Скорость реакции: что стоит за экологичным бензином

0 116

Химия – это жизнь, а ускорение химических реакций – основа любого производства, будь то лекарства или бензин. Для чего применяют катализаторы, и как их создание дошло до статуса национального проекта в России – в материале «Газета.Ru».

Некоторые современные дети думают, что хлеб растет на деревьях. Одежда, лекарства, сковородки, машины, бензин – мы так привыкли к повседневным вещам, что не задумываемся, какие процессы стоят за их производством. Но замечаем: ткани становятся легче, лекарства – эффективнее, сковородки – долговечнее, бензин – экологичнее. Причем, реалии современной экономики и самого потребления диктуют необходимость выпуска не только новых материалов, но и «апгрейда» старых. За всем этим стоят, как ни удивительно, химики. И одно из главных оружий в их руках – химические реакции, от скорости которых зависит порой выживание человека. Ждать, конечно, никто не хочет и не может, и тут в ход идут вещества, ускоряющие реакцию – катализаторы.

К примеру, ученые из Университета Колорадо недавно изобрели новый катализатор, который ускоряет реакции, способствующие синтезу тиопептидов (полусинтетических производных тиопептидного антибиотика). Что важно – никаких посторонних продуктов этой реакции нет, то есть ученые, возможно, открыли путь к производству нового лекарства против антибиотикоустойчивых бактерий. Их еще называют супербактериями, от которых в США ежегодно гибнет 23 тыс. человек, а в Европе – 33 тыс.

И если в Средние века алхимики мечтали превращать обычные металлы в благородное золото, то сейчас таким золотом становятся именно катализаторы. Например, человечество буквально погрязло в мусоре, поэтому ученые всего мира работают над методами ускорения реакций разложения. Недаром одним из самых заметных «детских» открытий последнего времени стало открытие 16-летней египетской девочкой недорогого катализатора, с помощью которого пластик разлагается на метан, пропан и этан, а разработку взяли на карандаш в Египетском научно-исследовательском институте нефти.

Конечно, довести любую разработку до промышленного применения под силу не каждому, поэтому крупнейшие компании – от нефтяных до пищевых – давно наращивают свои центры научных разработок. Один из главных трендов – повышение экологичности топлива. Чтобы на улицах было легче дышать, Россия вслед за европейскими странами перешла на стандарт бензина «Евро-5», который предъявляет повышенные требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах. Для промышленности это означает модернизацию, повышение глубины переработки и очистки топлива. Но это же обуславливает повышенный спрос на продукты для каталитического крекинга – одного из ключевых процессов в производстве бензина «Евро-5». Катализаторы процессов нефтепереработки — это наноструктурированные вещества, которые, вступая в цикл промежуточных взаимодействий, обеспечивают протекание реакций в установках производящих компоненты топлив.

И если в 2011 году нужды нефтепромышленности в составах для крекинга составляли 7,2 тыс. т, то в 2020 году – это уже 18,2 тыс. т. При этом 70% этого стратегически важного сырья – импортное.

Поскольку друзья – хорошо, но лучше бы и самим развиваться, Министерство энергетики РФ присвоило проекту «Катализаторы глубокой переработки нефтяного сырья на основе оксида алюминия» статус национального. Реализуется он компанией «Газпром нефть» в Омске, где расположен крупнейший и самый технологичный нефтеперерабатывающий завод в России – Омский НПЗ. К 2020 году именно в Омске будет построен новый завод по производству катализаторов. О масштабе проекта говорит и объем инвестиций – 18 млрд руб. Причем, – это не просто завод в чистом поле, а новая комплексная бизнес-система, которая помимо производства продукции предполагает разработку и внедрение новых технологий в партнерстве с российскими учеными, испытание новых типов катализаторов под потребности любого нефтеперерабатывающего завода, настройка технологий под всех участников рынка.

«По каталитическому крекингу (включая возможные модификации) наша цель — 70–80% рынка. Хотя объем производства позволит удовлетворить 100 % потребностей российских предприятий. Еще остаются два катализатора, производство которых нам предстоит освоить: гидроочистки и гидрокрекинга», — говорил гендиректор «Газпромнефть – Каталитические системы» Александр Чембулаев.

Производство катализаторов – как раз тот случай, когда научные разработки доходят до практического применения, что в российских реалиях не так уж распространено. Поэтому к разработке инновационных технологий «Газпром нефть» привлекла ведущие профильные НИИ: Институт проблем переработки углеводородов СО РАН (Омск) совместно с компанией ведет работу по созданию новых и совершенствованию существующих технологий производства катализаторов каткрекинга, а Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск) – по внедрению технологий производства катализаторов гидрогенизационных процессов. Такая синергия с наукой дает возможность не только зарабатывать на производстве самого продукта, но и на интеллектуальной собственности – «Газпром нефть» уже зарегистрировала 35 патентов на катализаторы и технологии их производства, другие заявки находятся в работе.

«Газпром нефть» уже несколько лет системно работает над созданием технологий и развитием производства новых типов катализаторов. В декабре на установках Омского НПЗ компания начала использовать модифицированный катализатор нового поколения.

«В отличие от катализаторов предыдущих поколений и западных аналогов новый катализатор обладает активной ультра матрицей — в пористую основу катализаторной микрочастицы встроены активные компоненты, что увеличивает эффективность превращения молекул углеводородного сырья в ценные продукты. Вместе с высокой активностью, катализаторы нового поколения более устойчивы к повышенным температурам», — сообщила компания.

Новый состав – это рост глубины переработки, повышение октанового числа топлива, повышенная термостабильность и более высокая активность.

Причем, сама технология производства катализаторов позволяет «настраивать» их под установки других заводов – то есть в будущем обеспечена возможность полного импортозамещения и экспорта.

Источник: www.gazeta.ru