaktorów membranowych w zastosowaniach do procesów otrzymywania gazów syntezowych i wodoru, prof. dr hab. inż. M. Grzesik Wyznaczenie kinetyki procesu w oparciu o uzupełniające badania kinetyki konwersji CO w zakresie parametrów pracy reaktorów membranowych Opracowanie modeli matematycznych reaktorów membranowych z zastosowaniem w procesie katalizatorów żelazowych, miedziowych i molibdenowych (dla gazów zasiarczonych) Optymalizacja procesu w oparciu o wyliczenia symulacyjne reaktorów z zastosowaniem różnego typu katalizatorów i membran. Opracowanie schematów technologicznych i ocena ekonomiki procesu w różnych wariantach Zadanie III.4 Analiza układu reaktorowego bezpośredniej syntezy eteru dimetylowego na katalizatorach hybrydowych z gazu syntezowego z procesu zgazowania węgla, prof. dr hab. inż. M. Grzesik Eksperymentalne badania kinetyczne dotyczące dwóch kluczowych katalizatorów wchodzących w skład finalnego katalizatora hybrydowego: własnego katalizatora miedziowo-cynkowo-cyrkonowo-galowego do syntezy metanolu katalizatora zeolitowego do dehydratacji metanolu wytypowanego spośród kilku katalizatorów opatentowanych Opracowanie równań kinetycznych oraz modelu matematycznego syntezy DME oraz metanolu Symulacja komputerowa i optymalizacja procesu oraz układu reaktorowego wydajność MeOH [g/(kgkat h)] 800 600 400 200 gaz syntezowy CO 2 /CO/H 2 7 / 20 / 48 P=8 MPa, GHSV=3300 1/h P=4 MPa, GHSV=3300 1/h P=4 MPa, GHSV=29500 1/h 0 450 500 550 600 T [K] Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 26

Zadania badawcze - Instytut Chemii Przemysłowej Zadanie III.1 Synteza paliw motorowych oraz półproduktów chemicznych, w tym nowe rozwiązania w zakresie syntezy Fischer a- Tropsch a, syntezy metanolu i eteru dimetylowego - Analiza strategiczna, prof. dr hab. inż. Jacek Kijeński Badania i analizy cykli produkcyjnych pozyskania i przetwarzania gazu syntezowego, dla których możliwe będzie uzyskanie wysokich sprawności przemian energetycznych i konkurencyjnej wobec przetwórstwa węglowodorów efektywności ekonomicznej Kompleksowa analiza wykorzystania źródeł nieodnawialnych (gaz, węgiel) w skojarzonych systemach energetyczno chemicznych przetwórstwa paliw stałych Zadanie III.5 Przemiany metanolu i eteru dimetylowego do produktów petrochemicznych i związków wysokoprzetworzonych, prof. dr hab. inż. Jacek Kijeński Pomiary podstawowych pomiarów fizykochemicznych charakteryzujących układy katalityczne stosowane w badaniach Opracowanie i dostosowanie metod analitycznych do oceny badanych reakcji z udziałem metanolu i eteru dimetylowego Analiza ilościowa produktów tworzących się w reakcjach: syntezy benzyn, syntezy węglanu dimetylu oraz kondensacji do związków tlenowych Określenie właściwości pędnych otrzymanych frakcji benzynowych w oparciu o parametry takie jak temperatura zapłonu, wartość opałowa, oraz LOM i LOB Analiza wpływu zawartości węglanu dimetylu na LOM i LOB w mieszankach z wzorcowymi benzynami Analiza wpływu węglanu dimetylu na emisję CO w produktach spalania benzyn Analiza wpływu frakcji wysokocząsteczkowych eterów z kondensacji eteru dimetyloewego na LC, temperaturę zablokowania zimnego filtru oraz na zawartość NO x i WWA w produktach spalania w mieszaninie z olejem napędowym Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 27

Zadania badawcze - Politechnika Wrocławska Zadanie III.2 Synteza paliw silnikowych metodą Fischer a-tropsch a: Przetwarzanie produktów węglowodorowych otrzymanych metodą FT do komponentów paliw silnikowych, prof. dr hab. inż. Janusz Trawczyński Przeprowadzenie i opracowanie kompleksowych badań właściwości fizyko-chemicznych i katalitycznych wybranych, układów nośnikowych, katalizatorów metalicznych Fe, Co, Ni i Ru, a także Mo-Co, Mo-Ni, Au-Ni w reakcjach: synteza Fischer-Tropsha (FT), reforming metanu dwutlenkiem węgla, reforming metanu tlenem (POM), utlenianie tlenku węgla parą wodną (WGS), metanizacja tlenku i dwutlenku węgla, hydroodsiarczanie Określenie wydajności, składu i właściwości frakcji paliwowych otrzymywanych w wyniku procesu krakingu katalitycznego oraz hydrokrakowania i hydroizomeryzacji Zadanie IV.2 Zaawansowane materiały węglowe do magazynowania energii z surowców pakowych, prof. dr hab. inż. J. Machnikowski Dobór i wstępne przygotowanie prób paków do badań, optymalizacja surowca i warunków aktywacji KOH/NaOH dla adsorbentów metanu Wytworzenie i charakterystyka fizykochemiczna monolitycznych adsorbentów z materiałów aktywowanych KOH/NaOH oraz testy ciśnieniowej adsorpcji metanu na monolitach Badania elektrochemiczne otrzymanych kompozytów, optymalizacja składu i struktury kompozytu Otrzymanie i charakterystyka fizykochemiczna porowatych materiałów dotowanych azotem Ocena właściwości elektrochemicznych porowatych materiałów dotowanych azotem jako elektrody kondensatora podwójnej warstwy elektrycznej Zadanie IV.3 Materiały porowate z węgla kamiennego do adsorpcji specyficznych zanieczyszczeń organicznych z wody i jako nośniki katalizatorów, prof. dr hab. inż. G. Gryglewicz Opracowanie metod preparatyki i modyfikacji monolitycznych adsorbentów węglowych Opracowanie sposobu wytwarzania mezoporowatych węgli aktywnych Preparatyka węgli aktywnych materiałów o silnie rozwiniętej strukturze mikroporów Optymalizacja parametrów struktury porowatej i charakteru chemicznego powierzchni węgli aktywnych Badania efektywności wyselekcjonowanych węgli aktywnych w usuwaniu mikrozanieczyszczeń organicznych w warunkach dynamicznych Zastosowanie hybrydowej separacji membranowej do odzyskiwania kwasów organicznych z rozcieńczonych roztworów wodnych Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 28

Zadania badawcze - Politechnika Łódzka Zadanie III.2 Synteza paliw silnikowych metodą Fischer a-tropsch a: Nowe katalizatory dla procesu Fischer a-tropsch a, prof. dr hab. inż. W. K. Jóźwiak Przygotowanie i obróbka wstępna katalizatorów FTS Testy katalityczne obejmujące konwersję, selektywność i żywotność Badania właściwości fizykochemicznych nośników i nośnikowych katalizatorów metalicznych Wybór optymalnych katalizatorów poprzez ich porównanie Przygotowanie i badania właściwości katalizatorów krakingu katalitycznego, hydrokrakingu i hydroizomeryzacji, dla procesów uszlachetniania i przetwarzania produktów procesu FT Analiza właściwości fizykochemicznych dostępnych surowców z procesu FT Selektywna hydrorafinacja lekkich frakcji z produktu syntezy FT Badania procesu łagodnego hydrokrakingu oraz hydroizomeryzacji frakcji wysokowrzących parafin pod katem maksymalizacji wydajności komponentu paliwa dla silników Diesla Badania procesu krakingu katalitycznego wysokowrzącej parafiny w kierunku benzyny i oleju napędowego Wykonanie badań fizykochemicznych i analiz technicznych produktów procesu Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 29

Zadania badawcze - Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN Zadanie III.3 Wielofunkcyjne katalizatory na osnowie minerałów warstwowych do jednoetapowego procesu:gaz syntezowy metanol eter dimetylowy, prof. dr hab. E.M. Serwicka Wykonanie syntezy prekursorów hydrotalkitowych zawierających m.in. Cu, Al, Zn, Zr i Ga oraz opracowanie procedury otrzymania mieszanych układów tlenkowych o optymalnych właściwościach katalitycznych. Charakterystyka fizykochemiczna Określenie aktywności katalitycznej w reakcji syntezy metanolu, w tym charakterystyka katalizatora w warunkach reakcji w wysokociśnieniowym przepływowym reaktorze katalitycznym połączonym ze spektrometrem XPS, AES, ISS oraz TPD/MS Określenie związku pomiędzy aktywnością i selektywnością otrzymanych układów katalitycznych a stopniem dyspersji składnika metalicznego w reakcji syntezy metanolu Określenie wpływu reagentów oraz produktów reakcji (metanol, CO, CO 2, para wodna) na stabilność katalityczną wybranych układów Optymalizacja katalizatora Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 30

Zadania badawcze - Politechnika Warszawska Zadanie III.7 Badania nad zastosowaniem katalizatorów palladowych i platynowych do syntezy alkoholi i amin alifatycznych wprost z gazu syntezowego, dr inż. P. Winiarek Opracowanie nowych, selektywnych katalizatorów do syntezy alkoholi i amin alifatycznych z gazu syntezowego Zadanie IV.7 Sorbenty mineralno-węglowe z zastosowaniem kompozycji pakowopolimerowych, prof. dr hab. inż. J. Zieliński Dobór odpowiednich polimerów, w tym również odpadowych tworzyw sztucznych, które umożliwiłyby uzyskanie jednorodnych i stabilnych mieszanin z pakami, jak również zapewniłyby skuteczny przebieg karbonizacji Opracowanie techniki i dobór parametrów mieszania składników pako polimerów, w celu uzyskania układów jednorodnych i stabilnych w masie, w tym również ustalenie odpowiednich ilości modyfikatorów polimerowych Wykonanie badań właściwości termoreologicznych układów, zwłaszcza odporności termicznej i charakterystyki lepkościowej, składu grupowego Karbonizacja kompozycji i wykonanie badań powierzchni właściwej oraz analizy termicznej sorbentów organicznych po karbonizacji Zmieszanie kompozycji pakowo polimerowych z wodorotlenkiem glinu (sorbenty nieorganiczne), poddanie ich karbonizacji i wykonanie badań Projekt badawczy zamawiany PBZ-MEiN-2/2/2006 Chemia perspektywicznych procesów i produktów konwersji węgla 31