БОЛЬШОЙ ВЕС МАЛОТОННАЖНОЙ ХИМИИ: инновационные изделия и решение проблем крупнотоннажных производств

Малотоннажная химия решает многие проблемы крупнотоннажных производств.

Рынку она способна предложить инновационные изделия, а крупным предприятиям — различные компоненты, улучшающие свойства базового ассортимента продукции.

Таким образом, малотоннажные производства призваны стать катализаторами развития отечественной «большой химии». В этом убежден директор Института химии новых материалов, доктор химических наук, профессор, академик Национальной академии наук Беларуси Владимир АГАБЕКОВ.

— Владимир Енокович, чем продиктована ваша позиция?

— Анализом мировых тенденций. Химическая промышленность сегодня стремится выпускать не как можно больше продукции, а исключительно столько, сколько необходимо. При этом активно задействуются энерго- и ресурсосберегающие технологии, которые минимизируют социальные и экологические риски. На малотоннажную продукцию ориентируются крупнейшие мировые производители, например BASF и другие корпорации химического профиля. Полностью от крупнотоннажки они не отказываются, но в то же время наряду с красителями, удобрениями, полимерами выпускают малотоннажные химические продукты. Их стоимость в общем объеме производства может достигать 70%.

Поэтому, по моему убеждению, производить надо мало, но дорого. Институт химии новых материалов, например, несколько лет назад синтезировал для канадского заказчика 25 мг одного соединения и получил за это 25 тыс. долларов. Года два назад мы продали (тоже за границу) 8 л концентрата с содержанием другого соединения около 400 г за 100 тыс. долларов.

Я считаю, что развитие малотоннажной химии играет большую роль не только для химического комплекса.

Например, мы говорим о том, что малотоннажные производства должны выпускать те продукты, которые необходимы как компоненты крупнотоннажным предприятиям. В то же время при крупнотоннажном производстве неизбежно образуются отходы, побочные продукты — они могут выступать сырьем для малотоннажной химической продукции. Получается замкнутый круг, гарантирующий эффективную работу всех участников производственного процесса.

— Можно на конкретных примерах показать, как в малотоннажной химии используются отходы крупнотоннажных производств?

— Ряд разработанных институтом материалов, в том числе красителей, составов для люминесцентных источников света и электронной бумаги, включают в себя отходы производства «Могилевхимволокно». Они же могут выступать сырьем и для нашего полимерного материала «Панант», разработанного совместно с Институтом механики металлополимерных систем имени В.А. Белого (Гомель). В доказательство качества «Пананта» скажу, что несколько лет назад в республике на его основе была выпущена опытная партия оснований для пластиковых карточек различного функционального назначения. Эта продукция обошлась в два раза дешевле, чем карточки из импортного сырья.

Как видите, эффективность производства можно повысить за счет вовлечения в оборот отходов. Наиболее привлекательным вариантом увеличения доли модифицированных и новых видов продукции я бы все-таки назвал использование различных катализаторов и добавок, предлагаемых малотоннажной химией.

— Белорусские предприятия нефтехимического комплекса пользуются такой возможностью?

— Яркий пример — волокно Арселон, которое производит ОАО «СветлогорскХимволокно». Благодаря высокой термостойкости этот материал стал основой защитной одежды, текстиля, уплотнительных элементов, фильтров, рукавов и шлангов, композиционных фрикционных материалов. Однако со временем возникла необходимость в совершенствовании этого волокна. При финансовой поддержке Союзного государства Беларуси и России ученые Института химии новых материалов совместно со специалистами «СветлогорскХимволокно» разработали технологический процесс для улучшения свойств Арселона.

В основу лег метод синтеза нового сополимера с использованием разработанного в институте модифицирующего компонента. В итоге мы получили волокно, которое не плавится и устойчиво к действию открытого огня. Сегодня оно используется для создания изделий с повышенными защитными свойствами: боевой амуниции пожарных-спасателей, новых видов спецодежды — костюмов энергетиков, металлургов, лесников и т.д., а также высокотемпературных фильтров газов и др. Улучшенное волокно — аналог Арселона — из группы «малогорючее» переведено в группу «негорючее». Оно востребовано не только в Беларуси, но и за рубежом. На базе «СветлогорскХимволокно» создана опытно-промышенная установка, где произведено уже 35 т этого продукта.

В свое время совместно с могилевским предприятием «Химволокно» мы разработали лабораторный технологический регламент на получение отбеливателя ОПБ-1 и регламент на выделение диметилового эфира 4,4-бифенилдикарбоновой кислоты.

Сейчас ученые ИХНМ совместно со специалистами «СветлогорскХимволокно» занимаются разработкой технологии для опытно-промышленного производства модифицированных светостабилизаторов для полиоксадиазольных волокон. Исходным сырьем выступают крупнотоннажные химические продукты, которые могут поставлять различные производители. В числе других следующие преимущества разрабатываемого метода: процесс является одностадийным и происходит без выделения водорода, реакция протекает в водной среде, в качестве восстановителей используются доступные природные углеводы.

Выпуск ДНС в условиях промышленного производства в объеме 18,5 т в год позволит обеспечить внутреннее потребление республики и получать уже готовый продукт по себестоимости не выше, чем стоимость закупаемого сейчас модификатора ДНС. Для «СветлогорскХимволокно» выгода еще и в том, что на данный момент единственным производителем ДНС является российское ПАО «Химпром» (Новочеркасск). И если предприятие сорвет или прекратит поставки, это поставит под угрозу производство волокна Арселон. Но внедрение новой технологии позволит избавиться от зависимости от поставок светостабилизатора извне.

— Беларусь располагает сырьем для производства новых материалов, которые разрабатывают сотрудники вашего института?

— Более того — все наши разработки ориентированы исключительно на отечественное сырье. В данном контексте назову недостаточно востребованный ресурс — лесохимию. Даже в лучшие времена переработка, например, живицы ограничивалась получением только канифоли и скипидара. А вы знаете, что благодаря тому же скипидару можно получать такие ценные вещества, как дипентен и камфен? Именно они входят в состав красителей, отдушек для парфюмерии, ряда лекарственных препаратов. Но если в мировой практике для этого используется платиновый катализатор, то нам удалось изготовить катализатор из глинозема. А это, в свою очередь, колоссальная экономия.

— Какие новые технологии готовы предложить ученые ИХНМ для нефтеперерабатывающей и нефтегазовой отрасли?

— Совместно с коллегами из Института нефтехимического синтеза имени А.В. Топчиева Российской академии наук мы разрабатываем новейшую технологию комплексной переработки тяжелых нефтяных остатков с альтернативным и возобновляемым сырьем. Эта технология предполагает, что в присутствии наноразмерных катализаторов происходит направленное превращение гудрона или мазута, смешанного с растительной биомассой, древесными опилками, бурым углем и другими компонентами, в «облагороженную легкую нефть». Она, в свою очередь, пригодна для переработки на существующих НПЗ по уже сложившимся традиционным технологиям.

Предлагаемый нами вариант гидроконверсии биомассы или угля в смеси с тяжелыми нефтяными остатками позволит при увеличении глубины переработки нефти до 92—95% уменьшить расход сырой нефти на 20—30%. При этом за счет использования возобновляемого и альтернативного сырья можно будет дополнительно получать 10—15% светлых углеводородных фракций и продуктов для нефтехимического синтеза. Кроме того, таким образом решаются экологические задачи по утилизации древесных отходов.

К слову, для гидроконверсии биомассы может быть использовано предварительное радиационное облучение опилок, приводящее к снижению температуры процесса на 50—80 °С и уменьшению количества непревращенного остатка. В принципе, для этого может использоваться древесное сырье радиационно загрязненных территорий. На данный момент идут подготовительные работы по созданию в нашем институте пилотной установки гидроконверсии производительностью 1 кг/час.

— В начале октября в Минске прошла Международная научно-техническая конференция «Химические реактивы, реагенты и процессы малотоннажной химии» («РЕАКТИВ-2018»), ответственным организатором которой выступил Институт химии новых материалов. В чем ее практическая польза?

— Самое главное то, что вот уже много лет эта конференция объединяет ученых, работающих в области создания продуктов малотоннажной химии в разных странах мира. Кроме того, подобные форумы укрепляют деловые связи между наукой и производством. Суть нашей конференции не столько даже в том, чтобы поделиться своими достижениями, сколько в том, чтобы ознакомиться, в каком направлении работают коллеги. Часто бывает, что над одним и тем же соединением или компонентом работают несколько подразделений в разных городах. И когда они объединяют усилия, это дает положительный результат.

На пленарных и секционных заседаниях мы обсуждали проблемы и перспективы малотоннажной химии. Акцент сделали на разработки прикладного характера, которые получают широкое применение. В определенной степени их внедрению в нашей республике способствует Государственная научно-техническая программа «Малотоннажная химия, 2016—2020 годы». Как прозвучало в докладах, с начала реализации этой программы в республике произведено и реализовано малотоннажной химической продукции на сумму более 5 млн долларов. Экспорт продукции в Китай, Литву, Польшу, Россию, Чехию превысил 1 млн долларов.

Среди разработок на конференции были отмечены многофункциональная присадка к дизельному топливу из отходов биотоплива, термовспениваемая композиция для увеличения огнестойкости изделий и конструкций, технология синтеза амидофосфитных реагентов на основе конформационно блокированных нуклеозидов. Работа по развитию малотоннажной химии будет продолжена.

АВТОР Наталья Нияковская