Передовые разработки Уфимского нефтяного государственного технического университета стали веским основанием для включения вуза в число университетов-участников федеральной программы «Приоритет-2030» нацпроекта «Молодёжь и дети». Об одной из трёх стратегических инициатив УГНТУ в рамках этой программы — «Новые материалы и продукты нефтегазохимии» — мы поговорили с руководителем стратегического технологического проекта «Химия новой экономики», деканом технологического факультета Фархадом Вильдановым.
— Фархад Шамилевич, расскажите, пожалуйста, как появилась данная стратегическая инициатива. В чём ее суть?
— «Новые материалы и продукты нефтегазохимии» — это часть большой стратегии развития нашего университета на долгие десятилетия вперёд. Название стратинициативы неслучайно созвучно национальному проекту «Новые материалы и химия» и реализуемым в его рамках федеральным проектам. Они придают новый импульс развитию нефтепереработки, нефтегазохимии, производству полимеров, пластмасс, малотоннажной химии. Их цель — решение вопросов импортозамещения. На преодоление этих вызовов направлена и наша стратегическая инициатива, которая сегодня трансформирована в большой стратегический технологический проект с одноимённым названием.
В него вошли три направления. Это углеродные материалы и наноматериалы, катализаторы для нефтепереработки и нефтегазохимии, а также цифровое прототипирование полимерных материалов. Кстати, в предыдущем проекте в рамках программы «Приоритет-2030» тоже было направление в области химии и новой экономики. Нынешний стратпроект является логическим продолжением инициатив, начатых в 2020-2021 годах. Результаты по некоторым из них оказались столь существенными, что можно сказать, произошёл технологический прорыв. Именно они получили продолжение в рамках обновленной программы «Приоритет-2030».
Мы поставили перед собой амбициозную цель — создание полного цикла производственно-технологической цепочки от идеи до изготовления промышленного образца. Некоторые разработки уже внедряются в промышленность вместе с нашими партнёрами. Часть инициативных проектов будет реализована в виде малотоннажных производств. Для этого планируем создать в вузе большой парк пилотных установок. Будем не только разрабатывать новые материалы, но и наращивать компетенции по их испытанию, созданию опытных партий, разработке технологических регламентов и проведению экспертизы.
— Какой задел есть у УГНТУ для перехода от технологической стадии к производственной? Расскажите о достижениях наших учёных в этой области.
— Давайте разберём это на примере направления углеродных материалов и наноматериалов.
В университете есть пилотная установка производства такого углеродного материала, как игольчатый кокс. На ней учёные УГНТУ вместе с индустриальным партнёром, компанией «Газпромнефть», отработали технологические режимы и разработали промышленную технологию получения анизотропного игольчатого кокса. Отмечу, что данный материал за счёт уникальных проводящих свойств является для российской промышленности, прежде всего металлургии, стратегически важным, он необходим для процесса выплавки металлов.
Уфимский нефтяной университет — держатель исключительных компетенций в области углеродных материалов. Именно этот задел лёг в основу большого направления «Углеродные материалы. Наноматериалы». На нём базируется весь стратегический технологический проект.
Но мы идём дальше и создаём наноуглеродные материалы. Первая ласточка — многослойные углеродные нанотрубки. Это уникальный материал с высокой прочностью, эластичностью и электрохимическими свойствами.
Сегодня в России практически нет рынка наноуглеродных материалов, но на мировом уровне он идёт по пути активного развития и расширения. Мы нацелены на создание сначала малотоннажной, а впоследствии и крупнотоннажной технологии производства углеродных нанотрубок, чтобы обеспечить российские высокотехнологичные отрасли этим материалом в полном объеме.
— Разработки велись на базе университета в Центре углеродно-водородных технологий?
— Да, здесь мы разработали первые лабораторные, а потом и пилотные установки по производству анизотропного кокса, нефтяных пеков, углеродных нанотрубок, графеноподобных материалов. Имеющееся оборудование позволило резко увеличить темпы разработки будущих технологий. Ведь разработка — это не только исследование, но и испытание материала, производство опытного образца и опытной партии, проверка эксплуатационных характеристик и отработка технологических режимов, температуры, давления и других параметров, которые впоследствии лягут в основу большой промышленной технологии.
Уточню, что на пилотной установке в УГНТУ мы производим несколько килограммов игольчатого кокса в месяц, а в промышленном производстве — сотни и тысячи килограммов в месяц. К примеру, по нашей технологии игольчатый кокс производится на Омском нефтеперерабатывающем заводе, где достигли мощности 30000 тонн в год.
Когда речь идёт о наноуглеродных материалах, то объемы их производства значительно меньше, но стоимость значительно выше традиционных углеродных материалов. Причина в их уникальных характеристиках по электропроводности, которые используются в металлургии, наноэлектронике, медицине и других областях. Наноуглеродные материалы сегодня особенно востребованы в производстве композиционных материалов. Эта отрасль стремится к тому, чтобы постепенно заменить металлоёмкие не самые прочные конструкции на универсальные, функциональные углеродные композиты.
Благодаря поддержке руководства республики и Министерства образования и науки РФ мы продолжаем развивать материально-техническую базу университета, чтобы распространить наш опыт трансфера технологий из лаборатории в промышленность и на другие разработки.
Востребованы и наши проекты в области полимерных материалов. Мы давно сотрудничаем с компанией «Уфаоргсинтез» и двигаемся по пути создания высокомаржинальной полимерной продукции на основе базовых полимеров, производимых в Башкортостане.
— Расскажите, пожалуйста, подробнее о цифровом прототипировании полимерных материалов. Какая задача стоит перед учёными?
— Основная задача — реинжиниринг полимерных материалов, от которых мы были вынуждены отказаться из-за их производства в недружественных странах. При этом важно максимально ускорить создание и внедрение новых веществ.
Команда этого проекта разработала и активно обучает нейросеть, которая позволяет резко сократить время лабораторных исследований по созданию полимерных материалов и входящих в них компонентов, повышающих стойкость, электропроводность и так далее. Именно лабораторная стадия всегда затягивает разработки новинок.
После внедрения цифрового инструмента время лабораторных исследований при создании нового материала сократилось практически в четыре раза.
— Лаборатории и оборудование имеются, а есть ли кому работать?
— Есть. Около 50% всего исследовательского состава нашего стратегического проекта — это молодёжь: студенты, магистранты, аспиранты и молодые учёные. Мы не просто создаём новые материалы, а поддерживаем и развиваем наши научные школы. Занимаемся подготовкой не только инженеров опережающего развития, что является стратегической задачей программы «Приоритет-2030», но и передовых инженерных команд. Ведь разработка новой технологии — это задача, которую выполняет не один человек, а группа единомышленников, где у каждого свои компетенции и направление работы.
Созданием инженерных команд опережающего развития в УГНТУ активно занимается молодой, но амбициозный научно-педагогический коллектив Евразийской политехнической школы. Каждый студент вуза должен будет попробовать себя в практической разработке технологии, получить компетенции, в том числе и по работе в команде, понять, как реализуется целостный процесс разработки, и увидеть результат.
— Как вы планируете внедрять созданные вещества в производство?
— Практически все направления мы реализуем вместе с нашими стратегическими индустриальными партнёрами. Фактически это заказ от индустрии. Именно предприятия вместе с нами проектируют будущее всей отрасли.
Среди наших индустриальных партнёров, прежде всего, компании «Газпромнефть», «Газпромнефть — Промышленные инновации», «СИБУР», «Газпромпереработка», «Уфаоргсинтез», «Лукойл». С каждым партнером нас связывают долгие годы сотрудничества.
— С какими результатами вы планируете прийти к 2030-му году?
— В первую очередь, довести до промышленной реализации получение анизотропного игольчатого кокса из расширенной сырьевой базы, в том числе на территории Башкортостана. Также мы планируем создать промышленную технологию производства нефтяных пеков, пригодных для металлургической промышленности, и создать целую серию малотоннажных производств, как наноуглеродных материалов, так и катализаторов нефтегазохимии.
В дальнейших планах — существенно нарастить эффективность крупнотоннажных технологий, разработанных нами до 2030 года, и создать новые крупнотоннажные технологии. Уверен, у нас всё получится.
Беседовала Айгуль Камаева
В стратегический технологический проект «Химия новой экономики» входят три направления.
Татьяна Просочкина, руководитель направления по разработке высокотехнологичных полимерных и композиционных материалов с заданными свойствами из сырья отечественных промышленных предприятий:
— Наш проект направлен на разработку технологических решений, позволяющих получить новые материалы и обеспечить внедрение полученных научных результатов в производственные химико-технологические процессы предприятий РБ и РФ.
Новые полимерные и композиционные материалы с заданными свойствами востребованы во всех перспективных областях науки и техники (полимерная индустрия, медицина, военная промышленность, машиностроение и другие). Сегодня большинство промышленных предприятий, производящих полимеры, ориентированы на получение базовых марок со стандартными свойствами. Это не позволяет должным образом конкурировать с зарубежными производителями, создающими материалы с необходимыми функциональными свойствами для конкретных потребителей. Ограниченность собственного ассортимента зачастую не позволяет производителям перейти от полимерной продукции к получению высококачественных материалов и изделий на их основе. Создание рецептур материалов с необходимыми заказчикам свойствами(физическими, физико-химическими, механическими и эксплуатационными), а также разработка технологий их получения не только в лабораторных условиях, но и масштабирование их до промышленных применений, является актуальной проблемой, которую необходимо решить для ответа на вызовы, стоящие перед страной в области импортозамещения и импортоопережения.
Разработка высокотехнологичных полимерных и композиционных материалов с заданными свойствами из сырья отечественных промышленных предприятий приведет к увеличению марочного ассортимента полимерной продукции, в том числе пригодной для 3D-печати и производства товаров народного потребления. Особое внимание будет уделено созданию новых материалов с антистатическими свойствами и материалов для нужд Арктики.
Арслан Ахметов, руководитель направления по углеродным материалам:
— Рост объёма рынка углеродных нанотрубок прогнозируется около 17% в год. Это прогноз до 2034 года. В целом, производство углеродных наноматериалов может служить показателем технологического развития страны. Расширение сферы применения углеродных нанотрубок в электронике и системах хранения энергии, таких как литий-ионные аккумуляторы и суперконденсаторы, является одной из ключевых тенденций, которая, как ожидается, будет формировать рынок.
Мы ведём исследования в сотрудничестве с УФИЦ РАН и в тесной кооперации с компаниями Газпронефть, Лукойл и другими.
Альбина Бадикова, руководитель проекта по разработке и сопоставительным исследованиям отечественных каталитических систем для нефтегазохимической промышленности:
— Проект направлен на создание инновационных каталитических систем новой структуры для обеспечения высокой эффективности и селективности процессов переработки различного углеводородного сырья, адаптированных к специфике существующих промышленных технологий.
В ходе проекта планируется создать и протестировать каталитические системы, позволяющие эффективно перерабатывать тяжелые нефтяные фракции и газообразное углеводородное сырье, селективно повергать гидрообессериванию различные нефтяные фракции.
Реализация проекта обеспечит технологическую независимость отрасли и повысит конкурентоспособность отечественных нефтегазохимических производств.
#Приоритет2030, #УГНТУ, #наноматериалы, #графен