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.
    784
  • 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).
    807
  • 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.
    492
  • 27/01/2021

    Доклад сотрудницы ИК СО РАН на онлайн Форуме молодых учёных ШОС отмечен благодарностью Минобрнауки РФ

    ​В конце ноября 2020 года состоялся первый онлайн Форум молодых учёных Шанхайской организации сотрудничества, в котором приняла участие младший научный сотрудник группы комплексных технологических проектов Института катализа СО РАН, кандидат технических наук Сардана Банзаракцаева.
    377
  • 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.
    2020
  • 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.
    957
  • 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.
    1365
  • 16/11/2020

    Российские вузы и НИИ объединились в «водородную долину»

    Шесть российских университетов и институтов РАН подписали соглашение о создании первого в стране консорциума по развитию водородных технологий. Он получил название «Технологическая водородная долина». Его участники будут вести совместные исследования и разрабатывать технологии для получения водорода, его транспортировки, безопасного хранения и использования в энергетике.
    632
  • 01/09/2020

    Недостающее звено в отечественном катализе: рассказывает замиректора ИК СО РАН Вадим Яковлев

    Центр коллективного пользования «Опытное производство катализаторов» на базе Института катализа СО РАН станет местом, где будут развивать широкий спектр новых каталитических технологий, отрабатывать их у себя до опытного и опытно-промышленного уровня и потом масштабировать их на профильных предприятиях.
    650
  • 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.
    1700