Ученые ТПУ помогают сделать безопаснее для окружающей среды высокотоксичное производство сырья для моющих средств

| 456

Коллектив молодых ученых Томского политехнического университета занят разработкой научных основ ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий алкилирования углеводородов. Этот проект позволит сделать очень токсичное производство менее опасным для окружающей среды.

Фото: Ирэна Долганова

Разработка поддержана конкурсом «Постдок ТПУ как аналог докторантуры». По словам руководителя проекта, научной сотрудницы управления проректора по научной работе и инновациям Ирэны Долгановой, процессы алкилирования с использованием жидких кислотных катализаторов широко распространены как в России, так и за рубежом. Алкилирование используется, например, при изготовлении сырья для моющих средств, полимерной продукции, компонентов топлив. Особенно установки алкилирования распространены в Китае и Индии. Однако это очень токсичное производство. В рамках исследования политехники планируют снизить потребление токсичных катализаторов, используя методы математического моделирования.

«Основная проблема на производствах состоит в том, что процессы алкилирования могут протекать не в оптимальных областях, активность катализаторов при образовании кислоторастворимых тяжелых ароматических соединений может изменяться, что, в конечном итоге, приводит к снижению выработки и качества целевого продукта. Необходимо привести параметры проведения процессов к оптимальным значениям. Для этого необходимо создать модель физико-химического процесса и откорректировать ее по различным параметрам. Именно этим мы и занимаемся, но при этом основная фишка наших моделей в том, что мы учитываем нестационарность процессов. Ведь в ходе протекания каталитического процесса происходят определенные изменения. Большинство программных продуктов, присутствующих на рынке, могут учесть эти изменения через регрессионные уравнения, мы же рассматриваем механизм изменения активности катализатора», — говорит Ирэна Долганова.

Добавим, в рамках проекта используется установка алкилирования бензола олефином, изучаются процессы алкилирования бензола высшими олефинами, этиленом (для получения этилбензола) и сернокислотное алкилирование. Однако научный подход, созданием которого заняты политехники, позволит уменьшать количество и других высокотоксичных катализаторов, вовлекаемых в процессы алкилирования.

«Существует такое понятие, как активность катализатора. Чем он активнее, тем быстрее проходит процесс превращения одного вещества в другое. В нашем случае — способствует производству алкилатов. Но при большой активности катализатора быстро протекают не только основные реакции, но и побочные. И последние образуют вещества, из-за которых активность катализатора начинает снижаться, что может привести к снижению выхода продукции. В то же время, если катализатор будет малоактивным, то и побочные реакции будут активироваться меньше, и конечный выход будет снижаться.

Наша задача — сделать так, чтобы активность и расход катализатора были оптимальны. Для установления параметров, соответствующих оптимальной активности, мы создаем физико-химическую модель, схему превращения, закладываем информацию в систему дифференциальных уравнений, вносим все данные в программу, проводим расчеты и получаем решение, которое позволяет не только поддерживать оптимальную активность, но и снизить объем опасных веществ. И это будет общий подход»,

— подчеркивает руководитель проекта.

Отметим, данные, которые ученые Томского политеха используют для построения моделей, они получают от известных индустриальных партнеров: нефтеперерабатывающих предприятий, выпускающих автомобильный бензин, дизельное топливо, топливо для реактивных двигателей, мазут, продукты нефтехимии и многое другое.

«Очень важно, что это данные с реального производства, ведь даже если у вас есть какие-то лабораторные установки, вы можете моделировать, получать какие-то результаты, приближенные к истине, но, когда все это масштабируется до промышленных производств, — все меняется», — поясняет Ирэна Долганова.

Полную версию статьи, посвященной исследованию, можно прочитать в номере газеты «За кадры».