ОСОБЕННОСТИ НАЦИОНАЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК: инновации и научные разработки ГНПО «Химические продукты и технологии»

22.05.2018

Нефтяная промышленность — одна из самых ресурсоемких и сложных отраслей в мировом производстве энергетического сырья, поэтому все большее значение приобретают вопросы комплексного и безотходного использования природных богатств для устойчивого развития человечества.

О работах ГНПО «Химические продукты и технологии» в области разработки и освоения инновационных материалов и технологий в нефтеперерабатывающей отрасли рассказывает академик Национальной академии наук, доктор химических наук, лауреат Государственной премии БССР, заслуженный деятель науки Республики Беларусь Николай КРУТЬКО.

— Николай Павлович, научные разработки по модифицированию и регулированию свойств битумов, сделанные в ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» (ИОНХ НАН Беларуси), представляют интерес не только для дорожного строительства, но и для нефтепереработки?

— Дело в том, что по своим свойствам и химическому составу тяжелая нефть и тяжелые нефтяные остатки (ТНО) близки к дорожному битуму, поэтому научные разработки по модифицированию и регулированию его свойств применимы к тяжелой нефти и ТНО.
— Дело в том, что по своим свойствам и химическому составу тяжелая нефть и тяжелые нефтяные остатки (ТНО) близки к дорожному битуму, поэтому научные разработки по модифицированию и регулированию его свойств применимы к тяжелой нефти и ТНО.

Более того, востребованность в наших разработках заключается еще и в том, что мировые запасы углеводородов состоят примерно на 70% из тяжелых и сверхтяжелых сортов нефти и по разведанным запасам такой нефти Россия занимает третье место после Канады и Венесуэлы.

Сегодня одна из основных задач нефтепереработки — это вовлечение в производство тяжелой нефти и нефтяных остатков для получения дополнительного количества светлых нефтепродуктов, что повышает доходность нефтепереработки. Поэтому разработка новых и эффективных технологий переработки тяжелых нефтяных остатков — гудрона (вакуумный остаток перегонки нефти) и остатков процессов крекинга и гидрокрекинга вакуумного газойля весьма актуальна.

— Уточните, пожалуйста, в чем трудности добычи и переработки тяжелой нефти?

— Асфальтосмолистые и парафинистые отложения образуются в стволе скважин, выкидных трубопроводах, нефтесборных коллекторах и производственной зоне пласта. Формирование асфальтеновых отложений происходит и при переработке нефти, в частности, в установках гидрокрекинга, при вакуумной дистилляции. Это приводит к снижению темпа отбора углеводородов и суммарной отдачи из существующих коллекторов, уменьшению эффективности переработки нефти, что особенно усугубляется при переработке тяжелых сортов нефти.

Необходимо предотвращать образование на рабочих поверхностях технологического оборудования твердых отложений высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ, которые формируются в результате дестабилизации нефтяных дисперсных систем. Это приводит к простоям оборудования, увеличению материальных издержек, нарушениям в режиме работы скважин и трубопроводов.

Высокомолекулярные компоненты тяжелой нефти и нефтяных остатков быстро закоксовывают активную поверхность любых катализаторов, поэтому для решения проблемы предлагаются различные подходы с использованием термических, термокаталитических процессов и процессов с участием активирующих добавок.

— Какие наиболее перспективные варианты решения проблемы?

Академик НАНРБ, доктор химических наук, лауреат Государственной премии БССР, заслуженный деятель науки Республики Беларусь Николай КРУТЬКО

— Анализируя исследования, проводимые по этой тематике, мы видим, что наиболее перспективно использование химических реагентов, которые могли бы предотвращать образование смолисто-асфальтеновых веществ во всем технологическом цикле — от нефтедобычи до переработки.

В связи с этим актуально применение наноструктурированных жидких систем самоорганизованных растворов поверхностно-активных веществ и их композиций. Они способны понижать поверхностное и межфазное натяжение, регулировать вязкость дисперсионной среды и стабилизировать нефтяные дисперсии.

Для решения проблем с тяжелой нефтью и ТНО в Институте общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси планируется выполнить несколько проектов. Будут совершенствоваться технологии, обеспечивающие высокоэффективное освоение трудноизвлекаемых запасов нефти, разрабатываться новые методы воздействия на пласты для увеличения нефтеотдачи.

Мы работаем над созданием активирующих добавок для процесса подготовки сырья комбинированной установки гидрокрекинга тяжелых нефтяных остатков, а также перспективных реагентов для деасфальтизации тяжелой нефти и нефтяных остатков, предотвращающих образование асфальтено-смоло-парафиновых отложений.

В наших планах — разработка композиционных добавок, снижающих динамическую вязкость тяжелых и сверхтяжелых сортов, и технологии повышения эффективности перекачки и транспортировки нефти.

— Какими актуальными исследованиями для создания новых материалов и технологий занимается институт для сохранения природных ресурсов, в частности, воды?

— В Институте общей и неорганической химии НАН Беларуси разрабатываются неорганические материалы — керамические мембраны, адсорбенты и каталитически активные вещества для очистки воды. С одной стороны, они востребованы благодаря высокой эффективности — на уровне мировых аналогов — при очистке воды от коллоидных и механических примесей, ионов тяжелых металлов и радионуклидов, а также отсутствию необходимости использования химических реагентов.

С другой стороны, у наших неорганических материалов конкурентоспособная стоимость, т.к. для их создания используется широко распространенное природное сырье — кварцевые пески и доломит. На основе разработанных материалов в институте организовано производство установок очистки питьевой и технологической воды.

Они успешно применяются на таких предприятиях страны, как РУП «Производственное объединение «Белоруснефть», ОАО «Белшина», ОАО «СветлогорскХимволокно», ГУ «Республиканский центр медицинской реабилитации и бальнеолечения», Новогрудское РУП ЖКХ, РКУП «Стародорожское ЖКХ», и других.

— Какие еще разработки в малотоннажной химии внедрил институт?

— На площадях ЗАО «Солигорский институт проблем ресурсосбережения с Опытным производством» организован опытно-промышленный участок по выпуску порошковых красок с улучшенными физико-механическими свойствами.

В 2017 году выпущено более 1,5 тыс. кг краски, которая использована для покрытия деталей эскалаторов, поставляемых солигорскими специалистами для метрополитена в Санкт-Петербурге. В отличие от базовых стандартных порошковых красок они обеспечивают комплексную защиту металла от коррозии за счет разработанных функциональных добавок в составе материала. При экспозиции в агрессивных средах наблюдается высокая сохранность прочностных свойств покрытий.

На мой взгляд, очевидна перспективность их применения в тех областях промышленности, где необходима высокая сопротивляемость деформационным воздействиям: защита узлов и деталей карьерной и дорожной техники, сельскохозяйственное машиностроение, элеваторные системы. Материалы экологичны, поскольку не содержат соединений тяжелых металлов (свинца и хрома, триглицидилизоцианурата).

— Николай Павлович, на ваш взгляд, что может укрепить связь науки и производства?

— Учитывая многолетний опыт работы ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси» с различными предприятиями концерна «Белнефтехим» и то, что научный потенциал академической науки весьма ограничен, необходим поиск новых нестандартных форм организации научно-технологического сопровождения работ предприятий химического комплекса.

На мой взгляд, это могут быть постоянно действующие специализированные рабочие группы, включающие представителей не только академической и вузовской науки, но и специализированные частные научно-технические структуры. Большую пользу способны принести также бывшие ведущие специалисты, имеющие богатый опыт практической работы на химических предприятиях.

Считаю целесообразным создать научно-технические центры в области химии и технологий в рамках ГНПО «Химические продукты и технологии», в частности, по производству минеральных удобрений, «чистая вода» и горно-химического машиностроения.

Дороги малой родины

В нашей стране на государственном уровне поставлены задачи по развитию сети дорог местного значения. Инновационные дорожно-строительные материалы и технологии, разработанные в ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси», могут быть успешно использованы для этих целей. Разработки имеют также хороший экспортный потенциал.

Раньше в дорожной отрасли нашей страны использовались исключительно импортные дорогостоящие реагенты, что сдерживало широкое применение данных материалов и технологий.

Для разработки отечественных инновационных дорожно-строительных материалов и технологий в институте проводятся комплексные фундаментальные исследования коллоидно-химических свойств нефтяных и органо-минеральных дисперсий, а также опытно-экспериментальные и производственные работы по их внедрению в дорожно-строительной отрасли.

Применяются эмульсионные технологии и разработанные материалы в крупнейших дорожно-строительных организациях РБ:

  • КПРСУП «Гомельоблдорстрой»,
  • РУП «Гомельавтодор»,
  • РУП «Витебскавтодор»,
  • КУП «Могилевоблдорстрой»,
  • Дорожно-мостовое предприятие, г. Могилев,
  • ПРСО «Минскоблдорстрой» и др.
  • и на предприятиях Российской Федерации.

Разработаны отечественные битумно-эмульсионные технологии, рецептуры битумных, битумно-латексных и битумно-полимерных эмульсий, модифицированных битумов, которые используются в дорожно-строительных организациях Республики Беларусь и Российской Федерации.

Применение этих разработок обеспечивает снижение себестоимости дорожных работ на 30%, сокращение энергозатрат на 40% и увеличение срока службы дорожного полотна в 2-3 раза.

Внедрение новых отечественных эмульгаторов для битумных эмульсий, адгезионных присадок и модификаторов битума, полученных из отечественного сырья (рапсового масла), позволило заменить соответствующие импортные продукты ведущих зарубежных компаний Франции (СЕКА), Швеции (AkzoNobel), Испании (КАО), Канады, которые использовались в дорожном строительстве Республики Беларусь.

В результате совместной работы института с дорожно-строительными организациями Беларуси были созданы и внедрены в дорожной отрасли холодные технологии производства работ на основе битумных эмульсий и модифицированных битумов. Кстати, в Беларуси это было сделано впервые среди стран СНГ. В результате удалось повысить долговечность и качество дорожных покрытий, сократить энергетические и материальные затраты, завоевать международное признание в этой области.

В рамках ГНПО «Химические продукты и технологии» Институтом общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси совместно с ОДО «Химавтодорсервис» разработаны и внедрены химические реагенты для дорожной отрасли на основе рапсового масла. Они адаптированы к свойствам отечественных битумов и минеральных материалов, что обеспечивает по сравнению с импортными аналогами увеличение адгезионного взаимодействия, то есть прочности сцепления битума со щебнем, ускоренное взаимодействие с минеральным материалом — это позволит быстрее открыть движение автомобилей на ремонтируемых участках.

Важно, что в данном случае исключаются дефекты устройства поверхностной обработки, такие как вынос щебня. За счет этого повышается уровень безопасной эксплуатации дорожного покрытия и, соответственно, безопасности движения.

Основные результаты этой работы представлены и обсуждены на крупнейших мировых конгрессах в США (Вашингтон, 1999 г.), Франции (Бордо, 1997 г., Лион, 2002 и 2010 г.), Италии (Парма, 2002 г.), Австрии (Вена, 2004 г.), на многочисленных конференциях в Беларуси, России и Украине. По данной теме защищено пять кандидатских диссертаций, а в декабре 2017 года ученая степень доктора наук присвоена Ольге Опанасенко за диссертацию «Регулирование межфазных взаимодействий в нефтяных дисперсиях поверхностно-активными веществами и полимерами».

ТЕКСТ Светлана Сабило
ФОТО Дарья Хачирашвили и ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»