ТОМСК, 26 янв – РИА Томск. Одна из разработок химиков Томского госуниверситета (ТГУ) может помочь российской промышленности отказаться от дорогостоящих
иностранных сорбентов для осушения сжатого воздуха и повысить эффективность
проведения этого процесса. Подробности импортозамещающего научного проекта РИА
Томск рассказал кандидат химических наук Евгений Мещеряков.
История проекта
В 2017 году команда ученых из Института "Умные материалы и технологии"
ТГУ получила грант по федеральной целевой программе, посвященной развитию
научно-технологического комплекса России. Проект предполагал разработку
энергосберегающих технологий осушения сжатого воздуха в процессе его
компримирования и подготовки для применения в промышленности.
К химикам ТГУ в этом проекте присоединились ученые Института катализа имени
Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук (ИК СО РАН).
Научные работы велись в течение трех лет при финансовой поддержке
Минобрнауки РФ и завершились в 2020 году. В настоящее время ученые ТГУ
участвуют в различных выставках, демонстрируя свою разработку. Ее внедрение в
производство зависит от промышленных партнеров, которые могут оценить
преимущества томского проекта.
Где используется сжатый воздух
Специалисты машиностроения, медицины, нефтегазовой, энергетической и других
отраслей хорошо знакомы с понятием "сжатый воздух" и проблемами его
применения. Это воздух, находящийся под давлением, которое превышает
атмосферное.
Как указано в открытых источниках, по своей роли в экономике сжатый воздух
находится в одном ряду с электроэнергией, природным газом и водой. По словам
Мещерякова, этот ресурс используют многие предприятия: "Сжатый воздух
подается по специальным линиям, и от него работают различные машины и
механизмы, например, отбойные молотки и так далее".
© РИА Томск. Павел СтефанскийОт сжатого воздуха работают различные механизмы, в том числе отбойные молотки
Собеседник агентства поясняет, что процесс сжатия атмосферного воздуха
называется компримированием. Проблема, с которой сталкивается промышленность
при компримировании, связана с конденсацией водяного пара в трубопроводах и
узлах оборудования, а это, в свою очередь, может привести к коррозии и порче
материала, появлению и росту во влажной среде вредных микроорганизмов.
Ученым ТГУ предстояло найти способ осушения воздуха, который будет
эффективным и к тому же энергосберегающим.
Что предложили химики ТГУ
"С развитием технологий к сжатому
воздуху предъявляются повышенные требования – по чистоте, глубине очистки,
степени осушки. Мы пришли к выводу, что здесь нужна адсорбционная технология с
более эффективными адсорбентами (материалы для осушки) и высококонкурентная
технология их комплексной загрузки в адсорберы (аппараты для осушки)", – рассказывает
Мещеряков.
По этим двух направлениям и двигалась
команда проекта.
© предоставил Евгений Мещеряков.
Для адсорбционной осушки обычно используются цеолиты, а также оксид
алюминия и силикагели. Оксид алюминия имеет ряд преимуществ – относительная
легкость получения, а также доступность сырья и устойчивость во влажной атмосфере.
Благодаря этим свойствам этот сорбент получил "главную роль" в
проекте химиков ТГУ.
Однако у оксида алюминия есть свои минусы – он обладает более низкой
динамической адсорбционной емкостью по парам воды по сравнению с цеолитами,
которая имеет принципиальное значение для осушения сжатого воздуха.
"Функциональность активного оксида алюминия мы повышали за счет
применения новой технологии его получения с модифицированием поверхности
адсорбента ионами щелочных металлов в ходе синтеза. Адсорбент был получен из
продукта центробежной термической активации минерала гидраргиллита (гиббсита)
при его последующей гидратации в щелочной среде и термообработке", – говорит
исследователь.
По его словам, эта технология является оптимальной с точки зрения экологии
производства (дает меньше вредных отходов), себестоимости и качества конечного
продукта.
"В ходе проведенных испытаний разработанного алюмооксидного
адсорбента-осушителя было показано, что по своим адсорбционным характеристикам
(емкость по парам воды) он превосходит не только отечественные, но и ряд
зарубежных промышленных аналогов на основе оксида алюминия, обладает высокой
механической прочностью и стабильностью работы. По итогам проекта было получено
два патента", – поясняет ученый.
Для наиболее эффективного использования полученных адсорбентов в
промышленных условиях ученые разработали еще одну технологию.
© предоставил Евгений Мещеряков.
"Это технология комбинированной загрузки промышленных адсорбционных
колонн с оценкой оптимального соотношения загружаемых объемов алюмооксидного и
цеолитного адсорбентов, форм и размеров их зерен и параметров проведения
процесса осушения компримированных газов", – уточняет собеседник
агентства.
Все это в целом, по словам Мещерякова, позволит повысить
энергоэффективность используемых в промышленности установок осушения сжатого
воздуха с производительностью до 10 м3/мин, эксплуатируемых при
рабочем давлении не более 1,6 МПа.