Что бы ни говорили об альтернативных источниках энергии, как бы их ни восхваляли, а углеводороды и по сей день остаются незаменимыми. Попробуйте обойтись, скажем, без полимеров, лаков, красок... и многого чего еще получаемого из черного золота! Понятно, что нефтяной бум, возникший в 50-60-е годы прошлого века в нашей стране, когда открылись огромные месторождения Западной Сибири, давно позади. Теперь нефтяникам приходится перерабатывать уже не легкую нефть, как в былые времена, а тяжелую, из которой меньше выходит бензина и больше - остаточных фракций. И уже десятки лет перед нефтехимиками стоит сверхзадача: достичь потолка, то есть практически 100-процентной переработки нефти. Насколько это трудно, можно понять хотя бы по тому, что в начале ХХ века, когда из нефти извлекали один керосин, этот показатель составлял примерно 10%. В годы Великой Отечественной войны резко выросла потребность в высокооктановом бензине для самолетов - тогда глубину переработки увеличили аж до 50%. В конце 1980-х - начале 1990-х годов методы нефтепереработки продолжали совершенствоваться и позволили достичь 80%. Сейчас приближаются к 90-95%.
Так сложилась особая область нефтехимии, “законодателем моды” в которой стал Институт нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева (ИНХС РАН). Там не только изучают фундаментальные принципы превращения углеродсодержащего сырья в синтетическую нефть, но и разрабатывают эффективные процессы переработки углеводородов. Огромный опыт, накопленный институтом за все годы существования (а это более 80 лет), позволил ИНХС в прошлом году выиграть грант Российского научного фонда (РНФ), предусматривающий реализацию проектов в рамках Президентской программы исследовательских проектов, и поставить перед коллективом амбициозную задачу: добиться полного превращения тяжелой нефти и природного газа в полезные продукты - моторное топливо и нефтехимическое сырье.
Руководителем проекта стал академик Саламбек Хаджиев. Многие годы он возглавлял нефтяную отрасль Чечни, был министром нефтяной и неф-техимической промышленности СССР, а в ИНХС ведет фундаментальные и прикладные исследования в области катализа. Для выполнения условий гранта ученый организовал научный коллектив на базе ранее основанной им крупной исследовательской лаборатории численностью в 150 сотрудников. О работе над грантом “Поиску” рассказывал ученик С.Хаджиева, заведующий сектором лаборатории химии нефти и нефтехимического синтеза, кандидат химических наук Константин ДЕМЕНТЬЕВ.
- Изюминка проекта - в том, что наша лаборатория освоила методы создания сверхактивных нанокатализаторов с размером частиц всего в несколько нанометров (обычно они были величиной 70 микрон и больше). Такие катализаторы являются основой предложенной академиком С.Хаджиевым перспективной концепции, так называемого наногетерогенного катализа. Он позволяет резко облегчить протекание реакций крекинга и поднять степень превращения исходного сырья. Понятно, что повышению эффективности процессов переработки нефти во всем мире уделяется очень много внимания. Однако за рубежом пока нет таких нанокатализаторов, которые бы применялись в нефтехимии. А мы не только разработали теорию нанокатализаторов, но и научились их делать, добившись, чтобы все наночастицы были одинакового размера и, что очень важно, сохраняли свои ценнейшие качества, прежде всего стабильность, при хранении. Пусть наночастицы буквально “тянутся” друг к другу и того гляди начнут слипаться, что резко уменьшило бы их эффективность, - теперь мы знаем, как этого не допустить. Активность наночастиц настолько высока, что позволила снизить загрузку самого катализатора. В будущем, когда нефтехимическая отрасль освоит метод наногетерогенного катализа, за счет своей высокой производительности эта прорывная технология существенно удешевит процессы переработки тяжелой нефти и даст большую экономию.
- Создаваемый вами метод потребует переоснащения производства?
- Хотя мы используем катализаторы нового типа, и эффективная технология будет опробована лишь через несколько лет, уже сегодня можно с уверенностью сказать, что нефтехимической отрасли не потребуется переоснащать производство, она прекрасно обойдется действующим стандартным оборудованием. А сам процесс благодаря применению нанокатализаторов станет намного экономичнее и дешевле. У нас уже есть пилотные установки, на которых мы отрабатываем новые методы, и результаты - положительные. Параллельно работаем над улучшением свойств катализаторов, чтобы создать продукты будущего поколения с улучшенными показателями.
- РНФ не смутило, что вы поставили такую амбициозную задачу: достичь потолка переработки?
- Нет, фонд располагает квалифицированными экспертами, а они дали положительное заключение, хотя, замечу, им было с чем сравнивать наш проект, - конкурентов хватало. За четыре года, на которые РНФ выделил нам финансирование, мы рассчитываем провести глубокие фундаментальные исследования и перейти к прикладным.
- На что идут средства гранта? Какие первостепенные задачи вы решаете?
- Принципиальный момент: все эти годы, что будет действовать грант, нам не придется думать, где взять необходимые средства, и сегодня все участники проекта, а их около 30, сосредоточились только на его выполнении, не заботясь о подработках. Не менее важно, что теперь у нас нет проблем с приобретением реактивов, а они стоят дорого, поскольку зачастую содержат благородные металлы, включая платину. И, наконец, мы взялись за обновление нашего приборного парка, а это немаловажно. Ведь в рамках гранта исследования ведутся сразу по нескольким направлениям, и приборов задействовано много. Скажем, только для определения химического состава продуктов лабораторных установок должно быть около 20, притом что каждый стоит около миллиона рублей. Без поддержки гранта такие суммы были бы для нас неподъемными. Подчеркну, что лаборатория стремится приобретать отечественное оборудование и поддерживать российских производителей, тем более что по многим позициям наши приборы не уступают иностранным. В прошлом году, когда начал действовать грант, мы купили несколько приборов, среди них были необходимые нам хроматографы для анализа состава углеводородных газов. В этом году добавим еще несколько.
Особенно важно, что на средства гранта мы организовали школу молодых ученых. В первом заседании, проведенном в прошлом году, участвовали порядка 90 человек, в основном молодежь. И теперь планируем каждый год собирать “школьников” - аспирантов и студентов московских химических вузов. Ведущие специалисты познакомят их с последними достижениями в области катализа, другими актуальными вопросами нефтехимии. Конечно, мы заинтересованы, чтобы наиболее способные молодые люди приходили работать в наш институт. И хотя в ИНХС много молодежи, кадров все равно не хватает. Тем более сегодня, когда мы разрабатываем новое направление. И как бы хорошо ни была поставлена подготовка молодых специалистов в университетах, “доводку” и “обкатку” приходится производить в институте. Замечу, что молодежь охотно откликается на наши предложения: она знает, что мы на мировом уровне ведем прорывные исследования. Прекрасно понимает, что в нашей лаборатории у нее есть перспектива. Только в этом году мы планируем принять на работу трех кандидатов наук и несколько студентов. Молодежь учитывает и такой немаловажный фактор: хотя исследования далеки от завершения, нефтяные компании, в частности “Татнефть”, уже проявляют к ней интерес.
- Как обстоит дело с публикациями?
- По условиям гранта только в этом году мы должны выдать 12 статей в ведущих изданиях. Но поскольку грант, как я уже говорил, охватывает несколько направлений, то проблем с публикациями, уверен, не будет. В прошлом году, когда мы только приступили к работе над проектом, подчеркну, нам удалось выдать пять статей, некоторые из них уже опубликованы.
- За четыре года, вы сказали, эти исследования завершить невозможно, что же будет с финансированием лаборатории после 2020-го?
- Мы уже думаем над этим вопросом и рассчитываем, что РНФ положительно оценит проведенную работу и продлит действие гранта. Параллельно с фундаментальными исследованиями ведем и прикладные, надеясь на поддержку Министерства образования и науки, а также нефтяных компаний, как я уже говорил, заинтересованных в этом перспективном направлении. А я за эти три года хочу написать докторскую диссертацию. Возможности для этого у меня есть - материала будет предостаточно.
Источник http://rscf.ru