Международная конференция «Динамические процессы в каталитических структурах»

С 27 октября по 1 ноября 2024 года в Тюмени прошла Международная конференция «Динамические процессы в каталитических структурах». Организатором форума выступил Тюменский государственный университет (ТюмГУ) при поддержке Института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск). В число со-организаторов вошли Центр НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики», ООО «Утокс», АНО Центр «Прямая связь» (Новосибирск). Мероприятие прошло в стенах Школы перспективных исследований ТюмГУ.

Конференция «Динамические процессы в каталитических структурах» (ДПКС 2024) была заявлена впервые, но у ее истока стоят два серьезных события, послужившие мощным фундаментом для появления данного форума. Это конференции «Нестационарные процессы в катализе» и «Структурированные катализаторы и реакторы». Оба эти мероприятия были в свое время посвящены наиболее перспективным направлениям интенсификации каталитических процессов: осуществлению каталитических реакций в искусственно создаваемых нестационарных условиях, а также структурированию катализаторов на различных масштабных уровнях. Конференции «Нестационарные процессы в катализе» были созданы еще в Советском Союзе в 1980-х годах известным ученым, сотрудником ИК СО РАН Ю.Ш. Матросом, с 1990 года они стали международными и проводились не только в России, но также и в США, Канаде и Японии под брендом USPC (Unsteady-State Processes in Catalysis). Мероприятие по структурированным катализаторам и реакторам было впервые проведено в виде семинара «Блочные носители и катализаторы сотовой структуры» в 1995 году под руководством другого выдающегося сотрудника ИК СО РАН З.Р. Исмагилова. Это мероприятие затем переросло в известную международную конференцию ICOSCAR (Intentional Conference On Structured Catalysts And Reactors), которая проводилась, кроме России, еще в Голландии, Италии, Китае, Испании и Германии.

Программный комитет конференции возглавили автор идеи конференции, ведущий научный сотрудник Института катализа СО РАН, д.т.н. А.Н. Загоруйко и ректор Тюменского государственного университета, к.ю.н. И.С. Романчук. В состав Программного комитета вошли известные ученые в области инжиниринга каталитических процессов и представители промышленности из многих городов России, а также зарубежные эксперты. Главой организационного комитета стал Директор Школы Естественных Наук ТюмГУ, к.х.н. А.В. Елышев, координация решения всех организационных вопросов осуществлялась сотрудницей Института катализа СО РАН Т.В. Замулиной.

Генеральный партнер конференции – ПАО «Газпром Нефть» (Санкт-Петербург), партнеры – ООО «РИОС-Инжиниринг», Омск, и ООО "КИНТЕХ ЛАБ" (Москва).

Тематика конференции включает следующие научные направления:

Теоретические аспекты создания и применения структурированных катализаторов и реакторов, а также динамических режимов в каталитических системах

• Нестационарная кинетика каталитических реакций
• Циклические реакции и химические осцилляторы
• Тепло- и массообмен в структурированных каталитических системах
• Гидродинамика потоков в структурированных катализаторах и реакторах
• Специфика течения реакционных потоков при динамическом изменении условий в каталитических структурах
• Современные цифровые методы исследования динамических процессов в каталитических структурах (математическое моделирование, ИИ, машинное обучение, нейронные сети, большие данные)

Структурированные катализаторы и каталитические реакторы на их основе

• Блочные/сотовые катализаторы
• Катализаторы на микроволокнистых носителях
• Катализаторы на основе вспененных носителей и высокопористых ячеистых материалов
• Катализаторы на основе нановолокон и нанотрубок
• Катализаторы на полых микросферических носителях
• Катализаторы на проволочных носителях
• Микрореакторы
• Новые формы гранулированных катализаторов

Нестационарные и динамические процессы в каталитических реакторах

• Процессы на основе целенаправленного использования тепловой нестационарности каталитических систем
• Реверс-процессы
• Процессы на основе целенаправленного использования динамически изменяющегося состава поверхности катализатора и состояния активных компонентов
• Адсорбционно-каталитические и хемосорбционно-каталитические процессы
• Циклические процессы, технологии chemical looping
• Процессы в кипящих и движущихся слоях катализаторов и сорбентов
• Процессы окислительной регенерации катализаторов
• Оптимальное динамическое управление каталитическими процессами в условиях дезактивации катализаторов

При формировании научной программы конференции приоритет был отдан работам, сочетающим, с одной стороны, серьезную научную основу, с другой стороны, ориентацию на решение актуальных практических задач.

В итоге в конференции ДПКС-2024 очно приняли участие 90 человек из 11 городов России (36 организаций), а также участники из Китая, Сирии и Казахстана. Онлайн доклады представили 5 участников, включая двух пленарных лекторов из Великобритании и Мексики. Опубликованы тезисы 9 заочных участников из 4-х городов России и 2-х из Баку (Азербайджан). Аудитория включала представителей академической и отраслевой науки, ВУЗов, промышленных предприятий, частных инновационных компаний. В рамках научной программы было представлено 4 пленарных лекции, 6 ключевых лекций, 42 устных докладов по пяти научным направлениям, 17 стендовых докладов, включая 2 с флэш презентациями.

Научную программу форума открыл директор Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (Москва), чл.-корр. РАН, д.х.н., профессор РАН Антон Максимов. Он представил пленарную лекцию «Эволюция катализатора в каталитическом процессе: от макродинамики к формированию катализаторов в процессе реакции». Философски подойдя к определению катализатора как вещества, ускоряющего химическую реакцию, Антон Львович по сути раскрыл динамическую природу формирования активных центров, что позволяет говорить о еще одном направлении катализа – формировании гетерогенных наноразмерных дисперсных систем in situ непосредственно в реакционной среде. Автор предложил этот подход на последующее обсуждение.

 

Профессор Хорхе Анчейта из Национального политехнического института Мексики, один из ведущих мировых специалистов в области инжиниринга технологий нефтепереработки, в своем выступлении затронул тему динамического моделирования современных процессов гидроочистки тяжелой нефти.

Профессор Вей Ванг, представивший Пекинский Институт химической технологии, в своей лекции осветил вопросы многомасштабного моделирования CFD реакторов с псевдоожиженным слоем катализатора.

В онлайн-режиме с докладом о плазмохимических процессах для прямой фиксации азота из атмосферного воздуха выступил профессор Евгений Ребров из Университета Уорика (Великобритания). В случае успешной разработки этот подход может совершить настоящую революцию в сфере производства азотных удобрений.

Не меньший интерес аудитории вызвали ключевые лекции:

д.х.н. Михаил Синев, ФИЦ химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, «"Решёточный" кислород: термохимия, подвижность, реакционная способность и роль в стационарных и динамических процессах окисления»

к.х.н. Сергей Хайрулин, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, «Блочные катализаторы сотовой структуры для решения актуальных задач защиты окружающей среды»

к.т.н. Надежда Верниковская, Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, «Моделирование динамических процессов в гетерогенных каталитических системах»

д.т.н. Руфат Абиев, Санкт-Петербургский технологический институт (Технический университет), «Микрореакторные технологии – перспективное средство для контролируемого синтеза органических продуктов и получения наноразмерных и субмикронных частиц неорганических материалов»

к.х.н. Владимир Рогожников, Потемкин Д.И., Снытников П.В., Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, «Структурированные катализаторы для приложений водородной энергетики»

к.т.н. Наталия Чумакова, Чумаков Г.А., Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН и Институт математики им. С.Л. Соболева СО РАН, «Язык форм для моделирования нелинейной динамики гетерогенных каталитических реакций»

Исследователи, занимающиеся катализом, уделяют большое внимание нестационарным каталитическим процессам. В качестве причин, вызывающих интерес к этим явлениям, можно назвать, во-первых, то, что многие каталитические процессы нестационарны по своей природе – под воздействием реакционной среды во времени происходит изменение каталитической активности. Во-вторых, оказалось, что в ряде случаев искусственно созданная нестационарность позволяет конструктивно более просто решить вопросы создания оптимальных технологических режимов.

Интерес к структурированным катализаторам неуклонно растет в связи с тем, что уже давно доказаны потенциальные преимущества этого типа катализаторов. На конференции большое внимание было уделено вопросам моделирования и оптимизации структуры реакторов, а также особенностям их эксплуатации. Мероприятие собрало широкий круг экспертов, которые познакомили аудиторию с последними научными данными о разработках структурированных катализаторов и реакторов и применении их в промышленности, представили подробную информацию обо всех аспектах синтеза и применения структурированных катализаторов, таких как материалы, массоперенос, селективность, активность и стабильность, методы приготовления, предвидение каталитических свойств и характеристик. Этот всеобъемлющий обзор актуальных последних достижений обозначил пути развития как жизнеспособного решения интенсификации процессов.

В рамках общей тематики по результатам рецензирования и отбора представленных тезисов были выделены секции, привлекшие особое внимание слушателей: «Импортозамещение в сфере профессионального программного обеспечения для инжиниринга каталитических процессов» и «Разработка и инжиниринг каталитических технологий». Внедрение цифровых инструментов в практику инженерной деятельности и активное их использование давно являются одной из основных тенденций развития промышленных предприятий. Аудиторию привлекли доклады представителей компаний ООО "Центр цифровых технологий", ООО "КИНТЕХ ЛАБ" из Москвы, доцента Национального исследовательского Томского политехнического университета, к.т.н. В.А. Чузлова. По итогам дискуссии была создана межрегиональная рабочая группа по импортозамещению программного обеспечения для инжиниринга каталитических процессов.

Тематику разработки и инжиниринга каталитических технологий удачно представили компании ООО "Экострим" (Москва), ООО «РИОС-Инжиниринг» (Омск), ООО "АРСКА ТЕК" (Санкт-Петербург), а также научные сотрудники Института нефтехимии и катализа УФИЦ РАН (Уфа), и Института катализа СО РАН (Новосибирск).

Высокий интерес делегатов конференции ДПКС вызвал Круглый стол, заседание которого явилось одним из важнейших мероприятий прошедшего форума. Под общим девизом «Инжиниринг каталитических технологий» прошла живая дискуссия по небезразличным для всех специалистов этой области темам, таким как «Курица или яйцо: что первично – катализатор или инженерное решение?» и «Нужны ли наука промышленность друг другу?». Модераторами Круглого стола выступали д.т.н. А.В. Клейменов (ПАО «Газпром Нефть», Санкт-Петербург) и д.т.н. А.Н. Загоруйко (Институт катализа СО РАН, Новосибирск). Участниками Круглого стола предлагались пути решения технологических запросов, схемы общения научных организаций и промышленных компаний. Повестка Круглого стола также включала и обсуждение вопросов импортозамещения в сфере программного обеспечения для инжиниринга каталитических процессов, что явно привлекало аудиторию актуальностью проблемы.

На стендовой сессии были размещены постеры, отразившие всю тематическую направленность мероприятия. Участникам представилась возможность в неформальной обстановке продолжить обсуждение острых и актуальных вопросов, стимулированных заседаниями устных сессий и Круглого стола.

Важным нововведением на конференции ДПКС-2024 стала организация полноценного пресс-центра под руководством Светланы Албаут, итогом работы которого стало около 100 публикаций о конференции в СМИ. Из федеральных СМИ, опубликовавших материалы о конференции, можно отметить ТАСС, «Российскую газету», «Прайм», «Деловой квартал», «Накануне», «Политаналитику», «Комсомольскую правду», «Московский комсомолец», а также отраслевые специализированные издания «Нефтегаз.ру» и «Наука в Сибири».

На закрытии форума была отмечена теплая и дружественная атмосфера конференции, способствующая плодотворной и активной работе, высокий уровень представленных докладов, приятные неформальные мероприятия. Молодым ученым, победителям конкурсов на лучшие устные и стендовые доклады, были вручены дипломы. Было предложено продолжить в будущем проведение такой конференции.

Труды конференции будут опубликованы в Специальном выпуске журнала «Катализ в промышленности».

Более подробную информацию о ДПКС-2024, включая программу и сборник тезисов, можно найти на сайте https://dpcs24.org/

Материал подготовили: А.Н. Загоруйко, Т.В. Замулина
Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, г. Новосибирск
Фото: Бато Дамдинов