Такие катализаторы применяют в различных теплогенерационных установках, устройствах получения синтез-газа и водородсодержащих смесей. Благодаря их свойствам степень использования приближается к максимально  возможной. Созданные учеными ИК СО РАН катализаторы стабильны при высоких температурах. Универсальность синтеза открывает возможность массово их производить и широко применять в различных областях. 

«Эти системы позволяют конвертировать разные типы топлив: от газообразных, типа природного газа и пропан-бутановых смесей, до жидких, таких как бензин и дизель. Это позволяет создавать горелочные устройства различной геометрии и назначения. Наши катализаторы применяют для конверсии углеводородных топлив в синтез-газ и водородсодержащий газ, которые можно использовать как топливо для топливных элементов», — рассказывает заведующий отделом гетерогенного катализа ИК СО РАН и руководитель Центра компетенций НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе института доктор химических наук Павел Валерьевич Снытников.

В основе структурированных катализаторов — металлическая сетка или пена, благодаря физическим свойствам которых можно создавать системы любой геометрии: блок, кольцо, спираль, параллелепипед и так далее. На металлическую матрицу наносится тонкий слой оксида алюминия и каталитически активный компонент. В результате композитный катализатор сочетает высокую теплопроводность за счет металлической основы и высокую каталитическую активность. 

«Оксид алюминия наносят не в виде сплошного слоя, а выращивают в виде маленьких кристаллов, которые визуально напоминают иглы на спине у ежа. Благодаря этому достигается высокая удельная площадь поверхности, плюс структура получается “дышащей”. Коэффициенты теплопроводности металла и оксидного слоя сильно отличаются, но за счет дышащей подвижной структуры керамическое покрытие не отслаивается от металла. Катализатор оказывается очень долговечным в реакционных условиях, а степень его использования приближается к максимально возможной», — поясняет Павел Снытников. За счет легко изменяемой геометрии структурированные катализаторы рассматриваются не отдельно, а как элемент конструкции каталитического реактора.

В качестве еще одной сферы возможного применения компактных горелочных устройств на основе структурированных катализаторов Снытников приводит в пример кейтеринг. На мероприятиях иногда требуется поддерживать блюда теплыми или готовить их прямо на месте. В кейтеринге зачастую используют газовые горелки. Использование же горелок на базе структурированных катализаторов позволяет управляемо генерировать тепло и добиваться более полного сжигания топлива.

По материалам пресс-службы ИК СО РАН

Водород — перспективное топливо, которое дает в три раза больше энергии, чем бензин. Водородные заправки делятся на три типа. Первые используют чистый водород, поставляемый с заводов, вторые производят водород с помощью электролиза, третьи получают водород на месте из природного газа. Ученые Института катализа СО РАН в своем проекте рассматривают третий тип, так как в России большие запасы природного газа и развитая сеть газопроводов. Несмотря на перспективность водородной энергетики для транспорта, пока в России действует одна водородная заправка, в Подмосковье.

 

«Внедрению водородной энергетики мешает относительно высокая стоимость производства, а также проблема “курицы и яйца”: пока нет развитой инфраструктуры, не будет большого числа потребителей, но без потребителей развить инфраструктуру сложно. В качестве переходного варианта мы предлагаем создать первичную сеть водородных заправок на базе существующей газопроводной сети. Технологии получения водорода из природного газа известны, но они масштабированы под большие мощности. Мы хотим адаптировать их к задаче локального получения водорода высокой чистоты и невысокой мощности, а также улучшить эффективность процессов», — рассказал старший научный сотрудник Института катализа СО РАН, кандидат химических наук Дмитрий Потемкин.

 

Традиционно процесс получения водорода из природного газа включает стадии паровой конверсии метана, паровой конверсии монооксида углерода и короткоцикловой адсорбции углекислого газа. Последняя стадия требует проведения всей цепочки процессов при повышенном давлении, от 1 МПа (около 10 атмосфер). Это негативно сказывается на равновесном превращении метана, то есть происходят его потери и снижается энергетическая эффективность процесса.

 

«Мы, в свою очередь, предлагаем ввести в процесс стадию сорбционно-каталитической паровой конверсии монооксида углерода — это позволит существенно улучшить термодинамику процессов и, возможно, исключить стадию короткоцикловой адсорбции. Также мы планируем разработать новые материалы для извлечения углекислого газа в ходе реакции. Благодаря отказу от короткоцикловой адсорбции, давление при получении водорода может быть снижено с 10 до 1-3 атмосфер, и это увеличит равновесную конверсию метана», — пояснил Потемкин.

 

Проект «Каталитические материалы и технологии для российской водородной заправки» поддержан РНФ на три года — за это время ученые планируют создать лабораторную установку для получения водорода, моделирующую работу заправки. Как отметил Дмитрий Потемкин, к технологии проявляют интерес частные компании, работающие по направлению зеленой энергетики. Результаты исследования могут быть интересны также производителям природного газа.

 

Пресс-служба Института катализа СО РАН

Большую часть вредных веществ, которые образуются при сжигании углеводородного топлива, нейтрализуют каталитические конвертеры. Трехкомпонентные автомобильные катализаторы обезвреживания выхлопных газов превращают оксиды азота, монооксид углерода и несгоревшие остатки углеводородов в безвредные молекулярный азот, воду и углекислый газ. Но значительная доля выбросов происходит при холодном запуске двигателя, так как катализаторы не работают при низких температурах.

Для решения этой проблемы группа ученых под руководством доктора химических наук Андрея Ивановича Боронина из Института катализа СО РАН исследует каталитические свойства сложных наноструктурированных материалов на основе комбинаций металлов и оксидов. «Мы сосредоточили внимание на платино-цериевой комбинации, способной начать окисление угарного газа (CO) уже при – 50°C. Эту необычайную низкотемпературную активность мы достигли за счет нанесения атомов и кластеров платины на наноструктурированный диоксид церия. Ключом к пониманию характеристик этих очень активных материалов является синергизм, или взаимное усиление, между оксидным носителем и хорошо распределенной окисленной платиной. Мы можем идентифицировать активные состояния этих компонентов с помощью спектроскопических методов, но для описания их конкретной роли требуются специальные вычислительные модели», — пояснил профессор Андрей Боронин.

Теоретическое моделирование проводила группа профессора ICREA (Catalan Institution for Research and Advanced Studies) Константина Неймана в Университете Барселоны. «С помощью квантово-химических расчетов на высокопроизводительных компьютерах мы можем моделировать эти сложные материалы и расшифровывать роль каждого компонента в достижении уникальных каталитических характеристик, измеренных экспериментально», — отметил научный сотрудник лаборатории, доктор Альберт Бруш.

Помимо нейтрализации автомобильных выхлопов разработанный катализатор в перспективе можно будет применять для очистки воздуха от выбросов ТЭЦ. «Полученные материалы также можно использовать для окислительного снижения выбросов загрязняющих веществ, производимых стационарными источниками, такими как электростанции, работающие на ископаемом топливе», — добавил профессор Нейман.

Проведенное исследование — важный шаг в разработке каталитических материалов для низкотемпературной окислительной нейтрализации загрязняющих веществ. Однако пока их широкому применению препятствует высокое содержание платины. По словам профессора Боронина, сейчас ученые работают над достижением таких же высоких показателей каталитической активности, но при сниженном содержании драгоценного металла.

По материалам пресс-службы ФИЦ ИК СО РАН, фото Станислава Духовникова

Институт катализа за три года планирует построить два корпуса рядом с основным зданием. В одном из них будет опытное производство катализаторов, в другом — установки высокого давления, где катализаторы будут тестироваться. В ценах 2019 года возведение центра коллективного пользования потребует 2,8 миллиарда рублей. Планируется софинансирование со стороны индустриальных партнеров: институт сотрудничает с «Газпромнефтью», «Татнефтью», «Сибуром», «Уралхимом».

«Есть эскиз, техническое задание на проектирование, за три года с начала финансирования планируем создать два корпуса… Скорее всего начнем с 2022 года», — сказал ученый.  Он отметил, что в Центре коллективного пользования будут разрабатывать новые катализаторы для нефтепереработки, утилизации отходов и других отраслей промышленности. Ученые будут испытывать не только разработки Института катализа, но и выполнять заказные работы других научно-исследовательских организаций страны, а также промышленных партнеров, поскольку аналогов такой площадке нет в России.

По материалам Sibnet.ru 

Совокупная годовая мощность производства, запускаемого в Омске, составит 21 тыс. тонн: 6 тыс. тонн катализаторов гидрогенизационных процессов и 15 тыс. тонн катализаторов каталитического крекинга. Это катализаторы для ключевых процессов вторичной переработки нефти, которые обеспечивают производство моторных топлив стандарта Евро-5.

«Мы строим первое в стране инновационное промышленное производство катализаторов нефтепереработки, — акцентировал генеральный директор «Газпромнефть — Каталитические системы» (дочерней компании ПАО «Газпром нефть» — прим.ред.) Александр Николаевич Чембулаев. — При реализации национального проекта мы применяем российские технологии и сырье, сотрудничаем с ведущими производителями оборудования. Поддерживая создание отечественных разработок, мы повышаем собственную эффективность и добиваемся комплексного решения вопроса независимости нефтеперерабатывающей отрасли от импорта».

Разработка инновационных технологий производства катализаторов ведется «Газпром нефтью» в сотрудничестве с ведущими российскими научно-исследовательскими институтами в области каталитических процессов. В частности, партнерами по реализации национального проекта является Институт катализа имени Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск) и Самарский государственный технический университет, которые разрабатывают технологии производства катализаторов гидрогенизационных процессов. Центр новых химических технологий ИК СО РАН (Омск, до марта 2019 г. — Институт проблем переработки углеводородов СО РАН) совместно с компанией ведет работу по созданию новых и совершенствованию существующих технологий производства катализаторов крекинга.

По материалам пресс-службы ПАО «Газпром нефть»

Проект КИТ состоит из двух больших блоков. Первый — создание двух новых продуктов, которых на момент запуска проекта не было в промышленном обороте. Как уточнили в компании, в одном случае это термостабильный катализатор дегидрирования изобутана в изобутилен с кипящим слоем, во втором —  алюмотитановый катализатор для процесса Клауса. И тот, и другой компания уже производит и загружает в промышленные установки на нефтеперерабатывающие заводы как в России, так и за рубежом.

Второй большой блок программы КИТ — глубокая реконструкция административно-лабораторного корпуса и создание на его базе научного центра прикладного катализа мирового уровня. По сути, это запуск функциональных лабораторий, оснащенных самым современным оборудованием, удобных офисов. Всё это необходимо для создания новых продуктов, правильного тестирования сырья, которое идет на производство, привлечения высококвалифицированных специалистов.

На сайте АО СКТБ «Катализатор» опубликованы  некоторые показатели выполнения проекта КИТ. В частности, создано 62 новых рабочих места, средняя заработная плата на предприятии возросла до 60,5 тыс. рублей. Площадь уже модернизированных административно-лабораторных помещений составила более 10 000 м². Объем инвестиций за счёт собственных средств АО «СКТБ Катализатор»на 01.01.2020 г. равен 630,6 млн. рублей, размер фактически полученной государственной поддержки по проекту — 36,4 млн. рублей.

«Да, мы пошли на существенные издержки. Но если мы хотим, чтобы здесь работали лучшие люди, максимально мотивированные на успех, то должны создать для них лучшие условия. Ведь то, что мы закладываем сейчас, это и есть фундамент надежного уверенного роста на многие последующие годы», — прокомментировал эти цифры генеральный директор компании Виталий Валентинович Хан.

Инвестиционный план АО СКТБ «Катализатор» до 2026 года состоит из пяти основных позиций:

— Глубокая реконструкция корпуса испытания катализаторов, а также строительство полностью нового производственно-складского комплекса площадью 13 тыс. м² с целью создания участка масштабирования и выпуска новых блочных катализаторов экологического назначения;

   — Размещение нового оборудования для испытания катализаторов с целью расширения инжиниринговых компетенций по сопровождению процессов поставляемых катализаторов;

— Глубокая реконструкция ремонтно-механического корпуса для создания производственной площадки с мощностью до 1,5 тыс. кг в сутки для выпуска марганцевых, медных и хромовых катализаторов экологического назначения;

    — Обновление ремонтно-механического парка для изготовления сложных изделий;

   — Глубокая реконструкция корпуса приготовления катализаторов с модернизацией производственных линий всего ассортимента выпускаемой продукции.

«Создание лучшей в своей отрасли компании за счет объединения наиболее компетентных людей и создание максимально возможных условий для реализации их творческого потенциала, — обозначил Виталий Хан миссию проекта. — Во благо не только интересов бизнеса и благополучия этих людей, но и всей России. Это не пафос. Я просто считаю, что на самом деле любой бизнес об этом должен думать»,

По материалам пресс-службы АО СКТБ «Катализатор»