2.6 Степень распространенности технологий, которые предполагается развивать в рамках технологической платформы
Группа технологий
|
Степень распространенности в настоящее время
|
Процессы и катализаторы переработки тяжелых нефтей и нефтяных фракций
|
Потребность высокая, распространены технологии средней или невысокой эффективности
|
Получение экологически чистых моторных топлив и сырья для нефтехимии.
|
Тенденция к широкому распространению в связи с ужесточением экологических требований к топливам в развитых и развивающихся странах
|
Процессы переработки природного и попутного газа
|
Получают развитие как альтернатива технологиям переработки нефти. Наиболее распространены технологии, базирующиеся на выделение газов С2-С4 и их переработке. Началось внедрение технологий «газ в топлива» и «газ в олефины»
|
Процессы и катализаторы производства мономеров для нефтехимии
|
Широкое распространение в качестве базовых технологий получения сырья для нефтехимии и промышленности органического синтеза, получения полимеров
|
Катализаторы и процессы получения водорода и синтез-газа
|
Широкое распространение, благодаря высокому спросу на водород в азотной промышленности и нефтепереработке
|
Процессы и катализаторы производства полимерных материалов, в том числе для экстремальных условий и производства композиционных материалов
|
Широкое распространение, благодаря высокому спросу на полимерные материалы
|
Катализаторы и энергосберегающие процессы в азотной промышленности
|
Широкое распространение, благодаря ключевой роли азотной промышленности в связывании азота и получении удобрений, азотсодержащих веществ
|
Процессы и катализаторы нефтехимического основного и тонкого органического синтеза
|
Широкое распространение, благодаря диверсификации нефтехимических и химических производств, существенному расширению ассортимента продукции
|
2.7 Сопоставление технологий, которые предполагается развивать в рамках технологической платформы, с основными альтернативами
Следует отметить, что предлагаемое технологии, развиваемые в рамках платформы направлены либо на замену зарубежных технологий и продуктов (по отношению к катализаторам гидропроцессов, реализуемых на российских НПЗ, или катализаторов крекинга и риформинга), либо на внедрение принципиально новых технологий. Именно для последних целесообразно провести сравнение с имеющимися альтернативами.
Принципиально новым подходом к технологии переработки тяжелой нефти в США и Канаде является фактический перенос процессов глубокой переработки нефти (на базе установки коксования - флюид-кокинг с получением синтетической нефти SCO) с НПЗ непосредственно на месторождения, что позволит использовать весь потенциал действующих НПЗ при переработке данных нефтей. Далее следует подготовка 5–6 типов смесей (рис. 11) битуминозной нефти с продуктами облагораживания данной нефти (битума и SCO) и строительство отдельных нефтепроводов для транспортировки той или иной смеси сырья, с целью их углубленной переработки при существующих конфигурациях установок НПЗ без значительных модернизаций. Это позволит существенно минимизировать капитальные затраты и время при переходе НПЗ США на переработку тяжелой канадской нефти. Окончание строительства всей инфраструктуры добычи, транспортировки и переработки битуминозной канадской нефти в США в объеме 120–150 млн т/год ожидается к 2013–2015 годам, что позволит Соединенным Штатам снизить мировые цены на нефть за счет исключения из собственного импорта до 120–150 млн т/год нефти из стран Персидского залива.
Рис. 10. Схема процессов для переработки битуминозной нефти в синтетическую
нефть улучшенного качества (SSP)
Рис.11. Три существующих типа НПЗ в США с действующей конфигурацией технологических установок для переработки различных марок смесей битуминозной нефти с SCO или легких конденсатов
Следует отметить, что центральную роль в данном процессе играют технологии, альтернативные предлагаемым в проекте. Не смотря на развитие технологий гидрокрекинга в последние 20 лет их использование для тяжелого сырья имеет ряд недостатков. В случае переработки тяжелого сырья гидрокрекинг сырья, содержащего значительное количество гетеро- и металлоорганических соединений проводят в две и более ступени. При гидрокрекинге нефтяных остатков исходное сырье необходимо подвергнуть гидродеасфальтизации и гидрометаллизации. В ряде случаев используется процесс удаления асфальтенов с помощью растворителя. На сегодняшний день наиболее эффективные из реализованных в промышленности процессов переработки тяжелых остатков проводятся при высоких давлениях (выше 120 атм.) в трехфазном кипящем слое с взвешенным катализатором. Примерами таких процессов, которые можно рассматривать как аналоги предлагаемой технологии переработки тяжелых нефтей, являются процессы H-oil и LC-Fining. Указанные процессы уступают предлагаемому к реализации в рамках платформы как по используемому давлении, так и по выходу легких продуктов и средних дистиллятов. Они требуют больших капитальных вложений вследствие высокого давления или дают не очень качественные продукты. Процессы эти очень дорогостоящие, неэффективные и для очень тяжелых нефтей и битумов малоэффективны. Целесообразность применения этих методов тем проблематичнее, чем больше в нефти содержание гетероорганических металлсодержащих компонентов и они не решают задачи извлечения металлов. Не высока эффективность и термических процессов переработки остатков, в результате использования которых образуется значительное количество крекинг-остатка при невысоких выходах продуктов.
Степень деструкции сырья (глубина превращения) в разрабатываемой технологии превышает или соответствует показателям зарубежных аналогов. Так, выход остатка (фракции выше 520°С) в процессе гидроконверсии существенно ниже (около 8% )по сравнению с процессами H-oil и LC-fining, выход остатка в которых составляет 25-31 %. Давление в разработанном нами процессе почти в два раза ниже, по сравнению с зарубежными аналогами. Общим недостатком зарубежных аналогов является проблема утилизации вакуумного остатка и отсутствие технологического решения по регенерации прекурсора.
Главное преимущество предлагаемой технологии – это практически безостаточная переработка тяжелого нефтяного сырья, так как вакуумный остаток направляется на окислительную регенерацию каталитического компонента с одновременным получением тепловой энергии и извлечением металлов в виде зольного концентрата. Продукты реакции в вакуумной колонне отделяются от непревращенной части сырья (условно принимается фракция, выкипающая выше 520 0С), частиц катализатора и металлов, содержащихся в исходном сырье. Все они концентрируются в остатке вакуумной колонны. Часть вакуумного остатка рециклизирует в процесс для повышения конверсии сырья, а до10% остатка (в расчете на исходное сырье) выводится для удаления тяжелых металлов с одновременной регенерацией прекурсора катализатора. Суть регенерации заключается в сжигании остатка с получением зольного концентрата металлов, из которого известным методом - аммиачно-карбонатной обработкой выщелачивается катализатор в виде исходного прекурсора и возвращается на начальную стадию процесса. Зола с тяжелыми металлами используется в качестве сырья для извлечения металлов (V, Ni и др.). Таким образом, в процессе применяется регенерируемый прекурсор катализатора. В условиях стабильного режима при конверсии 90 % и кратности рециркуляции 0,30 из системы выводится максимально до 10 % от сырья в виде вакуумного остатка. Эти показатели свидетельствуют о существенных технологических и экономических преимуществах и достоинствах разработанной технологии процесса гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья по сравнению с другими вариантами установок гидрокрекинга и гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья.
Таким образом, по суммарным экономическим и экологическим характеристикам разработанная технология превосходит все известные нам аналогичные способы переработки тяжелого нефтяного сырья.
Гидрогенизационная переработка тяжелых остатков (сларри реактора)
Таблица 4.1.
-
Показатели
|
H-oil
HRI
|
EST
Снам Прожетти
Италия
|
LC- fining
АББ Луммус
США
|
Head-waters Inc.
(HC)3 США
|
Гидроконверсия
ИНХС РАН
РФ
|
Условия процесса:
|
|
|
|
|
|
- давление, МПа
|
10,0-20,0
|
9,7-24,0
|
9,7-24,0
|
14,0
|
6,0-8,0
|
- температура, °С
|
440
|
385-450
|
385-450
|
420-445
|
420-450 0С
|
Плотность сырья, кг/м3
|
992-1023
|
983-1039
|
983-1039
|
Гудрон, битум
|
980-1100
|
Содержание серы, % масс.
|
3,4-3,8
|
4,9
|
4,9
|
Нет данных
|
2,0-5,0
|
Выход фракций, % масс.
|
|
|
|
|
- г а з
|
3,2
|
12,0
|
1,7
|
7,0
|
- бензиновая
|
15,5
|
3,0
|
16,5
|
12,3
|
- дизельная
|
19,0
|
35,0
|
17,0
|
41,5
|
- вакуумный газойль
|
31,3
|
39,0
|
39,0
|
30,8
|
-вакуумный остаток
|
31,0
Остаточное топливо
|
11,0
Остаточное топливо
|
25,8
Топливо, битум
|
более 5%
на местные нужды
|
8,4
Извлечение металлов,
производство Н2
|
Конверсия, %масс
|
80
|
до 90
|
до 90
|
до 95
|
Более 90
|
Размеры частиц катализатора, мк
|
>40
|
>20
|
>20
|
Наноразмерный
(нет данных)
|
0,02-0,9
|
Катализатор
|
Постоянная
догрузка и выгрузка
|
Циркулирующий катализатор (суспензия)
Частичный вывод с вакуумным остатком
|
Циркулирующий
с регенерацией
|
Еще один процесс, который на современном этапе развития нефтеперерабатывающей промышленности сохраняет особое значение – каталитический крекинг. Этот процесс позволяет перерабатывать различные нефтяные фракции, в том числе тяжелые дистилляты, в светлые нефтепродукты, пригодные для широкого использования. Современный каталитический крекинг позволяет повысить глубину переработки нефти за счет выработки компонентов высокооктанового бензина, дизельного топлива, бутан-бутиленовой и пропан-пропиленовой фракций, а так же сухого газа. В мире основные технологии крекинга: технология фирмы UOP с лифт-реактором (выход бензина 50%, газов 16%); технология BARCO-UOP Millisecond (MSCC) с ультракоротким временем контакта, технологии фирм UOP (RCC), Stone and Webster и R2R (IFP) для переработки остаточного сырья и др. характеризуются различной гибкостью по сырью. Переработка более тяжелого сырья достигается за счет усовершенстования и увеличения активности и устойчивости катализаторов, уменьшению времени контакта, усовершенствования регенерационной системы и конструкции реактора. В РФ комплексы глубокой переработки нефти Г-43-107 и КТ-1 с использованием микросферического катализатора и лифт-реактором построены на Буpгасском НХК в Болгаpии, и в странах СНГ и Балтии (г.г. Москва, Грозный, Баку, Лисичанск, Уфа, Павлодар, Мажекяй, Омск). Предполагается, что совершенствование катализатора данного процесса и имеющихся в РФ отечественных установок (улучшение конструкции узла распыла сырья. оптимизация разгонного участка регенератора, формирование нескольких точек подачи сырья, рисайкла и низкосортных продуктов, варьирование диаметра реактора по высоте с учетом конкретных требований, применение эффективного баллистического сепаратора и улучшение отпарной зоны реактора, реализация современной системы рекуперации энергии газов регенерации и др.), уменьшение времени контакта позволят обеспечить достижение выходов и качества продуктов на уровне конкурентов.
Для производства выскооктанового компонента бензинов – алкилата, традиционная технология предусматривает применение в качестве фтористого водорода или серной кислоты, что создает чрезвычайно серьезные экологические и эксплуатационные проблемы: образование кислых отходов и газов, требующих специальных блоков их нейтрализации и регенерации, коррозия оборудования, что повышает вероятность техногенной катастрофы. Изложенные проблемы обусловили многолетние (более 70 лет) исследования, направленные на создание процесса алкилирования с применением экологически безопасных твёрдых гетерогенных катализаторов в ведущих научных центрах мира, в том числе в институтах РАН. В настоящее время имеются демонстрационные установки фирм Haldor Topsoe совместно с Kellog Co. в Дании (процесс “ FBA ”), UOP в США (процесс “Alkylene”), а также Albemarle Cataysts совместно с Lummus на НПЗ фирмы Neste Oil в Финляндии (процесс “AlkyClean”). Испытываемые ими технологии несовершенны, так как на используемых гетерогенных катализаторах для поддержания постоянной активности вводятся «суперкислоты» - хлористый алюминий (процесс “Alkylene”), трифторметансульфоновая кислота СF3SO3H на носителе (процесс “FBA”), что в конечном итоге требует защиты оборудования от возможной коррозии. В процессе “AlkyClean” для поддержания постоянной активности катализатора предлагается частая (практически ежечасовая) регенерация катализатора водородом, растворенным в изобутане в режиме опыта и еженедельная - в более жестком режиме одним водородом. Такой короткоцикловый вариант довольно громоздок и ненадежен.
Альтернативными технологиями переработки природного и попутного газа могут служить технологии получения углеводородов по Фишеру-Тропшу, переработки метанола в олефины или бензины. Технология Фишера-Тропша позволяет получать в зависимости от используемой технологии смеси парафинов с олефинами или линейные парафины нормального строения (ваксы), переработка которых требует комплексной схемы производства. Реализованные в настоящее время технологии фирм Sasol и Shell недостаточно производительны и требуют существенно больших инвестиций по сравнению с процессами превращения оксигенатов в углеводороды. Технология получения углеводородов из синтез-газа значительно менее производительна, чем процессы получения метанола или диметилового эфира. Предлагаемые к реализации технологии превращения оксигенатов в бензины позволяет в зависимости от используемого катализатора не только получать существенно лучший по качеству высокооктановый бензин, не содержащий дурола; аналог газового конденсата или прямогонного бензина для транспортировки вместе с нефтью. Существенно также, что предлагаемые к реализации технологии обладают преимуществом перед известным процессом фирмы Mobil. Диметиловый эфир содержит в своем составе в два раза больше атомов углерода, чем метанол, что ведет к уменьшению размеров оборудования. Благодаря меньшему тепловыделению и благодаря снижению количества воды в реакционной среде срок службы катализатора ZSM-5, используемого при получении бензина из ДМЭ, больше, чем в Mobil- процессе. Энергозатраты при его осуществлении на ~ 15- 20% ниже, чем при получении бензина из синтез-газа через метанол. При этом бензин, получаемый из синтез-газа через ДМЭ, имеет столь же высокое качество, как и бензин Mobil- процесса.
Ведущие западные нефтегазовые компании начали широкомасштабные инвестиции в принципиально новое направление производства сырья для нефтехимии - олефинов С2-С4 из природного газа. К настоящему времени эти процессы, разрабатываемые в течение последних 20 лет целым рядом фирм (Mobil Oil Corporation, Exxon Mobil Corporation, UOP, Hydro Norsk и др.), доведены до коммерческого использования и сегодня активно внедряются в промышленность: с 2006 г. крупный завод работает в Нигерии, строительство заводов ведется в Бельгии и Китае, Ближнем Востоке. Методы превращения природного газа в низшие олефины через диметиловый эфир, получаемый дегидратацией метанола, разрабатываются фирмой Lurgi (совместно с MG Technologies AG, Metallgesellschaft AG, Sud-Chemie AG) и компанией Van Dijik Technologies. Процессы получения низших олефинов из природного газа через стадию прямого синтеза диметилового эфира из СО/Н2 разрабатываются японской фирмой JGC Corporation, Предлагаемые в к реализации в рамках платформы технологии основаны на отечественных разработках и не уступают указанным процессам. Разработанный в ИНХС РАН катализатор позволил впервые осуществить синтез низших олефинов из чистого диметилового эфира со столь же высоким выходом, что и в коммерческих «метанольных» процессах (в процессах фирм UOP (Norsk Hydro и Lurgi), причем при более низкой температуре и с применением более стабильного катализатора. Существенным ее преимуществом является возможность получения в зависимости от требований рынка большего количества пропилена и этилена. Основными конкурентными технологиями по отношению к этому процессу являются традиционные технологии пиролиза углеводородов. Существенно, что в данном случае реальную конкуренцию может составить лишь технология пиролиза нафты и сжиженных углеводородных газов, в которой на 1 т сырья получается 34-41% этилена и 15 -17% пропилена, а также высшие углеводороды. При пиролизе этана, выделяемого из природного газа, пропилена практически образуется. Последнее 15 лет спрос на пропилен растет существенно быстрее, чем на этилен 5% против 2,9-3,4%), что делает, в особенности с учетом роста доли этана как сырья, пиролиз не достаточным, для производство сырья для нефтехимии и требует использования дополнительных методов получения пропилена, прежде всего дегидрирование пропана (UOP, AB Lummus Global, разработки в рамках данной технологической платформы), метатезис (AB Lummus Global). Причем темпы роста объема производства по новым технологиям составляют 22,4% против 2,5% за счет пиролиза. Следует также учесть высокую стоимость производства этилена из этана в России из-за необходимости создания мощностей выделения и транспортировки и высоких капитальных затрат.
Существенно преимущество имеют и подходы, предлагаемые к реализации в рамках платформы для синтеза других мономеров и полимеров. Так, обычно бутен-1 получают путем димеризации этилена на системе Ti(OR)4-AlR3 в среде углеводородных растворителей. В этом процессе наряду с бутеном-1 образуется значительное количество полиэтилена, в результате чего происходит зарастание полиэтиленом стенок реактора и линий подачи этилена, Ti(OR)4 и AlR3 в реактор, нарушается теплообмен. Это повышает удельный расход этилена, нарушает стабильность работы установки, обуславливает необходимость периодической ручной очистки реактора от полимера, приводит к образованию твердых отходов. В рамках разрабатываемой технологии найден комплекс новых технических решений, позволивших полностью устранить полимерообразование, повысить селективность процесса (за счет уменьшения выхода С6 -С8 олефинов) и упростить его технологическое оформление. Димеризация этилена в бутен-1 протекает в мягких технологически благоприятных условиях (40-80 0С, 0,3-2 МПа).
В настоящее время в полимеризационных и нефтехимических процессах (олигомеризация, алкилирование, гидрирование, эпоксидирование и др.) все более широко используются высшие альфа-олефины. При этом, для получения разветвленных продуктов с новыми свойствами вызывает интерес получение изомерных олефинов. Участниками платформы разработан процесс изомеризации олефинов под действием каталитической системы Zr(OCOC17H35)2 - (C2H5)nAlCl3-n (n = 1.0, 1.5). Выявлены условия осуществления процесса, при которых 100% конверсия децена-1 достигается в течение 5 минут.
Технология получения изомерных альфа-олефинов основана на одновременном получении биодизельного топлива, глицерина, децена-1 и других олефинов из растительных масел низкой пищевой ценности. Метиловые эфиры упомянутых ненасыщенных кислот в этом процессе получают на первой стадии путем кислотной (H2SO4) или щелочной (NaOH, KOH) переэтерификации растительных масел низкой пищевой ценности (хлопкового, рапсового, соевого) метанолом с получением биодизельного топлива и глицерина. Метатезис продуктов, получаемых на первой стадии процесса проводится под действием доступных высокоактивных и высокопроизводительных каталитических систем, включающих WCl6 и SnR4 или AlR3 при температурах 60-120 оС и давлении этилена до 20 ат с образованием целевых продуктов (децена-1 и других высших олефинов). Обоснована возможность осуществления процесса переэтерификации в непрерывном режиме в разработанном нами миниатюрном турбулентном трубчато-щелевом реакторе идеального вытеснения непрерывного действия при временах пребывания до 10-ти минут.
Новая технология получения ненасыщенных, гидрированных и ароматизированных олиго-альфа-олефиновых основ синтетических масел. Предполагает проведение олигомеризации индивидуальных и смесей альфа-олефинов С3 - С14 или олефинов из олефинсодержащего сырья сложного состава осуществляется под действием оригинальных высокоэффективных растворимых катионных алюминийорганических катализаторов в высокопроизводительном (до 100 т продукта с м3 реакционного объема в час) трубчато-щелевом реакторе в авто- или изотермическом режиме при температурах 40-150 °С и давлениях до 0,8 МПа. Получаемые в рассматриваемом процессе бесцветные продукты представляют собой высокоразветвлённые углеводороды с невысокой молекулярной массой (250-2000), узким молекулярно-массовым распределением (Мw /Мn = 1,01-1,40) и содержат одну (три- или тетразамещённую) двойную связь в молекуле. Обоснована возможность блокировки двойной связи в молекулах олигомеров ароматическим фрагментом в процессе олигомеризации альфа-олефинов, что резко повышает термоокислительную стабильность получаемых продуктов. Узкие фракции негидрированных, гидрированных и ароматизированных продуктов характеризуются низкой температурой застывания, низкой летучестью и высоким индексом вязкости. Предполагается также реализовать стадию гидрирования ненасыщенных олигомеров альфа-олефинов на высокоактивном палладиевом катализаторе при 100-2000 С и давлениях до 3 МПа.
Новой и конкуернтоспособной является технология получения полиакрилонитрильных (ПАН) волокон. В России в настоящее время действуют производства по выпуску ПАН по устаревшей технологии – путем радикальной сополимеризации акрилонитрила с метилакрилатом и итаконовой кислотой в водных растворах роданида натрия. Для растворения полимера применяется раствор роданида натрия, содержащий 51% соли. Меньшая или большая концентрация роданида увеличивает вязкость прядильных растворов. Растворы роданида натрия стабильны, но вызывают сильную коррозию металлов и в первую очередь железа. Применение водных солей роданида натрия в технологии прядильного раствора ПАН сопряжено с рядом негативных моментов. Это, во-первых, сложная и многостадийная регенерация отработанного растворителя; во-вторых, повышенная коррозийность оборудования, что требует соответствующего аппаратурного оформления, в-третьих, неидеальные санитарно-гигиенические условия труда: работа с NaSCN приводит к кожным заболеваниям и заболеваниям внутренних органов, большие энергетические затраты. Невысокое качество волокна не позволяет получать на его основе высококачественных углеродных волокон. Кроме того, существует проблема замены итаконовой кислоты, импортируемой из-за рубежа, на другой сомономер, выпускаемый российской промышленностью. В развитых странах ПАН волокно получают в органических растворителях, преимущественно в диметилформамиде (ДМФА). Судя по публикациям, продолжаются интенсивные исследования, направленные на получение ПАН с регулируемыми характеристиками (ММР, состав сополимера и др.). В рамках платформы предполагается разработать технологии процессов сополимеризации акрилонитрила с различными мономерами методами радикальной полимеризации, в том числе контролируемой, а также ионной, позволяющей получать полимер с узким молекулярно-массовым распределением.
Технология получения полимерных нанокомпозитов на основе полиэпоксидов, полиуретанов, полиметилметакрилата при введении в их состав сверхмалых количеств предварительно диспергированных углеродных нанотрубок (менее 0,01 вес. %) с получением материалов с повышенными в 2-2,5 раза прочностью и модулем упругости по сравнению с исходными полимерами не имеет полноценных аналогов в миер. Введение таких количеств УНТ не приводит к существенному удорожанию материалов. Технология получения наномодифицированных связующих отличается от существующей введением в технологическую цепочку ультразвуковой установки для диспергирования углеродных материалов в жидкой среде (например, в отвердителе), что необходимо для равномерного распределения наночастиц в полимерной матрице и, соответственно, получения максимального эффекта от их введения. Технология позволяет получать нанокомпозиты, которые могут быть использованы в качестве связующих для производства полимерных композиционных материалов с различными наполнителями – органическими (углеволокно, углеткань и др.), неорганическими (стекловолокно, стеклоткани и др.), гибридными (органо-неорганические наполнители).
Оригинальным для реализации представляется метод фронтальной сополимеризации для синтеза стирола и полиметилакрилата. В ее основу заложен физический принцип теплового самораспространения волны, согласно которому экзотермическая полимеризация может протекать в относительно тонком слое вещества, самораспространяющемся с определенной скоростью по реакционному объему вследствие теплопроводности. Технология позволяет с высокой эффективностью получать полистирол и полиметилметакрилат и изделия на их основе (сцинтилляторы, световодовы, концентраторы световой энергии). Развиты научные и инженерные решения для обеспечения устойчивости работы реакторов фронтальной полимеризации в оптимальных режимах. Фронтальная полимеризация обладает следующими преимуществами по сравнению с существующими технологиями, поскольку позволяет:
Увеличить производительность процесса получения полимеров широкого назначения в десятки раз, а полимеров для специальных изделий, например, для производства пластмассовых сцинтилляторов и концентраторов световой энергии, более чем в 100 раз.
Существенно снизить энергозатраты (для ряда изделий почти в 1000 раз).
Обеспечить полное отсутствие отходов.
Получать особочистые полимеры и изделия с оптическими свойствами на их основе.
Обеспечить экологическую чистоту производства.
В настоящее время среди географических рынков наибольшую долю потребления полимерных композиционных материалов (ПКМ) занимает рынок Северной Америки с долей в 36,2%. Лидерами потребления ПКМ являются США с долей в 33,7% и Китай – 19%. Рынок композитов по прогнозам будет расти на период до 2013 года со среднегодовыми темпами не ниже 3,3% и к 2013 году составит в стоимостном выражении около $26 млрд. В перспективе наибольшие темпы роста ожидаются в авиастроении и ветроэнергетике. Зарубежные поставщики не считают российский рынок достаточно емким для выхода на него по причине отсутствия спроса, связанного с отставанием развития нормативно-технической базы, регламентирующей порядок и условия применения прогрессивных ПКМ в различных областях деятельности и видах техники.
Фундаментальные исследования в РФ создали все необходимые предпосылки для разработки технологии создания научных основ получения ПКМ на основе связующих, модифицированных малыми добавками наноматериалов, с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Предлагаемая технология позволит без значительного удорожания материалов получать высококачественные ПКМ с различными наполнителями (органическими, неорганическими, гибридными), создать рынок российских ПКМ, ликвидировать отставание в потреблении ПКМ. Технология с использованием препрегов позволяет улучшить ряд важных эксплуатационных характеристик ПКМ, особенно, в случае производства крупногабаритных гибридизованных изделий: монолитность, трещиностойкость, ударопрочность, вязкость разрушения. Предлагаемая для практического использования препреговая бинарная технология производства изделий из полимерных композиционных материалов обладает высокой наукоёмкостью. Однако сами процессы изготовления и переработки препрегов РНК в изделия существенно облегчаются. Эта технология в наибольшей степени способствует специализации предприятий в производстве изделий из ПКМ. Возможно создание одного централизованного предприятия по производству долгоживущих препрегов.
Разработанные технология получения растворов фторсодержащих теломеров позволяют преодолеть трудности создания композитов и покрытий на основе промышленного политетрафторэтилена (ПТФЭ), связанные с его нерастворимостью и невозможным применением жидкофазных технологий. Растворы фторсодержащих теломеров могут применяться для пропитки тканей, дерева, асбеста и др., для создания тонких уникальных гидрофобных, стабильных в агрессивной среде, покрытий на развитых поверхностях (силикагели, песок, пропанты, используемые при добычи нефти), деталях сложной конфигурации, там, где невозможно нанесение покрытий из высокомолекулярного ПТФЭ. Дальнейшее развитие исследований с расширением круга телогенов (растворителей) и фтормономеров позволит получать продукты с различными концевыми группами и, соответственно, с необходимыми свойствами конечного продукта, который будет использоваться для получения новых композитов и тонких защитных покрытий на различных материалах и изделиях, применимых в нефтегазовом комплексе при добыче, транспортировке и химической переработке углеводородов.
Для синтеза полиэтиленов высокой, средней и низкой плотности предлагается ряд оригинальных растворимых и гетерогенизированных каталитических систем на основе (π-C5H5)3Zr(σ-C5H5). Разработанные каталитические системы обладают патентной чистотой. Они характеризуются рядом преимуществ, в сравнении с имеющимися зарубежными аналогами, - разработанные каталитические системы обладают самыми высокими показателями каталитической активности (до 2 тонн продукта в расчете на 1 грамм циркония в час). Вторым важным преимуществом новых каталитических систем является гибкость, позволяющая использовать их при производстве практически всего марочного ассортимента полиэтиленов. Продукты, получаемые под действием этих катализаторов, имеют узкое молекулярно-массовое распределение (Mw/Mn = 2.5 – 3.5), что обуславливает хорошие показатели перерабатываемости их на современных экструзионных и литьевых машинах. Диапазон молекулярных масс продуктов изменяется от 10 до 200 тыс. г/моль, причем регулирование в этом диапазоне может легко осуществляться различными методами, Сополимеризация этилена с бутеном-1 или гексеном-1 под действием разработанных каталитических систем позволяет получать полимеры с различной температурой плавления (120 – 137ºС) и степенью кристалличности (22 – 56 %). Это обеспечивает возможность получения с их помощью полиэтиленов высокой (0.94 – 0.97 г/мл), средней (0,92 – 0,94 г/мл) и низкой (0,90 – 0,92 г/мл) плотности. При этом порошки получаемых полиэтиленов характеризуются высокой насыпной плотностью (250-350 г/л) и хорошим гранулометрическим составом.
|
