Одна из разработок химиков Томского госуниверситета (ТГУ) может помочь российской промышленности отказаться от дорогостоящих иностранных сорбентов для осушения сжатого воздуха и повысить эффективность проведения этого процесса. Подробности импортозамещающего научного проекта РИА Томск рассказал кандидат химических наук Евгений Мещеряков. 

История проекта 

В 2017 году команда ученых из Института "Умные материалы и технологии" ТГУ получила грант по федеральной целевой программе, посвященной развитию научно-технологического комплекса России. Проект предполагал разработку энергосберегающих технологий осушения сжатого воздуха в процессе его компримирования и подготовки для применения в промышленности. 

К химикам ТГУ в этом проекте присоединились ученые Института катализа имени Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН). 

Научные работы велись в течение трех лет при финансовой поддержке Минобрнауки РФ и завершились в 2020 году. В настоящее время ученые ТГУ участвуют в различных выставках, демонстрируя свою разработку. Ее внедрение в производство зависит от промышленных партнеров, которые могут оценить преимущества томского проекта. 

Где используется сжатый воздух 

Специалисты машиностроения, медицины, нефтегазовой, энергетической и других отраслей хорошо знакомы с понятием "сжатый воздух" и проблемами его применения. Это воздух, находящийся под давлением, которое превышает атмосферное. 

Как указано в открытых источниках, по своей роли в экономике сжатый воздух находится в одном ряду с электроэнергией, природным газом и водой. По словам Мещерякова, этот ресурс используют многие предприятия: "Сжатый воздух подается по специальным линиям, и от него работают различные машины и механизмы, например, отбойные молотки и так далее". 

Собеседник агентства поясняет, что процесс сжатия атмосферного воздуха называется компримированием. Проблема, с которой сталкивается промышленность при компримировании, связана с конденсацией водяного пара в трубопроводах и узлах оборудования, а это, в свою очередь, может привести к коррозии и порче материала, появлению и росту во влажной среде вредных микроорганизмов. 

Ученым ТГУ предстояло найти способ осушения воздуха, который будет эффективным и к тому же энергосберегающим. 

Что предложили химики ТГУ 

"С развитием технологий к сжатому воздуху предъявляются повышенные требования – по чистоте, глубине очистки, степени осушки. Мы пришли к выводу, что здесь нужна адсорбционная технология с более эффективными адсорбентами (материалы для осушки) и высококонкурентная технология их комплексной загрузки в адсорберы (аппараты для осушки)", – рассказывает Мещеряков.​ 

По этим двух направлениям и двигалась команда проекта. 

адсорбенты.png 
Для адсорбционной осушки обычно используются цеолиты, а также оксид алюминия и силикагели. Оксид алюминия имеет ряд преимуществ – относительная легкость получения, а также доступность сырья и устойчивость во влажной атмосфере. Благодаря этим свойствам этот сорбент получил "главную роль" в проекте химиков ТГУ. 

Однако у оксида алюминия есть свои минусы – он обладает более низкой динамической адсорбционной емкостью по парам воды по сравнению с цеолитами, которая имеет принципиальное значение для осушения сжатого воздуха. 

"Функциональность активного оксида алюминия мы повышали за счет применения новой технологии его получения с модифицированием поверхности адсорбента ионами щелочных металлов в ходе синтеза. Адсорбент был получен из продукта центробежной термической активации минерала гидраргиллита (гиббсита) при его последующей гидратации в щелочной среде и термообработке", – говорит исследователь.​ 

По его словам, эта технология является оптимальной с точки зрения экологии производства (дает меньше вредных отходов), себестоимости и качества конечного продукта. 

"В ходе проведенных испытаний разработанного алюмооксидного адсорбента-осушителя было показано, что по своим адсорбционным характеристикам (емкость по парам воды) он превосходит не только отечественные, но и ряд зарубежных промышленных аналогов на основе оксида алюминия, обладает высокой механической прочностью и стабильностью работы. По итогам проекта было получено два патента", – поясняет ученый.​​ 

Для наиболее эффективного использования полученных адсорбентов в промышленных условиях ученые разработали еще одну технологию. 

гидраргиллит.png 

"Это технология комбинированной загрузки промышленных адсорбционных колонн с оценкой оптимального соотношения загружаемых объемов алюмооксидного и цеолитного адсорбентов, форм и размеров их зерен и параметров проведения процесса осушения компримированных газов", – уточняет собеседник агентства. 

Все это в целом, по словам Мещерякова, позволит повысить энергоэффективность используемых в промышленности установок осушения сжатого воздуха с производительностью до 10 м3/мин, эксплуатируемых при рабочем давлении не более 1,6 МПа. 

Фото: 1 - сайт ТГУ,  2,3 - Евгений Мещеряков

Похожие новости

  • 03/12/2020

    Нужна ли России водородная энергетика и на каких направлениях следует сосредоточиться разработчикам технологий

    Минэнерго разработало дорожную карту развития водородной энергетики в России до 2024 года. Редакция "РГ​" решила с помощью ВКС собрать за виртуальным круглым столом экспертов из Новосибирска и Томска - ученых и промышленников, чья деятельность связана с водородными технологиями, - и узнать, какие новые горизонты открывает водородная энергетика и в каких сферах еще находит сегодня применение водород.
    1150
  • 11/05/2021

    Вышел свежий номер газеты «Академический проспект» Томского научного центра СО РАН

    ​​​30 апреля 2021 года вышел свежий номер газеты «Академический проспект» ТНЦ СО РАН. В статье «Энергетику будущего создадут в Водородной долине» рассказывается, что Томский научный центр СО РАН и Институт сильноточной электроники СО РАН вошли в состав консорциума «Технологическая водородная долина».
    271
  • 28/05/2021

    Водородная энергетика может стать «окном возможностей для металлургов»

    Водородная энергетика предоставляет большие возможности для трубной промышленности, предприятия которой смогут принять участие в развитии новой отрасли при наличии современной научно-технической базы, сообщил в четверг на первой сессии 18-го Международного металлургического саммита "Русская сталь: стратегия роста" генеральный директор Трубной металлургической компании (ТМК) Игорь Корытько.
    1695
  • 22/07/2020

    Минобрнауки РФ и руководство ИК СО РАН обсудили реализацию комплексных научно-технических проектов

    ​Министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков обсудил совместно с директором Института катализа СО РАН Валерием Бухтияровым, председателем СО РАН Валентином Пармоном, губернатором Новосибирской области Андреем Травниковым, представителями научного сообщества и областного правительства проблемы реализации комплексных научно-технических проектов (КНТП).
    982
  • 20/02/2021

    В России может появиться федеральный центр развития технологий для водородной энергетики

    ​​​Такое предложение было озвучено на выездном совещание президента РАН Александра Сергеева и председателя Совета директоров ПАО АФК «Система» Владимира Евтушенкова в Институте проблем химической физики РАН.
    1192
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    2321
  • 25/02/2019

    Институт катализа СО РАН и «Омсктехуглерод» подписали соглашение о стратегическом сотрудничестве

    Российские академики обсудили с руководством предприятия концепцию сотрудничества в области разработок высокотехнологичных, наукоемких продуктов.  Почетными гостями Омского завода по производству технического углерода стали ученый мирового уровня в области гетерогенного катализа и функциональных наноматериалов, академик РАН, директор Института катализа имени Г.
    1599
  • 16/04/2021

    Разработки самого высокого полета

     Каждый восьмой грант, получаемый учеными региона, посвящен аэрокосмическим исследованиям. Новосибирские ученые вносят большой вклад в освоение космоса: тренажер для стыковки космических аппаратов, технология для изготовления солнечных батарей на орбите и на Луне, катализаторы орто-пара-конверсии водорода, аэродинамические исследования перспективного российского многоразового космического корабля «Орел» — вот далеко не полный перечень разработок, рожденных в Сибири.
    792
  • 26/11/2020

    НГУ и Институт катализа СО РАН создали платформу адресной подготовки специалистов для промышленности

    ​​​В Новосибирском государственном университете совместно с Институтом катализа СО РАН создано новое подразделение — Институт химических технологий. Институт действует по принципу гибкой платформы: заказчик ставит задачу, затем формируется команда преподавателей-исследователей при участии проходящих подготовку студентов и аспирантов.
    2125
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    1304