Главная / Текущий номер журнала / Новосибирская область. Наука и промышленность / Наука и промышленность: формула интеграции /

Наука и промышленность: формула интеграции

  Основные направления деятельности Института катализа, сформулированные его основателем и первым директором академиком АН СССР Г. К. Боресковым, включают разработку теории катализа, научных основ приготовления катализаторов, разработку и усовершенствование промышленных каталитических процессов, развитие методов математического моделирования каталитических реакторов. Верный первоначальный замысел, а именно — сочетание фундаментальной науки с решением актуальных проблем промышленности — помогли Институту за первые 10—15 лет своей деятельности стать крупнейшим в мире научно-исследовательским центром в области химического катализа.

В настоящее время в Институте работает около 1 тыс. человек. Среди них более 350 научных сотрудников, в т. ч. два академика, два члена-корреспондента РАН, 64 доктора и 210 кандидатов наук. Институт является уникальным объединением специалистов по широкому спектру каталитических проблем, способным решать любые задачи в области катализа, от фундаментальных проблем, таких как квантово-химические расчеты, до дизайна промышленных катализаторов и процессов. Структура Института включает семь научно-исследовательских отделов, отдел поисковых и прикладных исследований, отдел прикладного катализа и информационный центр. Здесь имеются научно-вспомогательные группы, производственные и административные подразделения. Большое внимание уделяется подготовке молодых научных кадров. В Институте катализа проходят дипломную практику студенты и выполняют квалификационные работы аспиранты более 10 кафедр крупнейших вузов региона: НГУ, НГТУ, ТГУ, ТПУ. Ежегодно на научно-учебной базе Института катализа проходят обучение около 150 студентов и аспирантов.

Диапазон работ Института катализа им. Г. К. Борескова исключительно широк: от решения фундаментальных проблем катализа до создания новых каталитических технологий и промышленного производства катализаторов.

Основными задачами в области фундаментального катализа являются:

• установление общих физико-химических закономерностей катализа;
• создание научных основ молекулярного дизайна веществ и материалов;
• разработка теоретических основ осуществления каталитических процессов.

Среди фундаментальных исследований можно выделить:

• исследование природы активных центров катализаторов и механизмов ключевых каталитических реакций;
• исследование структуры катализаторов и механизмов их формирования;
• кинетические исследования и математическое моделирование каталитических процессов;
• исследование катализа на атомно-молекулярном уровне с использованием мощного парка физических приборов и инструментов.

В области прикладного катализа перед учеными стоят задачи:

• создания нового поколения высокоэффективных катализаторов для производства базовых химических продуктов и процессов нефтепереработки;
• создание каталитических композиций и технологий для новых областей применения;
• разработка новых поколений катализаторов и технологий синтеза сложных химических продуктов, полимеров и композитов с заданными свойствами;
• разработка катализаторов и технологий обезвреживания токсичных техногенных отходов.

Институтом созданы и освоены в различных областях промышленности более 50 катализаторов и каталитических технологий, которым принадлежит ключевая роль в формировании современного состояния топливно-энергетического, нефтеперерабатывающего и химического комплексов России. За последние годы на фоне заметного оживления экономики России отмечается обновление ассортимента и рост объемов выпуска отечественных катализаторов, по своим параметрам превышающих мировой уровень или соответствующих ему. Можно надеяться, что дальнейший рост экономики страны укрепит контакты ИК СО РАН с промышленностью и позволит реализовать новые перспективные разработки.

Примеры успешных разработок, имеющих инвестиционный потенциал:

Стекловолокнистые катализаторы для экологических целей

Область применения стекловолокнистых катализаторов: очистка выхлопных газов от автомобильных и стационарных дизельных двигателей (удаление оксидов азота, СО, углеводородов, сажи); очистка отходящих газов энергетических установок; очистка отходящих промышленных газов от летучих органических соединений; окислительная деструкция газовых и жидких отходов, содержащих хлорорганические соединения без образования опасных продуктов (диоксинов, хлора, фосгена и пр.); окисление диоксида серы в производствах серной кислоты (в том числе при утилизации отходящих газов предприятий цветной металлургии).

СВК представляют собой тканый стекловолокнистый материал, на который в качестве активного компонента наносятся благородные металлы (платина, палладий), причем особая процедура нанесения обеспечивает высокую активность СВК при весьма малом содержании металла (не более 0,05 % вес). Эти катализаторы имеют ряд уникальных свойств, что обеспечивает высокую перспективность их применения во многих отраслях промышленности (энергетика и транспорт, химическая и нефтехимическая, газоперерабатывающая, машиностроительная, металлургическая промышленность и пр.).

Предлагаемые катализаторы представляют собой принципиально новое поколение катализаторов, использующих в качестве носителя стекловолокна и стеклоткани.

Основные их преимущества — это высокая каталитическая активность, чрезвычайно низкое содержание благородного металла (0,01—0,05 %), высокая стабильность работы, стойкость к действию каталитических ядов (соединений серы, фосфора, хлора, паров воды и пр.), высокая термостабильность (рабочая температура до 700—800 °С) и низкое гидравлическое сопротивление, а также механическая гибкость, позволяющая создавать структурированные слои различной геометрии.

В настоящее время сделаны лабораторные исследования, разработана промышленная технология производства катализаторов, произведены опытно-промышленные партии катализаторов, проведены укрупненные испытания на двигательных стендах и пилотных установках. Разработка защищена патентами РФ.

Институт катализа им. Г. К. Борескова приглашает к сотрудничеству промышленные компании, специализирующиеся в:

• производстве катализаторов и экологического оборудования;
• производстве и использовании автомобильных и стационарных дизельных двигателей;
• производстве и эксплуатации автономных энергетических установок;
• производстве химической продукции.

Взаимовыгодное партнерство возможно на условиях технической кооперации или лицензионного соглашения.

Компактная установка для бездымного импульсного прокаливания порошковых материалов ЦЕФЛАР-М

Установка ЦЕФЛАР-1М для импульсного прокаливания (термоударной обработки) неорганических соединений — гидроксидов, солей, глин, минералов и т. п. — совместная разработка Института катализа СО РАН и КТИ гидроимпульсной техники СО РАН. В отличие от традиционных технологий, предлагаемая установка исключает использование дымовых газов в качестве теплоносителя, ее можно применять при подготовке сырья для производства носителей, катализаторов, сорбентов, связующих, наполнителей, неорганических пигментов и других материалов.

Установка ЦЕФЛАР-1М обеспечивает термоудар — быстрый и равномерный нагрев порошков неорганических материалов с последующим быстрым охлаждением — закалкой, что приводит к образованию продуктов заданного фазового состава, обладающих высокой химической активностью. Выделяющаяся парогазовая смесь отводится из зоны реакции в теплообменник-конденсатор.

Главные преимущества данной техники в получении рентгеноаморфных порошков с заданными физико-химическими характеристиками; воспроизводимости свойств обработанных материалов; получении неорганических материалов с удельной поверхностью до 250 м2/г и высокой химической активностью, которые легко формуются различными способами — экструзией, окатыванием на тарельчатом грануляторе, прессованием на таблетмашине.

На сегодня Институтом катализа им. Г. К. Борескова создана опытно-промышленная установка, отработаны технологии импульсного прокаливания гидроксида алюминия (технический гидрат глинозема), каолинита и монтмориллонита.

Все права интеллектуальной собственности принадлежат институту, установка и способ импульсного прокаливания материалов защищены патентом РФ.

Коммерческие предложения заинтересованным компаниям включают:

• продажу лицензии;
• изготовление и поставку установок под заказ;
• участие в пусконаладочных работах и техническое сопровождение.