АРГУМЕНТЫ В ПОЛЬЗУ ЭКОЛОГИИ

Президиум Российской академии наук присудил премию им. В. А. Коптюга за 2005 год к.т.н. Андрею Загоруйко, д.х.н. Зинферу Исмагилову (Институт катализа СО РАН) и академику Геннадию Саковичу (Институт проблем химико-энергетических технологий СО РАН) за работу «Разработка и внедрение новых каталитических технологий охраны окружающей среды и утилизации высокоэнергетических материалов».

Л. Юдина, «НВС»

В работе представлены достижения в самых актуальных и социально значимых областях промышленности и спецтехники: очистка газовых выбросов, обезвреживание жидких и твердых отходов и утилизация отработанных материалов. Более подробно о конкретных разработках рассказывают нашему корреспонденту сотрудники Института катализа: заведующий лабораторией экологического катализа профессор З. ИСМАГИЛОВ и заведующий лабораторией динамики каталитических процессов А. ЗАГОРУЙКО.

А. Загоруйко	З. Исмагилов	Ак. Г. Сакович

З. Исмагилов:

— Cчитаю своим долгом сказать, что получение премии им. В. А. Коптюга для всего нашего коллектива — большая честь. Для меня он был и остается примером бескорыстного служения науке России, многие его прогнозы оправдываются.

Мы в Институте катализа СО РАН традиционно рассматриваем три основных направления в разработке новых каталитических технологий для охраны окружающей среды: обезвреживание выбросов существующих «грязных» предприятий и производств; создание новых, экологически чистых и безотходных, процессов; создание новых, экологически безопасных, материалов. А по отраслям наибольшее внимание нашего коллектива привлекают: очистка дымовых газов сжигания топлив, каталитическое сжигание топлив, нейтрализация отработавших газов автотранспорта, добыча нефти и газа, нефтехимия и нефтепереработка, цветная и черная металлургия, атомная промышленность, производство спецпродуктов и др.

За последние 20 лет сотрудниками нашей лаборатории разработаны десятки новых катализаторов и получено более 100 авторских свидетельств СССР и патентов РФ. Основы данного направления по охране окружающей среды в Институте катализа заложены моими учителями — академиком Г. К. Боресковым и профессором В. В. Поповским. В последующем твердая поддержка этого направления академиком К. И. Замараевым и особенно директором института академиком В. Н. Пармоном обеспечивают успешное продвижение.

На базе фундаментальных исследований большого класса реакций полного окисления (изучен на примере водорода, углеводородов, спиртов и азотсодержащих соединений) был создан процесс беспламенного каталитического сжигания, разработан ряд катализаторов, позволивших не только выйти на практическое применение процессов на конечных стадиях обезвреживания жидких и газообразных отходов, но и создать ряд оригинальных обогревающих систем с рекордным коэффициентом полезного действия. Такое сжигание часто называют комфортным, ибо в атмосферу не идет никаких вредных выбросов. Именно лабораторией экологического катализа в содружестве с нашими партнерами созданы абсолютно экологически безопасные каталитические камины серии «Термокат», прототип каталитического котла, каталитические воздуходувки или универсальный генератор тепла УГТК «Пионер», активно внедряемый ОАО «Сибирский Агропромышленный Дом» в сельском хозяйстве и промышленности.

Мы первыми в стране разработали технологию изготовления блочных катализаторов сотовой структуры и на их основе — технологии очистки отходящих газов от органических соединений, оксида углерода (II), оксидов азота и сероводорода.

Наша лаборатория, например, начиная с 80-х годов, занималась созданием процесса очистки отходящих промышленных газов от сероводорода. Есть патенты на процесс прямого окисления сероводорода в серу, в том числе и 5 международных. В разные годы технологию испытывали в опытно-промышленном масштабе на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах в Оренбурге, Астрахани, Уфе, Туапсе, на газовых промыслах.

Но, в силу объективных причин, из-за падения объемов производства в 90-е годы дальше демонстрационных установок на своих объектах пойти не смогли. Внедрение научной работы в промышленном масштабе в Омске осуществил Андрей Николаевич Загоруйко. Кстати, на традиционном институтском конкурсе научных работ, где он докладывал о создании технологии, изготовлении установки, усилия коллектива были оценены очень высоко.

А. Загоруйко:

— Промышленная установка для очистки отходящих газов от сероводорода запущена на Омском нефтеперерабатывающем заводе, самом крупном в стране, год назад. Показала себя неплохо.

— Много сил и времени потребовалось, чтобы отладить процесс?

— Начали в 92-м году. Как известно, реализовать научную идею в промышленности всегда непросто. Что требовалось сделать? В принципе, тот сероводород, что присутствует в составе отходящих газов, частично перерабатывается на установке Клауса уже с давних пор. Но остается еще некоторое количество примесей, то есть, требуется доочистка. Предложенный процесс, основанный на селективном окислении сероводорода в серу, плюс специальный катализатор и позволяют дорабатывать отходящие газы до приемлемых норм. В результате производство имеет дополнительные килограммы серы, а в атмосферу поступают безвредные выбросы.

По итогам годового пробега удалось понизить эти самые выбросы примерно в 4-5 раз, значит, до одной тысячи тонн диоксида серы в год!

— Планируете ли увеличить мощность установки, скорректировать параметры?

— Нет предела совершенству! Работа продолжается. В начале следующего года собираемся произвести перезагрузку катализатора — подготовлен новый вариант, который и должен обеспечить более высокие показатели, да и ход процесса с более качественными характеристиками.

Ну, и поскольку есть успешный промышленный опыт, в наших планах — распространение технологии в более широких масштабах, на другие нефтеперерабатывающие заводы страны.

— Зинфер Ришатович, как можно заметить, награжденый коллектив выполнял работы, ориентированные на разные объекты?

З. Исмагилов:

— Добавлю — объекты разноплановые. Два десятилетия сотрудничаем по спецтематике с коллегами из г.Бийска — еще с тех пор, как академик Г. Сакович возглавлял НПО «Алтай». Создавали вещества определенного назначения, одновременно предлагая способы, как их при необходимости обезвредить.

— Хотелось бы услышать, что непосредственно сделано — сейчас ведь уже можно говорить об этом…

— В последние 10 лет совершаем серьезный прорыв в утилизации опасных для природы веществ. Сошлюсь на конкретные примеры. Совместно с ИПХЭТ выполнены два больших проекта. Прежде всего речь об утилизации жидких ракетных топлив (гептила). На сегодня гептил, пожалуй, по химии одно из самых высокоэнергетических, токсичных веществ. Этим топливом заряжают все отечественные ракеты морского базирования. При их производстве, хранении, заправке, по истечении срока годности случаются нестандартные ситуации, и гептил может попадать на землю. Именно с этим связывают проблему «желтых детей», многие другие беды.

Предложенная технология каталитического окисления гептила обеспечивает соблюдение санитарных норм как при проведении регламентных работ, так и при утилизации некондиционного материала и отходов. По этой проблеме работали совместно с Государственным ракетным центром им. академика В. П. Макеева (г. Миасс, Челябинская область). Создали демонстрационную установку. Там же на Урале опробовали ее в условиях реального производства на машиностроительном заводе. Сделали проект и конструкторскую документацию передвижной установки по утилизации жидкого топлива гептил. Сейчас подготовили проект для МНТЦ по утилизации и обезвреживанию остаточного гептила от падающих на землю ступеней тех аппаратов, которые запускаются с космодромов Байконур и Плесецк. Дело в том, что остаточное топливо выливается из баков на землю — иной раз до тонны. Наши коллеги из Бийска придумали, как в районе падения баков химическим способом дезактивировать почву.

— Как технически планируется осуществление этой операции?

— Автоцистерна, наполненная специальным раствором, выезжает на место падения баков, и производится обычное опрыскивание поверхности, что совершенно обеззараживает почву.

В дальнейшем команда специалистов из Новосибирска, Миасса и Бийска, сложившаяся в ходе решения проблемы утилизации гептила, разработала технологию утилизации твердых ракетных топлив.

Вы же знаете, что по соглашению с США наша страна должна уничтожить около 400 больших ракет дальнего действия. Существует несколько способов утилизации. Насколько мне известно зарубежные партнеры настаивают на полном уничтожении путем сжигания всей ракеты, что и делалось до последнего времени. Мы же опять обратились к химии. Ведь ракетное топливо — это смесь октогена, перхлората и алюминиевого порошка, сшитая полимером, по внешнему виду, своего рода, микропористая подошва. Коллеги из Миасса и Перми разработали способ разделки топлива, даже через корпус ракеты, струей воды или технологического растворителя. Затем «начинка» извлекается и помещается в химический реактор для последующей переработки. В Институте катализа мы выполнили исследования по химической «расшивке» полимерной связующей, а коллеги из ИХКиГ СО РАН методы контроля процесса. Вся технология дальнейшего разделения ценных компонентов по отдельности и их классификация для практического использования разработана учеными ФГУП «Алтай» и ИПХЭТ СО РАН.

Важным этапом была разработка технологии компактирования органических радиоактивных отходов, основанная на каталитическом окислении, выполненная совместно с предприятиями Росатома (ВНИПИЭТ, Новосибирский завод химконцентратов, Сибирский химический комбинат, г. Северск/Томск-7).

— Боретесь с радиоактивностью?

— Радиоактивность убрать, разумеется, не в нашей власти. Но дело в том, что на предприятиях Росатома образуются и скопилось огромное количество жидких органических отходов с малым содержанием радиоактивности, т.н. низкорадиоактивные отходы.

— Но ведь уже были предложения как избавляться от отходов, например, сжигать в пламени?

— Слишком много вторичных загрязнителей! При пламенном сжигании такой смеси из растворителей, вакуумного масла и множества других органических соединений образуются вредные оксиды азота, бензпирены, а радиоактивные примеси превращаются в аэрозоли, которые легко «прошивают» любые фильтры.

Мы предложили сжигать эти отходы в кипящем слое катализатора при сравнительно низких температурах. Органика полностью уничтожается, а радиоактивные компоненты — менее 10 граммов сухого вещества на тонну переработанных отходов, утилизируются в рамках существующей в отрасли технологической цепочки.

— Зинфер Ришатович, помнится в свое время по новосибирскому Академгородку «бегали» не загрязняющие атмосферу автомобили с предложенными вашей лабораторией нейтрализаторами. А сегодня что-то о них ничего не слышно?

— Мы выполняли раздел городской экологической программы. Согласно эксперименту, действительно, 20 автобусов из ПАТП-3, снабженные нейтрализаторами, курсировали по Городку. Первая цель была достигнута — мы показали, что российские разработки вполне конкурентоспособны. Параллельно содействовали организации промышленного производства каталитических нейтрализаторов на одном из минатомовских предприятий.

Хочу особо подчеркнуть — все работы по экологической тематике состоялись при постоянной поддержке Валентина Афанасьевича Коптюга. Иной раз, в буквальном смысле слова, он ходил вместе с исполнителями проектов по инстанциям, и его авторитет помогал решению сложных вопросов.

А. Загоруйко:

— Следует обратить внимание вот на что. Премией имени В. А. Коптюга отмечены только три человека. Но за каждым из нас — не один десяток творческих, талантливых, трудолюбивых людей.

И еще один момент. Совместная работа разных коллективов очень сплачивает людей и расширяет кругозор. С лабораторией Зинфера Ришатовича мы многие годы шли как бы в одном направлении — занимались проблемами окисления сероводорода, формально работали в условиях конкуренции. Но она не переходила в противостояние. Сейчас, после получения премии, мы будем работать вместе по многим другим темам — это эффективно, интересно, плодотворно.

З. Исмагилов:

— У себя в лаборатории и с коллегами из других институтов мы расширяем исследования по второму из трех выше отмеченных направлений — созданию новых экологически безопасных процессов. В первую очередь, это, конечно, водородная энергетика; совместно с ВНИИЭФ г. Сарова работаем над каталитическим реформером для получения синтез-газа, совместно с ИПХЭТ СО РАН и ВНИИЭФ разрабатываем микрореакторы. А по созданию новых углеродных материалов для катодов низкотемпературных ТЭ сотрудничаем с ИУУ СО РАН. Только что совместно с рядом институтов Сибирского отделения РАН подготовили проект комплексного интеграционного проекта «Разработка научных основ и создание отечественных микрореакторов для высокоэнергетических каталитических процессов, водородной энергетики, тонкого органического синтеза и биохимических процессов», надеемся на поддержку Президиума Отделения и можем смело гарантировать успешное выполнение.

В заключение хочу добавить, что большинство наших проектов являются международными, они поддерживались грантами ИНТАС, Коперникус, Министерства науки Голландии (НВО), МНТЦ и НЕДО. В определенном смысле, мы выполняем наказы Валентина Афанасьевича Коптюга. Он всегда настаивал, что охрана окружающей среды — задача международная и требует совместных усилий, кооперации и координации.

Фото В. Новикова

стр. 1, 8