Сегодня - 25.09.2017

Преодолевая разрыв

11 сентября 2017

Богатые запасы нефти — еще не решение всех проблем страны хотя бы потому, что переработка углеводородов требует больших вложений, сил и сложных технологических решений, то есть сотрудничества промышленников и ученых. Над некоторыми проблемами этой отрасли сегодня работают исследователи Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН.

Связь науки и производства в области переработки углеводородного сырья пришла в упадок в нашей стране в 1990-е годы: преобразования этого периода практически привели к исчезновению специализированных отраслевых институтов, связывавших промышленность и фундаментальные исследования. Сегодня, когда страна пытается уйти от зависимости от добычи и экспорта полезных ископаемых и продуктов их первичной переработки, эта проблема заметно сказывается. Желая ее преодолеть, крупные компании начали создавать собственные подразделения, ответственные за внедрение современных технологий, закупать новое аналитическое и испытательное оборудование, полагая, что этого достаточно для решения текущих задач. При этом предполагалось, что новые технологические решения смогут дать в основном государственные научно-исследовательские институты, однако федерального финансирования явно недостаточно, чтобы предложить производству такие решения. Здесь обязательно требуется активное государственно-частное партнерство.

Специально созданный в ИК СО РАН научный коллектив, возглавляемый академиком Валентином Николаевичем Пармоном, получил грант Российского научного фонда на разработку новых нетрадиционных процессов глубокой переработки углеводородного сырья и биомассы. Одна из задач, стоящих перед учеными, — переработка очень тяжелых, практически твердых, нефтяных остатков, которые получаются после первичной перегонки сырья. Они содержат массу ценных компонентов, но из-за высокого содержания в них серы и других примесей традиционные подходы сталкиваются с непреодолимыми, на первый взгляд, трудностями.

В интенсивно развивающемся мире актуален вопрос использования доступных, но пока мало задействованных, концентрированных источников энергии, при этом очевидно: производство таких источников должно базироваться на эффективных ресурсосберегающих технологиях. К сожалению, многие российские компании пытаются идти по проверенному пути — заимствовать технологические и организационные решения у зарубежных коллег. Такой подход в большинстве случаев не работает: идеи, просто вынутые из одной системы и вставленные в другую, далеко не всегда дают положительные результаты.

Катализатор позволяет снизить температуру сжигания, обеспечивает эффективный теплообмен и доокисление токсичных соединений, при этом органические соединения азота переходят в нетоксичные углекислый газ и нейтральный азот

— Например, в странах Персидского залива развиты технологии первичной и вторичной нефтепереработки. Но нужно понимать: там доступно углеводородное сырье отличного качества, с которым можно работать традиционными методами, — у него отсутствует ряд нюансов, характерных для нашего, — объясняет сотрудник ИК СО РАН кандидат химических наук Кирилл Королёв. — Да, у нас нет недостатка ни в нефти, ни в газе, ни в угле, но при этом отечественные ископаемые имеют ряд специфичных особенностей. Если наши конкуренты добывают легкую нефть и много сопутствующих газов, что позволяет сразу, на месте, решать проблемы, связанные с получением энергии для дальнейших процессов, то у нас всё не так просто.

Судя по открытым данным, порядка 20—30 % нефти в России является тяжелой (высоковязкая, плотная): это значит, что после первичной переработки остаются фракции, непригодные для последующего освоения традиционными методами. Реологические свойства такой нефти накладывают ограничения на ее транспортировку и методы первичной переработки, а высокое содержание серы ограничивает применение современных каталитических методов. Нужно также учитывать, что в различных бассейнах РФ от 30 до 70 % нефти является высокопарафинистой — она содержит ценные высококипящие углеводороды, но традиционные методы ее переработки (даже те, что основаны на новых каталитических технологиях с использованием водорода), не применимы к наиболее тяжелым продуктам. Важно отметить: в этих остатках, например гудроне, заключен большой потенциал в плане получения битумов (для дорожного строительства), кокса (электроды для металлургии), моторного и котельного топлива и так далее. Если с использованием легких прямогонных фракций в России проблем нет, то производить из гудрона высокотехнологические продукты, востребованные как на внутреннем, так и на внешнем рынке, мы не можем.

Можно надеяться, что подход, который ИК СО РАН реализует в рамках проекта РНФ, позволит без использования водорода перерабатывать тяжелые остатки не только в топливо и битумы, но и производить востребованные в РФ газы: этилен, пропилен, ряд других легких ненасыщенных углеводородов, а это и получение полимеров, и базовых веществ для химической промышленности в целом. О необходимости развивать эту сферу говорит, к примеру, тот факт, что в России сейчас никто не производит исходные компоненты для одного из видов высокоэнергетического ракетного топлива, синтез которого был разработан еще в советские годы.

— Стоит отметить еще один аспект. Часто создатели новых технологий, особенно в сфере нефтепереработки, не в полной мере осознают смысла слова «ресурсосберегающий». Мне довелось проработать 2,5 года в крупной инвестиционной компании в Объединенных Арабских Эмиратах, где отвечал за научно-техническую экспертизу инновационных проектов, и я обратил внимание на то, что большинство разработчиков (умышленно или нет) избегают проблемы переработки отходов, — а ведь они есть в любом производстве, тем более в таком сложном, — отмечает Кирилл Королёв. — Перед нами встает вопрос: что с ними делать? Наш институт в этом плане имеет большой задел.

Установка по сжиганию органических остатков

Под руководством заместителя директора по науке ИК СО РАН доктора химических наук Вадима Анатольевича Яковлева выполнен цикл работ по сжиганию органических остатков в кипящем слое в присутствии специально разработанного катализатора. Эта технология уже успешно себя зарекомендовала. На ее основе построены несколько угольных котельных, обеспечивающих экологически безопасное, эффективное сжигание угля и при этом существенно более низкую себестоимость выработки тепла. Также есть возможность использовать достижения ученых для сжигания иловых осадков, получаемых при переработке сточных вод, отходов агропромышленности и тому подобного: это позволит безопасно их утилизировать, получив к тому же тепло и электроэнергию. Такая технология актуальна как для крупных городов с высокой скоростью образования и накопления органических отходов, так и для объектов, где существуют проблемы с доставкой топлива. В рамках проекта РНФ она будет доработана и станет завершающей стадией в цикле ресурсосберегающей переработки невостребованного нефтяного сырья.

Для решения существующих проблем стали всё чаще привлекать ученых РАН: этому способствует наметившаяся последние годы тенденция «заказных проектов» — они направлены на сближение позиций академической науки и производства.

— Особенность проектов РНФ в том, что они требуют софинансирования работы крупными отечественными компаниями, вовлеченными в реальные производственные циклы, — объясняет Кирилл Королев. — На первых этапах вложения со стороны этих компаний могут быть небольшими, но по ходу развития должны увеличиваться: то есть с каждым годом технологическая составляющая исследования будет становиться всё больше и больше. Это, безусловно, стимулирует конструктивный диалог между фундаментальной наукой и производством и создает атмосферу взаимной ответственности за конечный результат.

ИК СО РАН располагает уникальными экспериментальными данными относительно переработки тяжелой и высокопарафинистой нефти без использования водорода. В реализации подхода, который будет включать интенсивные физические воздействия и применение современных каталитических систем, заинтересованы две авторитетные организации РАН, компетентные в этой области, а также крупный производитель и переработчик нефти в нашей стране.

Можно только отметить, что описанные проблемы — не единственное, что тормозит развитие отраслей, перерабатывающих ископаемые ресурсы. Здесь сказываются и другие факторы.

— Это тема для отдельного разговора. Есть трудности, связанные с системой высшего образования, в частности в Новосибирске. Такие вузы, как Новосибирский государственный университет, дают отличное академическое образование, но при этом технологическая составляющая там недостаточна, — говорит Кирилл Королёв. — В то же время, например, в Новосибирском государственном техническом университете большей частью уделяют внимание формальной стороне дела, а преподавание фундаментальных химических дисциплин, на мой взгляд, не соответствует текущему уровню техники. Здесь есть над чем задуматься. Разумеется, эта разобщенность между техническими и академическими вузами сказывается на практически каждой перерабатывающей отрасли страны.

Наталья Бобренок

Рисунки предоставлены Кириллом Королёвым

Голосов еще нет
Поделись с друзьями: 
 

comments powered by HyperComments

Система Orphus