​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.

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».

Похожие новости

  • 12/08/2016

    В ТГУ разрабатывают импортозамещающие огнезащитные составы

    ​Сотрудники Инжинирингового химико-технологического центра Томского государственного университета (ТГУ) разрабатывают технологии производства импортозамещающих огнезащитных составов для древесины и металла, сообщает местное издание.
    965
  • 30/05/2017

    Ученые испытали препараты для лечения сложных случаев наркомании и алкоголизма

    ​Специалисты НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН испытали новые методы лечения сложных случаев алкоголизма и наркомании. По данным специалистов, в настоящее время увеличивается число случаев сочетания проявлений наркологической или алкогольной зависимости с другими психическими расстройствами.
    1388
  • 04/12/2017

    Химики ТГУ разработали первую отечественную технологию синтеза пентамина

    ​В лаборатории органического синтеза ТГУ разработана первая отечественная технология синтеза пентамина - субстанции, которая используется для производства лекарственных препаратов. Сейчас российские предприятия приобретают это вещество у Китая, который является главным экспортером пентамина в мире.
    581
  • 24/07/2018

    В Томске подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры»

    ​В Томском политехническом университете подвели итоги конкурса «Постдок ТПУ как аналог докторантуры», созданный для поддержки перспективных проектов молодых кандидатов наук. Проекты получают финансирование из средств Программы повышения конкурентоспособности ТПУ.
    217
  • 28/07/2016

    Эксперты подтвердили высокое качество производимой на реакторе ТПУ ортофосфорной кислоты

    ​Произведенная на исследовательском реакторе Томского политехнического университета ортофосфорная кислота, внутри которой находится атом фосфора-32, прошла независимую экспертизу.  В заключении экспертов говорится, что представленный образец "полностью соответствует предъявляемым требованиям".
    1451
  • 17/03/2017

    Ученые ТГУ предложили свой способ снижения веса самолетов

    Ученые Томского государственного университета разработали специализированное покрытие, благодаря которому на 30 и более процентов можно уменьшить вес летательных аппаратов. Созданная в ТГУ технология не имеет в России аналогов и позволит снизить расходы на запуск и эксплуатацию аэрокосмической техники.
    1064
  • 18/01/2018

    Химики ТГУ оценили экологическое состояние городов по анализу волос

    ​Ученые ХФ ТГУ провели спектральный анализ волос жителей Томска и Усть-Каменогорска с целью оценки состояния окружающей среды в этих областных центрах. Для исследования применялась авторская методика, разработанная сотрудниками химического факультета.
    663
  • 06/03/2017

    Учёные ТГУ разработали новые сорбенты для выявления опасных веществ

    Ученые из лаборатории химической экологии ХФ ТГУ в рамках госзадания разработали новую группу сорбентов на основе силикагеля, способных из объектов окружающей среды выделять токсичные микропримеси даже в условиях очень низкой концентрации.
    1217
  • 01/11/2018

    Томские ученые создали новый противоязвенный препарат

    ​Ученые лаборатории фитохимии СибБС ТГУ выделили из растений комплекс биологически активных веществ – флавоноидов, которые стали основой для нового гастропротекторного средства, обладающего мягким действием и практически лишенного побочных эффектов.
    93
  • 26/04/2018

    В Томске разработали биополимер, контролирующий время действия лекарств

    ​Ученые из лаборатории полимеров и композиционных материалов Томского государственного университета (ТГУ) разработали биополимер, который поможет медикам и фармацевтам контролировать время действия лекарственных препаратов.
    366