В поисках идеального топлива

ИННОВАЦИИ
Обсуждение научных и научно-технических достижений, определение перспективных направлений исследований, организация международного сотрудничества в области нефтехимии, нефтепереработки, катализа и проблем преподавания химии - вот далеко не полный перечень вопросов, которые были включены в повестку дня IX Бакинской международной Мамедалиевской конференции по нефтехимии. На симпозиум съехались ученые из Турции, России, Грузии и других стран. Перед началом конференции состоялась презентация сайта и открытие мемориального музея им. академика Юсифа Мамедалиева.
Международная Мамедалиевская конференция проводится в Баку с 1994 года по инициативе и при финансовой поддержке компаний BP и Statoil.
Нынешний форум ученых-химиков, по традиции состоявшийся в Институте нефтехимических процессов (ИНХП), помимо научных докладов вынес на обсуждение и такой важный вопрос, как проблемы преподавания химии в высших и общеобразовательных учреждениях.
Организаторы конференции предложили участникам полную программу пленарных и секционных докладов, дискуссии «круглого стола», выставки, деловые встречи, посещение лабораторий высших учебных заведений, заводов и научно-исследовательских институтов. Среди которых ИНХП совершенно справедливо занимает особое место.
Впервые в мире и в СССР
За восемьдесят лет существования ИНХП азербайджанские ученые обогатили мировую науку выдающимися трудами в области нефтепереработки и нефтехимии. Институт нефтехимических процессов им.академика Ю.Мамедалиева НАНА - флагман отечественной нефтехимической и химической науки, один из крупнейших научно-исследовательских центров бывшего СССР и Азербайджана, не потерявший своего значения и поныне. Это единственный научный центр химического профиля нашей страны, восемь работ которого удостоены Госпремии СССР и Азербайджана.
Официально годом рождения ИНХП считается 1929-й. Именно тогда на базе Центральной химической лаборатории Азнефти, проводившей в то время исследования по сортировке нефтей Азербайджана (ученые настаивают, что произносится это слово именно так, во множественном числе), расширению базы для производства смазочных масел, изысканию ресурсов отечественных активных глин, увеличению ресурсов нафтеновых кислот и т.д., был создан АзНИИ, ставший ведущим научным учреждением по исследованиям нефти, получению топлива, масел и сырья для нефтехимии, а также центром по подготовке научных кадров республики.
В институте в 30-40-е годы были сосредоточены основные исследования, проводимые в республике в области нефтепереработки и только что зародившейся тогда нефтехимии. Первые работы ученых были посвящены исследованию уникальной бакинской нефти и разработке рекомендаций по наиболее эффективному направлению их переработки. В эти годы, в основном, по разработкам института на бакинских нефтеперерабатывающих заводах были сооружены первые высокопроизводительные отечественные атмосферные трубчатые установки, а также установки термического крекинга, современный маслоочистительный завод для очистки масел по новому для того времени способу - отбеливающими землями, завод по производству авиационных масел, превосходящих по качеству существующие в то время аналоги.
Сразу после войны, в 46-м, на базе института были организованы два самостоятельных НИИ - по добыче и переработке нефти, которые расширили и углубили исследования в этой области и создали новые научные направления по термической и каталитической переработке нефтяного сырья. Благодаря фундаментальным исследованиям известных азербайджанских ученых Ю.Мамедалиева, М.Нагиева, Л.Гурвича, Н.Зелинского, С.Наметкина, В.Алиева, М.Капелюшникова, И.Гутта, В.Герра, К.Лихушина, А.Кулиева, В.Гутыря, М.Далина, Р.Исмаилова, М.Плотко, Л.Гухмана, К.Кострина, С.Мехтиева, Н.Черножукова, И.Оруджевой и других впервые в стране сформировалась школа нефтепереработчиков, нефтехимиков и химиков-технологов, внесших значительный вклад в развитие отечественной науки и промышленности.
Неоценим вклад академика Юсифа Мамедалиева в становление отечественной химической науки, в особенности нефтехимии, промышленного и органического синтеза. Его работы по вовлечению природного газа в нефтехимический синтез привели к промышленной реализации прямого хлорирования природного газа и последующего распространения этого процесса на другие углеводороды с получением ценнейших продуктов нефтехимии.
За цикл работ по метилированию бензола и дисмутации ксилолов он был признан среди коллег-ученых СССР «королем алкилирования» - процесса, обеспечившего советскую авиацию во время Великой Отечественной войны высокооктановым бензином. А работы научной группы В.Гутыря совместно с заводскими инженерами по организации производства авиационных бензинов новых марок из бакинских нефтей были удостоены Государственной премии СССР. Будучи президентом НАНА, Мамедалиев создал несколько научных центров, в том числе и Институт нефтехимических процессов, ныне носящий его имя.
Уникальные технологии
Большое теоретическое и практическое значение имели исследования, направленные на получение синтетического этилового спирта, проведенные под руководством М.Далина, позволившие организовать его многотоннажное производство, высвободив при этом значительное количество зерна, идущего на эти цели. Промышленные установки по производству синтетического этилового спирта были построены на многих химических предприятиях бывшего Союза, что сыграло огромную роль в деле обеспечения сырьевой базой промышленности синтетического каучука в стране.
Широкое признание в бывшем СССР получили также разработанные учеными института процессы получения реактивных и дизельных топлив. Первое реактивное топливо (Т-1) было получено на бакинских заводах на базе исследований ученых АзНИИ нефтепереработки (за что группе ученых была присуждена Госпремия СССР), а переход авиационного транспорта на сверхзвуковую скорость, увеличение дальности полета ориентировали азербайджанских ученых на получение более термостабильных топлив и расширение их ресурсов. Внедрение еще одного открытия ученых института обеспечило создание ими впервые в мире высокоэффективной присадки АПЛ-34-1 к реактивным топливам: успешно прошедшая промышленные испытания, она нашла широкое применение в авиационной промышленности СССР.
Кроме того, специалисты особо отмечают большой вклад института в проектирование коренной реконструкции бакинских нефтеперерабатывающих заводов, включенной в основные направления развития народного хозяйства СССР на 1976-1980-е годы, а в 1980-м решением Госкомитета Совмина СССР по науке и технике ИНХП был назначен головным по проблеме получения синтетических нафтеновых кислот.
В числе основных направлений исследований института на протяжении всех лет было и остается создание эффективных катализаторов для процессов нефтехимии и нефтепереработки. Еще в 50-е годы одновременно с разработкой процессов каталитического крекинга для обеспечения установок мелкодисперсным катализатором впервые в СССР была разработана уникальная технология, реализованная на Омском нефтеперерабатывающем заводе.
Достигнутые результаты позволили институту занять одно из ведущих мест не только в бывшем СССР, но и в мире и создать научные школы в области исследования и классификации нефтей, химической технологии, деструктивной переработки нефтяного сырья, технологии получения топлив и смазочных материалов и многих других направлениях современной нефтехимии. С конца 90-х годов здесь разработаны и приняты к реализации перспективные схемы поэтапного развития топливного и масляного производства Азербайджана, предусматривающие создание экологически чистых, малоэнергоемких процессов получения высококачественных нефтепродуктов, соответствующих мировым стандартам.
В результате этих исследований десятки технологических разработок в разное время внедрены в промышленном масштабе не только в нашей стране, но и за ее пределами - на различных нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах Советского Союза и зарубежных стран. Среди них особого внимания заслуживают технологии получения топлива Т-1 для реактивных самолетов из азербайджанских нефтей, оригинальный процесс депарафинизации маловязких масел и топлив раствором карбамида в изопропиловом спирте и многое-многое другое, о чем неспециалистам, каковыми являются большинство наших читателей, рассказать невозможно. Главное - все, что делалось и делается в стенах знаменитого ИНХП, - это всегда шаг вперед, научные новинки и методики, которые неизменно находят широкое применение в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности.
Новое время - новые задачи
Сегодня перед ИНХП стоят новые задачи, связанные с переориентацией направлений научных исследований в соответствии с требованиями времени, с учетом особенностей нефтегазоперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Современные требования к качеству продуктов нефтепереработки, нефтехимии, уровню экономичности, надежности и экологической безопасности технологических процессов ставят перед учеными ИНХП новые задачи. А также разработку новых, экологически благоприятных энерго-, ресурсосберегающих технологий и высококачественных продуктов на их основе.
Кроме того, в четырех корпусах Т-образного здания ИНХП, которое размещается там же, где и восемьдесят семь лет назад (в Белом городе, напротив станции метро «Хатаи»), ведутся исследования в таких новых направлениях, как создание экологически чистых ионно-жидкостных технологий для процессов нефтехимии и нефтепереработки, очистка нефти и тяжелых нефтяных остатков от асфальто-смолистых соединений и металлов с применением метода сверхкритической экстракции, разработка технологии получения биотоплива и топливных компонентов на базе растительного сырья, новых технологий получения наноуглеродных материалов, исследования в области нанотехнологии и наноматериалов, создание технологии переработки полимерных отходов в моторные топлива, асимметрический синтез на базе нефтехимического сырья, исследование лечебных нефтей Азербайджана и создание на их основе лекарственных композиций.
В течение долгих лет ученые института поддерживали тесные научные связи с академическими и НИИ бывшего СССР и Восточной Европы, кроме того, ИНХП участвовал в выполнении научно-исследовательских работ в рамках программы НАТО «Наука во имя мира»; в числе его партнеров - турецкая фирма Tubitak и арабская Sabik, Эгейский университет, Берлинский Открытый университет, американская фирма «Феноменекс» и другие. В анналах истории ИНХП в настоящее время совместные исследования проводятся с научно-исследовательскими институтами РАН, а в рамках программы экономического развития Азербайджана и Украины разработана технология опытно-промышленных испытаний процесса получения этил-трет-бутилового эфира из биоэтанола.
Бесспорным достижением химики-нефтяники считают создание в институте банка данных по качеству нефтей Азербайджана. Несколько лет назад ими была запатентована и внедрена в опытно-промышленном масштабе технология получения биологически активного белого нафталанового масла. Ведутся исследования по получению высококачественных автомобильных бензинов, отвечающих стандартам Евро-4 и Евро-5, а также в области создания нанотехнологий и наноматериалов.
Институт традиционно готовит высококвалифицированных специалистов, в том числе и для зарубежных стран Азии. Африки и Латинской Америки. Только за последние десятилетия здесь защищено свыше 60 докторских и более 500 кандидатских диссертаций, а ученые ИНХП работают в университетах США, Турции, Ирана, Саудовской Аравии, Тайваня и т.д. В настоящее время здесь плодотворно трудятся порядка пятисот научных сотрудников, в том числе - три академика, пять членкоров НАНА, 40 докторов и 100 кандидатов наук. Институт является кузницей высококвалифицированных кадров не только для Азербайджана, но и для стран СНГ, Ближнего Востока, Африки, Латинской Америки, Азии. Только за последние четыре десятилетия здесь подготовлено 80 докторов и более 600 кандидатов наук. В лабораториях ИНХП проходят стажировку ученые многих государств.
Сегодня институт является держателем более тысячи авторских свидетельств, патентов и лицензий, а восемь работ его сотрудников (25 человек) удостоены государственных премий СССР и Азербайджанской Республики. Кроме того, за успехи в развитии исследований в области нефтехимии и нефтепереработки, а также подготовку научных кадров ИНХП награжден орденом Трудового Красного Знамени, медалью и дипломом Организации экономического сотрудничества и премией Исламского банка развития.
Нет топлива, равного ему
Об идеальном топливе беседуем с академиком Мусой Рустамовым, крупным ученым, специалистом в области химической технологии переработки нефти и нефтехимического синтеза. Муса муаллим долгие годы, с 1987-го по 2011-й, возглавлял ИНХП и институтскую лабораторию каталитического крекинга и пиролиза, одну из ведущих среди 28 лабораторий, сотрудникам которой удалось изменить состав бензина, в результате чего в начале 80-х годов прошлого века был сделан шаг к экологически чистому бензину. Сейчас академик Рустамов (к слову, лауреат Госпремии Азербайджана, заслуженный деятель науки, кавалер ордена «Шохрат») заведует отделом «Химии и технологии нефти и газа».
Научная деятельность Мусы Рустамова (кроме создания малоэнергоемких, экологически чистых технологических процессов нефтехимии и нефтепереработки, обеспечивающих получение топлив, масел и продуктов нефтехимического синтеза, отвечающих перспективным требованиям мировых стандартов) посвящена еще одному чрезвычайно важному и интересному разделу науки - водородной энергетике. Более десяти лет - с 1980 по 1991 год, во время мирового нефтяного кризиса, он был членом Международной ассоциации по водородной энергетике, членом бюро Комиссии по водородной энергетике при Президиуме АН СССР, координационных советов «Нефтехимия» и «Катализ» АН СССР, совета «Катализ и его применение в промышленности» при Комитете по науке и технике Совмина СССР, координатором академий социалистических стран по теме «Каталитический крекинг и деструктивная изомеризация». На «счету» Рустамова - более 40 кандидатов и более 10 докторов наук, а также свыше 550 научных трудов и 127 авторских свидетельств.
Рассказывая об универсальных свойствах водорода, Муса муаллим говорит, что в лице этого химического элемента природа создала устраивающий всех энергоноситель. «Запасы его в морях и океанах нашей планеты неисчерпаемы, и нет топлива, равного ему: водород идеален во всех отношениях и может заменить любой вид горючего в самых разных сферах человеческой жизни - в быту, энергетике, на транспорте. Его можно хранить практически в любых количествах, он легко транспортируется в газообразном и жидком состоянии, и даже 10-процентная добавка водорода к бензину снижает содержание токсичных веществ в выхлопных газах и экономит горючее на 25-40%», - рассказывает Рустамов.
Водород и по сей день остается идеальным топливом для автомобилей будущего. К нему по-прежнему приковано внимание специалистов всего мира, и, по словам ученого, топливо из воды - качественно новый и наиболее оптимальный с экологической точки зрения вариант универсального горючего. «Лично у меня в этом сомнений нет, - говорит он. - Хотя я реалист и в основном продолжаю заниматься доводкой автобензина до кондиции, но как всякий ученый, хочу еще и мечтать, и по мере сил стараюсь приблизить свою мечту к действительности. Потому и продолжаю работать в свои 86 лет вместе с моими коллегами над проблемой, которую журналисты много лет назад назвали поиском «идеального топлива».
Энергоносители XXI века
По прогнозам аналитиков, в ближайшие 5-10 лет увеличение спроса на дизельное топливо, в первую очередь, малосернистое, может составить порядка 20-30%. Выпуск экологически чистого дизеля возможен как за счет модернизации установок прямой перегонки нефти, так и за счет создания новых технологий и процессов. Одна из важных таких разработок - применение диметилового эфира.
Ограниченные запасы нефти, основного сырья для получения моторных топлив, и возрастающие экологические требования, предъявляемые к свойствам этих топлив, вызывают особый интерес к альтернативным их заменителям, производство которых основано на природном газе, угле и других видах углеродосодержащего сырья.
Начиная с 1995 года особое внимание уделяется диметиловому эфиру (ДМЭ) как наиболее перспективному энергоносителю, производство которого может сочетаться с получением метанола и бензина. Основное внимание к этому простейшему эфиру вызвано тем, что он является также и экологически чистым дизельным топливом. Такие свойства ДМЭ, как температура воспламенения, наличие в составе кислорода, бездымное горение, холодный запуск и экологически чистый выхлоп, позволяют называть это соединение «дизельным топливом XXI века».
Каталитическая переработка метанола в диметиловый эфир, углеводороды и бензин, за процессом которого мы наблюдали с большим интересом в одной из институтских лабораторий, - одна из ключевых проблем нефтехимии, решение которой обеспечит получение экологически чистых моторных топлив из ненефтяного сырья. По основным показателям синтетическое дизельное топливо ДМЭ, как полагают эксперты, превосходит свой аналог, полученный из нефтяных фракций. Выпуск ДМЭ в мире за последние несколько лет возрос, достигнув десятка миллионов тонн, а в Швеции и Дании, например, общественный транспорт полностью переведен на ДМЭ. И, согласно прогнозам тех же аналитиков, через 15-20 лет на него полностью перейдет весь тяжелый и средний транспорт в мире.
Потому в числе важнейших научных разработок ИНХП, предложенных правительству, - получение из биологических источников, например из растений, так называемого биотоплива. Кабинет министров изучил эти предложения и дал их на рассмотрение ведущим министерствам, которые положительно оценили их. По заключению специалистов Министерства финансов, на разработку этого вида топлива потребуется порядка 7 млн манатов. Но, несмотря на такие внушительные цифры, ученые ИНХП уверены, что справятся и с этим новомодным и столь нужным стране топливом. И лучшее тому доказательство - восемьдесят семь предшествующих лет, полных научных исканий, проб и ошибок, дерзаний и взлетов, благодаря которым азербайджанские ученые обогатили мировую науку выдающимися трудами в области нефтепереработки и нефтехимии.
Галия АЛИЕВА