Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН разрабатывает и изготавливает новое поколение катализаторов — для процессов окисления аммиака, разложения закиси азота, орто-пара-превращения водорода и других. Многие из них успешно используются в сельском хозяйстве, медицине, энергетике, нефтяной и газовой промышленностях.

Задача института — расширить линейку продукции и масштаб технологий. В рамках программы «Академгородок 2.0» предполагается строительство центра коллективного пользования, где будет происходить мелкосерийное производство катализаторов.

В числе новых разработок института — блочные катализаторы для процессов окисления аммиака, которые позволяют заменить часть платиноидных сеток в производстве на менее дорогие оксидные катализаторы без снижения целевых показателей процесса. Именно такие изделия поставляются малыми партиями на предприятия, где делают азотную кислоту. Здесь же разработаны катализаторы для разложения закиси азота — озонразрушающего газа.

Еще один продукт, который был внедрен в промышленность, — улучшенные катализаторы процесса Клауса.

«Они служат для очистки природного газа от сернистых соединений, благодаря им газ не так дурно пахнет, — пояснила начальник научно-технологического отдела прикладного катализа ИК СО РАН доктор химических наук Любовь Александровна Исупова. — Это катализаторы шарикового типа, они получаются методом вторичного гранулирования. Их производили и раньше, мы же оптимизировали структуру: увеличили долю крупных пор. В результате степень использования гранул в каталитическом процессе увеличилась, катализатор стал более активным и при этом более легким без снижения прочности».

Существенно то, что новое поколение катализаторов процесса Клауса имеет больший пробег, нежели это предполагает технический регламент.

«На одном из предприятий наша продукция стабильно работает 5 лет вместо 4, и стоит вопрос о дальнейшем продлении срока», — подчеркнула Любовь Исупова.

Катализатор орто-пара-превращения водорода был сделан в ИК СО РАН по заказу Роскосмоса.

«Он служит для систем хранения водорода в жидком состоянии. Если такой каталитический процесс не произошел, то в процессе хранения теряется до 25 % сжиженного водорода, а когда он находится в пара-форме, то не испаряется и хранится дольше», — пояснила исследовательница.

Получение бензина, азотной и серной кислоты, очистка газовых выбросов и даже изготовление пива — практически все промышленные процессы связаны с использованием катализаторов, которые значительно ускоряют производственные процессы. Катализаторы, представляющие собой высокоактивные нанопорошки, в промышленности используются, как правило, в виде изделий: гранул, шариков, колец, блоков. Их изготовлением и доведением от лабораторного до промышленного уровня занимается научно-технологический отдел прикладного катализа, состоящий из нескольких групп.

«Группы имеют технические возможности для осуществления своей деятельности, оборудование организовано по блочно-модульной системе, что позволяет достаточно быстро переходить от одной технологии к другой и пилотировать различные технологические процессы», — прокомментировала Любовь Исупова.

Например, в группе приготовления катализаторов используется несколько технологий: пропитки (катализатор наносится на готовый носитель), таблетирования (из высокоактивных порошков изготавливаются гранулы), смешения (высокоактивные порошки смешиваются со связующим веществом и формуются в блоки). Последний способ является наиболее экологичным, поскольку «сухой» и не предполагает стоков.

Комплекс линий по отработке технологий получения катализаторов позволяет приготовить до 3 тонн изделий в год. Это дает возможность осуществлять мелкие поставки на предприятия и производить более масштабные промышленные испытания.

«Для достижения конкурентоспособности на отечественном и мировом рынке нам нужно развиваться, — отметил заместитель директора по научной работе Института катализа СО РАН доктор химических наук Вадим Анатольевич Яковлев. — Для этого предлагается создать два новых корпуса — опытного производства катализаторов и установок высокого давления, где будут тестироваться наши изделия. Там же на современном уровне будут решаться задачи импортозамещения катализаторов».

Вадим Яковлев подчеркнул, что сейчас зависимость от импортных технологий в производстве основных химических продуктов составляет порядка 80 %.

«Конечно, мы должны переходить на отечественные катализаторы, — сказал он. — При этом они должны быть не хуже импортных. И мы можем это сделать, но для этого надо проходить весь путь разработки от пробирки до производства на заводе. Именно в масштабировании технологии как раз и заключается задача ЦКП “Опытное производство катализаторов”, который планируется запустить в рамках программы «Академгородок 2.0».

По словам Вадима Яковлева, на реализацию проекта требуется порядка 3,5 млрд рублей. Старт проекта запланирован на 2019 год, поэтапный ввод в эксплуатацию корпусов и выход на проектную мощность по разработке технологий — к 2025 году. В 2028 году планируется сопоставимый выпуск уже собственной мелкосерийной продукции и выполнение заказов для нефтяных и газохимических компаний. Здесь же будет происходить подготовка кадров для катализаторной промышленности.

Автор: Юлия Клюшникова