Российская конференция “Актуальные проблемы нефтехимии”
III (X) Российская конференция “Актуальные проблемы нефтехимии”, посвященная 75-летию со дня рождения академика Н.А. Платэ, прошла 27-30 октября под Москвой в пансионате Звенигородский. Конференция была организована Объединенным научным советом по химии нефти, газа и ископаемого твердого топлива РАН и Институтом нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН. Спонсорами конференции являлись Российская академия наук, Российский фонд фундаментальных исследований и компания Ланксесс.
Программа конференции включала 9 пленарных лекций,
16 ключевых, 42 устных и 194 стендовых докладов. Всего на конференции были представлены 262 доклада более 300 авторов. В работе конференции приняли участие ученые и специалисты Италии, Германии, Польши, Азербайджана, Казахстана, Таджикистана и Беларуси. Российские участники были представлены Институтами РАН (Москва, С.-Петербург, Новосибирск, Казань, Томск, Омск, Екатеринбург, Уфа, Тольятти), университетами и научно-исследовательскими институтами (Москва, Казань, Н.Новгород, Иркутск, Саратов, Волгоград, Томск, Уфа, Ярославль), промышленными предприятиями и коммерческими организациями.
Научная программа конференции была составлена так, чтобы показать участникам конференции не только обзор последних достижений нефтехимической науки, но также науки и практики о полимерах. Программа включала два основных блока - полимеры и нефтехимия. Второй блок, в свою очередь, подразделялся на четыре секции: газохимия, процессы и продукты нефтехимии и нефтепереработки, катализаторы нефтехимических процессов и моторные топлива.
Первая пленарная лекция “Умные” полимеры для нефтехимии” академика А.Р. Хохлова и др. (ИНЭОС) была посвящена разработке ряда полимерных систем для нефтедобывающей промышленности. Было рассмотрено несколько примеров использования полимеров. Для решения одной из важнейших проблем, связанной с блокированием водопритоков в нефтяных скважинах, была разработана полимерная система (гель гидрофобно модифицированного полиакриламида), которая сама находит место притока воды внутри скважины и блокирует его, не мешая при этом течению нефти. Для гидроразрыва пласта вместо обычно применяемых для этих целей ПАВ предложено использовать сетку, построенную из гидрофобно модифицированного полиакриламида и мицеллярных цепей, что позволило существенно расширить диапазон температур эксплуатации такой системы (до 100оС). И, наконец, для создания систем направленного транспорта веществ в скважине, например, под действием магнитного поля предложены полимерные микрогели из альгината, в которые включены частицы магнитного наполнителя (напр., магнетита) и вещество, которое необходимо доставить в нужное место скважины.
В пленарной лекции чл.-корр. В.Г. Куличихина (ИНХС РАН) рассмотрены вопросы совмещения расплавов полимеров с наночастицами алмаза и слоистых силикатов, реологическим свойствам предшественников нанокомпозитов, а также морфологическим особенностям наполненных расплавов в условиях течения сдвига. Решение этих фундаментальных проблем переработки расплавов полимеров необходимо для достижения либо функциональных, либо конструкционных свойств получаемых на их основе материалов.
Краткому обзору основных достижений последних лет в области создания многофункциональных фотоуправляемых жидкокристаллических систем, которые проводились в развитие работ Н.А. Платэ по синтезу и всестороннему исследованию жидкокристаллических гребнеобразных полимеров, была посвящена пленарная лекция чл.-корр. В.П. Шибаева (МГУ). Были рассмотрены три типа жидкокристаллических (ЖК) систем – фотохромные хиральные полимеры, композиции ЖК полимеров с низкомолекулярными жидкими кристаллами и фотохромные ЖК композиты пористых пленок полиэтилена с жидкими кристаллами и фотохромными соединениями.
Проф. Э. Дриоли (Университет г. Калабрии, Институт мембранной технологии, Италия) в своей пленарной лекции “Прогресс в мембранном газоразделении в стратегии интенсификации процессов в нефтехимической промышленности” дал анализ современного состояния и перспектив применения мембранных технологий, направленных на экономию сырья и энергии, уменьшения размеров реакторов и оборудования, а также на решение многих экологических проблем. Приведены примеры использования мембран в процессах нефтепереработки, получении водорода и низших олефинов, рассмотрены перспективы мембранных технологий в таких процессах как удаление ароматических соединений из бензинов, получении биотоплив и др.
Ключевой доклад проф. Л.И. Валуева (ИНХС РАН) был посвящен основным подходам к созданию биологически активных полимерных систем, целенаправленно изменяющих свои характеристики при изменении параметров окружающей среды и активно воздействующих на эти параметры по механизму обратной связи. Рассмотрены методы синтеза полимерных носителей, способных избирательно концентрироваться в определенном участке организма. На их основе были созданы универсальные системы для направленного транспорта биологически активных соединений, а также приемы и методы получения полимерных матриц, обеспечивающих не только направленный транспорт иммобилизованных в их объеме соединений, но и защищающих эти соединения от денатурирующего воздействия окружающей среды.
Новые возможности создания высокоэффективных катализаторов для полимеризации олефинов были рассмотрены в ключевом докладе чл.-корр. С.С. Иванчева (Санкт-Петербургский филиал ИК СО РАН) “Постметаллоценовые каталитические системы с повышенной термостабильностью и каталитической активностью”. Автором синтезирован новый класс тетрадентатных титанхлоридных комплексов с салицил-альдиминновыми лигандами, характеризующихся высокой активностью при полимеризации этилена в сочетании с доступностью и термической стабильностью, что составляет значительные перспективы их практического использования.
Экологические проблемы, связанные с утилизацией полимерных отходов, были затронуты в ключевом докладе проф. Е.М. Антипова (ИНХС РАН) “Биодеградируемые полимеры: структура и свойства”. Полимеры этого типа, например, поли(b -гидроксибутираты (ПГБ), получаемые под влиянием микроорганизмов (бактерий), обладают, помимо способности быстро деградировать, высокой биосовместимостью, гидрофобностью и особыми оптическими, мембранными и пьезоэлектрическими свойствами. Автором приведен пример решения технологической проблемы получения изделий из ПГБ, которая связана с близостью температур плавления и деструкции этого полимера.
Ключевой доклад проф. Е.Ш. Финкельштейна и др. (ИНХС РАН) “Метатезисная и аддитивная полимеризация кремнийсодержащих норборненов” был посвящен синтезу кремнийсодержащих норборненов и процессам их полимеризации, протекающим по разным механизмам и с использованием различных каталитических систем. Показано, что активность норборненов в полимеризации зависит от строения, количества и пространственного положения кремнийсодержащих заместителей. Среди путей квалифицированного использования кремнийсодержащих полинорборненов весьма перспективно получение на их основе мембранных материалов, обладающих высокой и селективной газопроницаемостью по отношению к легким и углеводородным газам. Установлен характер корреляций “структура-свойства”, т.е. показано, что проницаемость и селективность зависят от типа основной цепи полинорборненов, а также от наличия и количества Me3Si-групп в каждом мономерном звене.
Последние достижения в области контролируемого синтеза макромолекул в условиях радикального инициирования обсуждались в ключевом докладе чл.-корр. Д.Ф. Гришина (НИИ химии Нижегородского госуниверситета) “Контролируемый синтез полимеров: достижения и перспективы развития”. Рассмотрены основные способы проведения полимеризации в режиме “живых” цепей с участием металлокомплексов переходных металлов в условиях радикального инициирования. Проанализированы возможности применения металлокомплексов не только в качестве регуляторов молекулярно-массовых характеристик, но и микроструктуры гомо- и сополимеров. Проведена оценка перспективы развития мирового рынка полимерных материалов, синтезированных в условиях контролируемой радикальной гомо- и сополимеризации на ближайшие годы.
Ключевой доклад проф. Р.В. Тальрозе (ИНХС РАН) “Организация наночастиц, контролируемая полимерной матрицей” был посвящен важной проблеме получения наноразмерных кластеров и частиц для электронных и оптических материалов. В докладе были продемонстрированы новые подходы к синтезу организованных массивов неорганических наночастиц при использовании жидкокристаллических полимеров в качестве матриц для контроля их организации и ориентации. В качестве примеров рассмотрены квантовые точки селенида и сульфида кадмия, имеющие наноразмерный диапазон частиц, которые при помещении в полимерную матрицу проявляют квантово-размерные эффекты, например, эффективно люминесцируют в практически важной оптической области спектра, с максимумом длины волны люминесценции, зависящем от размера наночастиц.
Теоретические вопросы изучения упорядоченных полимерных структур с целью получения и исследования свойств новых материалов были рассмотрены А.Д. Литмановичем и др. (ИНХС РАН) и Я.В. Кудрявцевым и др. (ИНХС РАН). Проблемам создания нанокомпозитов было уделено внимание в докладе В.А. Герасина и др. (ИНХС РАН). Использованию полимеров в качестве мембранных материалов были посвящены доклады В.С. Хотимского и др. (ИНХС РАН) и А.Ю. Алентьева и др. (МГУ, химфак, ИНХС РАН).
В пленарной лекции В. Кайма (Институт технической и макромолекулярной химии Университета Аахена, Германия) “Переход сырья от горючих ископаемых к биомассе” была рассмотрена тенденция замены углеродсодержащих источников сырья (нефть и газ), дающих в настоящее время около 90% химической продукции, на возобновляемые источники, такие как биомасса. В то же время нефть и газ, обеспечивая основу энергетики, производят лишь 5-10% нефтепродуктов. В связи с этим необходимо создавать и развивать технологии переработки лигниноцеллюлозы и древесных остатков, а также возродить газификацию и ожижение угля.
В пленарной лекции Й. Корфа (Компания Ланксесс, Германия) обсуждались проблемы развития химии и технологии производства современных смазочных материалов и присадок. Рассмотрены наиболее актуальные задачи в этой области, такие как увеличение производства и повышение эффективности, изменения в химии и технологии переработки базовых масел, экологические аспекты, цена и другие коммерческие вопросы. Перечислены наиболее важные области применения смазочных материалов: индустриальные и гидравлические масла, металлообработка, ингибиторы коррозии, смазки.
Пленарная лекция С.Н. Хаджиева (ИНХС РАН) “Современные технологии глубокой комплексной переработки углеводородного сырья” была посвящена проблемам развития и использования на отечественных нефтеперерабатывающих заводах высокоэффективных технологий переработки нефти, позволяющих повысить ее глубину до 80-90%, при этом, естественно, основное внимание было уделено созданным в нашей стране методам переработки тяжелых нефтяных остатков.
Эта же важная и актуальная тема для нашей страны обсуждалась в пленарной лекции В.М. Капустина (ОАО ВНИПИнефть), посвященном развитию российской нефтепереработки и нефтехимии в условиях мирового финансового кризиса. Был дан анализ современного состояния переработки нефти в России, которое характеризуется в настоящее время снижением капитализации и сокращением инвестиционной деятельности нефтяных компаний и повышением роли государства в нефтяной промышленности. Рассмотрены стратегические задачи развития нефтепереработки в России на долгосрочный период, предусматривающие увеличение глубины переработки нефти, повышение качества нефтепродуктов, снижение экологической нагрузки и уменьшение энергоемкости нефтеперерабатывающих процессов.
На секции Газохимии в ключевом докладе проф. В.И. Савченко и др. (ИПХФ РАН) “Разработка современных процессов газохимии и нефтехимии на основе фундаментальных исследований в области химической физики” были представлены результаты созданных технологий таких важных процессов как утилизация попутных и нефтезаводских газов, переработка метан-этановых смесей в формальдегид, предреформинга попутного нефтяного газа с получением синтез-газа без сажеобразования и закоксовывания катализаторов. Проведена модернизация и созданы катализаторы процессов получения основ синтетических масел, полимерных материалов с новым комплексом свойств, а также мембранно-каталитического процесса дегидрирования легких алканов с получением олефинов. Для большинства процессов осуществлено их апробирование на модельных и опытных установках, проведена технико-экономическая оценка и коммерциализация.
В докладе д.х.н. Н.В. Колесниченко (ИНХС РАН) “Получение низших олефинов на базе природного газа” были рассмотрены альтернативные пиролизу нефтяных фракций процессы синтеза олефинов из природного газа через синтез-газ с последующей конверсией его в метанол и/или диметиловый эфир (ДМЭ). В отличие от ряда зарубежных фирм, где получение низших олефинов осуществляют через метанол, в ИНХС разработан процесс и катализатор для синтеза олефинов через ДМЭ. Преимуществами этого способа являются снижение теплового эффекта на стадии синтеза олефинов из ДМЭ и проведение процесса при более низкой температуре по сравнению с “метанольным” синтезом.
В устном докладе В.В. Пашкова (Институт проблем переработки углеводородов СО РАН) приведены термодинамические расчеты и экспериментальные исследования каталитического совместного превращения метана и высших алканов с получением парафинов изо-строения и ароматических углеводородов.
В сообщение проф. И.А. Ревельского (МГУ, химфак) предложен новый подход к контролю качества продуктов нефтепереработки – одновременное определение суммарного содержания F-, Cl-, Br-, S- и Р—органических соединений, который позволяет проводить анализы при содержании этих элементов на уровне ppm.
На секции "Процессы и продукты нефтехимии и нефтепереработки" в ключевом докладе М.И. Левинбука (ОАО “Московский НПЗ) рассмотрен перспективный способ получения пропилена, как одного из наиболее востребованных низших олефинов, путем дегидрирования пропан-бутановой фракции. Реализация этого процесса позволит увеличить производство полипропилена до 150 тыс. тонн в год.
Другой ключевой доклад чл.-корр. А.Г. Дедова (РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, ИНХС РАН) “Место метана в сырьевой базе нефтехимии” был посвящен обзору современного состояния по переработке метана, где только 5-10% используется для получения химической продукции, в основном, метанола и аммиака. В связи с растущим интересом к процессу окислительной конденсации метана в продукты органической химии разработаны научные основы технологии переработки метана в этилен с применением эффективных катализаторов на базе редкоземельных элементов, нанесенных на мезопористые аморфные алюмосиликаты.
Интерес вызвали также доклады Л.М. Кустова (ИОХ РАН) “Раскрытие циклов ароматических и нафтеновых углеводородов – новый путь к улучшению качества топлив”, В.Ф. Третьякова (ИНХС РАН) “Получение важнейших нефтехимических продуктов из ненефтяного сырья” и Е.Г. Чепайкина (ИСМАН РАН, ИОНХ РАН) “Каталитическое окисление углеводородов природного газа и попутного газа нефти”.
В ключевом докладе А.С. Носкова (ИК СО РАН) “Современные катализаторы гидропроцессов нефтепереработки” содержался анализ используемых в настоящее время в отечественной нефтепереработке и перспективных катализаторов гидропроцессов (гидроочистка прямогонных дизельных фракций и фракций вторичного происхождения, гидроочистка и гидрокрекинг вакуумного газойля). Обсуждались проблемы приготовления и свойств катализаторов гидрообессеривания, гидродеазотирования и гидрирования полициклических ароматических соединений, а также условия проведения процессов и конструкция установок.
Ключевой доклад проф. Э.А. Караханова (МГУ, химфак) “Новые подходы к созданию наноструктурированных каталитических систем на основе макроциклических рецепторов, дендримеров и гибридных материалов” осветил проблемы создания металлокомплексных катализаторов с привлечением подходов супрамолекулярной химии. Были рассмотрены несколько типов каталитических систем, получаемых на основе макроциклических рецепторов, способных к образованию комплексов “гость-хозяин”, либо наночастиц металлов и дендримеров, образующих регулярные структуры или гибридных материалов за счет химического связывания гетерогенного носителя с растворимыми в воде полимерами. Предложенные подходы позволили разработать эффективные каталитические системы для реакций гидрирования, гидроформилирования и окисления непредельных соединений, гидроксилирования ароматических соединений, фиксации диоксида углерода.
В ключевом докладе проф. М.В. Цодикова (ИНХС РАН, ИОНХ РАН, ИСМАН РАН, ИХФ РАН) представлены результаты по превращению алифатических спиртов, метана, диоксида углерода, уксусной кислоты и глицерина в разветвленные алканы и олефины, являющиеся ценными компонентами моторного топлива, а также в синтез-газ и водород в присутствии наноразмерных катализаторов и мембранно-каталитических систем. Катализаторы содержат в качестве активных компонентов оксиды металлов II, VI – VIII групп периодической системы и редкоземельных элементов, нанесенные на g -Al2O3 и пористые керамические мембраны.
Интересные и перспективные результаты содержались в устных докладах А.С. Белого (ИППУ СО РАН) “Современные российские катализаторы процесса риформинга бензиновых фракций”, З.Р. Исмагилова (ИК СО РАН) “Разработка эффективных наноструктурированных катализаторов конверсии природных и нефтяных попутных газов в ценные химические продукты” и А.А. Дергачева (ИОХ РАН) “Изомеризация н-гексана на Pd-содержащих деалюминированных морденитах. Роль внекаркасного алюминия”.
Ключевой доклад д.х.н. А.Л. Максимова (ИНХС РАН) содержал анализ современного состояния исследований по получению компонентов моторных топлив из растительного сырья, в частности из моно- и полисахаридов. Рассмотрены различные пути химических превращений этих видов сырья, например, на получении из них фурфуралей с последующей их переработкой конденсацией и гидрированием в компоненты моторных топлив. Другой возможный путь превращений основан на модификации полиолов (моносахаридов или их производных, таких как сорбитол, глицерин) с получением кеталей, которые способны совместно со спиртами существенно увеличивать октановое число бензина. Ряд кеталей и ацеталей может быть использован как компонент дизельного топлива.
В другом ключевом докладе П.Е. Матковского (ИПХФ РАН, Татнефтехиминвест-холддинг) обсуждались проблемы рационального использования не нефтяного сырья для нужд транспорта, энергетики и химической продукции в целях освобождения этих отраслей от добычи и переработки нефти и газа, а также с точки зрения экологии. Производство биотоплив первого поколения (биоэтанола и биодизеля) основано на использовании пищевых продуктов, и, хотя в настоящее время их производство составляет около 3 % мировых потребностей в горючем, использование этого вида сырья уже привело к росту цен на продовольствие. В связи с этим разработаны технологии получения жидких биотоплив (биоэтанола, биобутанола, 2,5-диметилфурана и биодизеля) из отходов деревопереработки и сельскохозяйственного производства.
Из устных докладов этой секции интерес вызвали сообщения проф. А.С. Беренблюма (МИТХТ) “Получение моторных топлив из непищевых растительных масел”, в котором обсуждалась проблема получения биотоплив второго поколения (“зеленый дизель”), и Г.В. Eчевского (ИК СО РАН) “Сравнительный анализ путей и способов глубокой переработки нефтяного и газового сырья”.
В устных докладах О.Н. Цветкова (ВНИИ НП) “Современные тенденции в производстве масел” и О.П. Паренаго и др. (ИНХС РАН) “ Механизм формирования и свойства трибоактивных наночастиц сульфидов молибдена” рассмотрены проблемы в области смазочных масел.
Много интересных и многообещающих докладов было представлено и на стендовых сессиях конференции.
Оценивая прошедшую конференцию в целом, следует сказать, что она продемонстрировала высокий уровень фундаментальных и прикладных исследований в таких важных областях, как полимеры, нефте- и газохимия, катализ, нефтепереработка и экология. Несмотря на, казалось бы, такие, весьма далекие области науки, как химия высокомолекулярных соединений и нефтехимия, они очень органично были представлены на прошедшей конференции. Действительно, одной из актуальнейших проблем нефте- и газохимии является получение основных мономеров полимерной промышленности – этилена и пропилена. С другой стороны, достижения полимерной науки позволили предложить ряд эффективных технологий для добычи нефти, разделения нефтепродуктов (мембраны) и решения экологических проблем.
Весьма отрадным было участие в работе конференции большого числа молодых исследователей, аспирантов, студентов и инженеров. Среди награжденных представителей молодого поколения были 6 участников стендовой сессии и 2 автора устных докладов – И.Е. Сахарова (ИНХС РАН) “Трансалкилирование бензола диэтилбензолами” и Л.М. Юнусова (КГТУ) “Применение энергии микроволнового излучения для интенсификации нефтехимических процессов”.
Прошедшая конференция, несомненно, способствовала повышению уровня информационного обмена в области науки о полимерах, нефтехимии, нефтепереработки, угле- и газохимии, обобщению накопленных результатов и анализа тенденций по приоритетным направлениям данной научной области, вовлечения в эти работы молодых ученых и инженеров-технологов, а также укреплению научных, производственных и коммерческих контактов ее участников. Важность прошедшей конференции еще обусловлена тем, что для модернизации российской промышленности необходимо перейти от сырьевой эксплуатации природных ресурсов к их глубокой переработке, то есть преимущественно от экспорта остродефицитного сырья к отечественным разработкам и созданию высокотехнологического наукоемкого производства широкой гаммы продукции на основе органического сырья.
Среди решений конференции следует отметить необходимость организации следующей встречи в 2013 г. и рекомендацию опубликовать наиболее интересные сообщения в ближайших номерах журнала “Нефтехимия”.
О.П. Паренаго, Т.В. Соболева
Выполнено исследование каталитических свойств четырех серий ферросфер с содержанием железа 25-65 мас. % в процессе окислительной димеризации метана при температурах 600–750 °С, в составе реакционной смеси CH4:O2:N2 -
82:9:9 об. %. 
Место проведения