Как существенно снизить себестоимость переработки нефтепродуктов без ущерба для экологии.
18 ноября подведены итоги программы «У.М.Н.И.К.-2014» (участник молодежного научно-инновационного конкурса) Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере. Экспертный совет отметил пятнадцать разработок молодых омских ученых, в ближайшее время каждый из них получит грант в размере 200 тысяч рублей. «Коммерческие вести» знакомят читателей с авторами наиболее интересных изобретений.
Научный коллектив ИППУ СО РАН уже традиционно выигрывает один-два гранта на каждом конкурсе «У.М.Н.И.К.» В этот раз победителем стала инженер-исследователь лаборатории каталитических превращений Евгения ФЕДОРОВА. Ее проект позволит ответить на мировой вопрос: как существенно снизить себестоимость переработки нефтепродуктов без ущерба для экологии. Концепцию ноу-хау Евгения ФЕДОРОВА раскрыла корреспонденту «КВ» Георгию ГОРШКОВУ.
– Евгения, как называется ваш проект?
– Проект называется «Разработка катализатора гидроизомеризации для получения бензинов IV и V классов экологической безопасности». Суть его заключается в том, что в стенах ИППУ СО РАН мы разрабатываем катализатор для процесса гидроизомеризации, который согласно современным требованиям технического регламента позволит получать бензины с пониженным содержанием ароматических углеводородов (менее 35 объемных процентов), и особенно канцерогенного бензола (менее 1 объемных процентов). Наш катализатор будет выгодно отличаться от своих аналогов в цене, но от этого ничуть не пострадает его активность, а такие важные показатели, как выход получаемого продукта (бензина) и его октановые характеристики останутся на высоком уровне.
– То есть отличие от аналогов – в цене?
– Да, одно из преимуществ – экономический эффект. Также несомненными преимуществами нашего катализатора являются менее трудоемкий способ приготовления и более высокая стабильность к дезактивации. Потеря активности катализатора возникает под действием ряда факторов и является зачастую процессом неизбежным. На регенерацию катализатора требуются дополнительные технологические мощности, вовлечение которых повышает стоимость процесса нефтепереработки в целом. Стабильность нашей системы выше, чем у предлагаемых в литературе аналогов, то есть ожидаемый срок службы катализатора будет более долгим, а значит, и подвергать его регенерации придется значительно реже.
– А по какому принципу работают аналоги? За счет чего произойдет снижение стоимости?
– Предлагаемые на сегодняшний день катализаторы гидроизомеризации представляют собой сложные системы, содержащие металлический компонент и обладающий кислотными свойствами носитель. Металлический компонент позволяет удалять токсичный бензол из бензиновых фракций, превращая его в циклогексан. А вот уже на кислотном носителе из циклогексана образуется метилциклопентан – высокооктановый компонент, который является более экологически чистым продуктом, чем бензол. Наиболее часто в процессе гидроизомеризации исследуют платиновые катализаторы, где в качестве носителя используют цеолитсодержащие системы. Почему именно цеолиты? Методика их приготовления хоть и сложна, но отработана годами. Имеется также удачный опыт внедрения цеолитсодержащих катализаторов в промышленные процессы изомеризации фракций С5-С6. Этими факторами можно объяснить такую популярность цеолитсодержащих систем среди катализаторов, предлагаемых для гидроизомеризации, ведь всегда проще доработать уже существующую технологию или продукт, чем начать что-то с нуля.
Наш катализатор пока не разработан до конца. На сегодняшний день мы подобрали оптимальный состав носителя, представляющего собой смесь из 30 массовых процентов В2О3 и 70 массовых процентов Al2O3. Из расчета цен на закупку реактивов стоимость приготовления носителя из среднестатистического цеолита в 6 раз выше, чем разработанного нами носителя на основе оксидов В2О3 и Al2O3.
Следующим этапом проекта будет введение в состав носителя различных металлических компонентов: платины, палладия или никеля, а также испытание полученных систем на модельном сырье, состоящем из 20 массовых процентов бензола и 80 массовых процентов гептана. Известно, что платина и палладий – это дорогие металлы. Никель значительно дешевле. Если нам при прочих равных условиях удастся добиться того, что катализатор, содержащий никель, будет работать так же активно, как платиновые и палладиевые аналоги, то мы сможем серьезно снизить его себестоимость. После выбора лучшего катализатора мы планируем перейти к экспериментам на реальном сырье.
– Когда начнете экспериментировать на реальном сырье?
– До нового года каталитические испытания провести не успеем, ведь это достаточно длительный процесс. Однако необходимые для этого 12 образцов катализаторов уже приготовлены. Эксперименты с модельным сырьем мы произведем после нового года, и, возможно, летом начнутся испытания на реальном сырье. Объем работы предстоит немалый, ведь, прежде чем начать многочасовые испытания на стабильность, нам необходимо тщательно подобрать условия процесса: температура, давление и т.п. Например, сейчас мы ведем процесс при давлении 1.5 МПа, как указано во многих исследовательских статьях, а может оказаться, что, немного его повысив, показатели процесса станут значительно лучше.
– Сколько человек занимается проектом?
– Приготовлением образцов и их каталитическими испытаниями занимаюсь только я. Но, конечно, я ничего не смогла бы сделать без научного руководителя моей диссертационной работы Александра Валентиновича ЛАВРЕНОВА. Проект, с которым я победила в «У.М.Н.И.К.е», является частью моей диссертации, поэтому идея по разработке предлагаемого в проекте катализатора применительно к процессу гидроизомеризации принадлежит в первую очередь моему научному руководителю. Утверждение плана работ на год и, конечно же, обсуждение полученных результатов осуществляются совместно с научным руководителем.
– Где приобретаете модельное сырье?
– В «Омскреактиве» закупаем бензол и гептан. Реальное сырье предоставляет нам одна из лабораторий ИППУ СО РАН, которая по данным вопросам более плотно сотрудничает с Омским НПЗ.
– На что планируете потратить грант?
– В основном на зарплату. Объем работы по гранту большой, и на данном этапе тема моего проекта по «У.М.Н.И.К.у» не согласуется с работой, которую мне необходимо выполнить в рамках моей диссертации. А значит, для работы по гранту потребуется дополнительное время как в будни, так и в выходные.
– Сколько лет вы уже занимаетесь проектом? Чем заинтересовала эта сфера?
– С того момента, как пришла в ИППУ СО РАН в 2010 году, то есть уже четвертый год. Еще на третьем курсе химического факультета я слышала много интересных отзывов об этом институте от тех, кто проходил здесь практику. Позже мне удалось попасть в ИППУ на экскурсию, которая ежегодно проводилась для студентов химико-технологических специальностей из ОмГТУ и ОмГУ. Понравилось. Курсовую и дипломную мне посчастливилось делать в ИППУ под руководством Александра Валентиновича ЛАВРЕНОВА в лаборатории каталитических превращений углеводородов. Так здесь и осталась, о чем не жалею до сих пор. Работа здесь очень интересная и разноплановая, всегда есть возможность того, что предлагаемая идея или разрабатываемый катализатор могут найти воплощение в реальной жизни, будь то нефтепереработка или другая сфера деятельности.
– А еще раньше что вас побудило стать профессиональным химиком? В школе нравилась эта наука?
– Да, химия нравилась со школьной скамьи. Красочные реакции, обилие визуальных эффектов, а девушки это очень любят. Долго не могла выбрать между медицинской и химической специализациями, но все же остановилась на последнем, о чем ни капли не жалею. Работа сложная, но, даже проработав четыре года, я постоянно учусь чему-то, узнаю много нового.
– Родители тоже из этой сферы?
– Родители совершенно не из этой сферы. Они военные. Папа работал начальником службы ГСМ, а мама бухгалтером в той же части. В целом мой выбор им казался достаточно странным, однако они его приняли.
– Как друзья относятся к вашим изобретениям? Удается объяснить?
– Относятся с интересом. Незнакомые слова в моей речи их очень веселят. Друзья работают менеджерами по персоналу, служащими в банках, и хотя профессия обязывает их быть коммуникабельными, но когда погружаешь их в естественно-научные вещи, то поддержать беседу становится весьма трудно. Поэтому узкоспециализированные темы стараемся обходить. Но, конечно, все интересуются, когда будет защита диссертации. Я им отвечаю, что они узнают первыми.
– Когда вы планируете защищать диссертацию?
– Надеюсь, в 2015 году. Точнее сказать не могу. Тема диссертации также связана с процессом гидроизомеризации, как и в проекте «УМНИК», однако рассматривается несколько под другим углом.
– Кроме конкурса «У.М.Н.И.К.» вы где-нибудь еще презентовали проект?
– Безусловно, результаты своей работы представляем на различных конференциях, но они имеют больше научный характер, чем прикладной. В 2012 году, например, ездили с коллегами, среди которых тоже есть победители «У.М.Н.И.К.а», на конференцию 15th International Congress on Catalysis ICC 2012 (Германия, Мюнхен). Наши идеи имели большой интерес со стороны других участников.
– У немцев разве такие же проблемы с экологичностью, как в России?
– Производство у них высокоэкологичное, но вопрос цены стоит так же остро, как и у нас. Не секрет, что страны ЕС и США являются лидерами по глубине переработке нефти и по качеству получаемых нефтепродуктов, Россия же пока в стане отстающих. Однако за рубежом по-прежнему активно ведутся разработке в области нефтепереработки по модернизации и усовершенствованию уже имеющихся процессов. Конечная цель одна – повысить эксплуатационные и экологические характеристики получаемых нефтепреподуктов при минимально возможных затратах на их производство. Правда, я думаю, что на потребительскую цену на бензин это мало повлияет и вряд ли производители снизят его стоимость.
– Вы не в первый раз уже в конкурсе «У.М.Н.И.К.» участвуете?
– Победа далась мне только со второй попытки. Сложность заключается в том, что, даже имея гениальную идею в такой узкоспециализированной области, как нефтепереработка, донести ее до неспециалистов в этой сфере очень непросто. Даже во второй раз жюри после моего выступления было озадачено, стали задавать дополнительные вопросы. И вот именно благодаря этим уточняющим вопросам идея моего проекта стала более ясна членам экспертного совета. То, что нам порой кажется очевидным, для другого человека может быть абсолютно непонятным, а зачастую и ненужным, думаю, поэтому многие хорошие, но сложные для восприятия и понимания проекты побеждают на конкурсе «У.М.Н.И.К» со второго, а то и с третьего раза. Ведь в целом, на мой взгляд, людей, имеющих общее представление о проблемах медицины, гораздо больше, чем тех, кто более или менее разбирается в сложных технологических процессах в нефтеперерабатывающей отрасли, биохимии и т.п.
Материал подготовлен при организационной и финансовой поддержке ООО «Омсктехуглерод»
