21/03/2017

Мост от науки в промышленность: где масштабируют технологии в современной России

В Советском Союзе была выстроена четкая, а главное работающая система связи науки и промышленности, когда разработки тестировали на опытных заводах и по завершению испытаний передавали в промышленность. Вместе с распадом СССР связующее звено пропало. Где и как масштабируют и отрабатывают технологии в химическом производстве сегодня, мы расскажем на своем примере.

Похвастаться наличием отдельной «мостовой» площадки между наукой и производством сейчас могут немногие. Когда инжиниринговых центров в России не было, часто лабораторный регламент передавался напрямую промышленникам, и они пытались на основании полученных данных адаптировать разработку в свои системы, но, по вполне понятным причинам, результаты нередко были плачевны.

После получения хорошего результата в лаборатории в небольших объемах далее требуются цифры в укрупненных масштабах, которые адекватно прописывают все процессы и вписываются в производство. Именно для внесения и отработки таких коррективов у нашего центра арендовано место на опытно-промышленной площадке «Березовая».

«Березовая» — это более 200 единиц оборудования на трех тысячах квадратных метров, формально разделенных на 6 отделений. Площадка создавалась около 6 лет назад для создания производства по синтезу глиоксаля и плавно, с учетом того, что химия разнообразна и требует большого количества продуктов для всей промышленности, применение площадки расширилось. Постепенно территория оснащалась комплексными решениями и сейчас любые процессы на этой площадке можно поставить, масштабировать и попробовать.

Для проверки технических решений ИХТЦ арендует около 100 квадратных метров на «Березовой», однако мы имеем доступ ко всему оборудованию площадки. Алгоритм нашей работы на этой площадке в усредненном варианте прост. Есть лабораторный регламент, основываясь на этих данных, мы рассчитываем нужное оборудование, «прогоняем» процесс в разных объемах от малого к большому (в зависимости от технического задания).

Например, нам передают технологию синтеза на лабораторном уровне, мы можем масштабировать ее до 100-1000 тонн, этого достаточно, чтобы взять все исходные данные для последующего внедрения. Для этих целей в наличии практически все оборудование для химических процессов. Если его систематизировать, то получится несколько видов:

Емкостное оборудование: стальное и пластиковое от литрового до нескольких десятков куб.м.
Реакторы, в которых происходят химические превращения, представлены различными объемами и характеристиками : маленькие стеклянные от 5 литров, 10-50 литров, далее стальные нержавеющие «кубовые», завершает линейку пятикубовый реактор. После того, как нам передали регламент из лаборатории, мы пробуем процесс на подходящем «маленьком» реакторе, далее принимаем решение переходить либо к кубовому, либо к пятикубовому.
Для разделения жидкости и осадка на площадке используются центрифуги: вертикального, горизонтального исполнения различной мощности, дисперсности и степени разделения, китайские и немецкие.
Для процессов разделения жидкостей есть как колонное оборудование мощностью до 30 кг в час, так и ротационные пленочные испарители на 100-300 л/час, а также маленькие циклические.
Любое производство не обходится без вспомогательного оборудования, которое позволяет оснащать производство газами и различными жидкостями. Поэтому присутствуют и мощные системы очистки воды для пятикубовых емкостей, и система, которая генерирует азот, газ раздается по коммуникациям площадки.
Работают вакуумные, вертикальные, ротационные сушилки, сушильные промышленные шкафы с температурой работы от комнатной до 300 °С, муфельные печи для серьезных процессов обработки до 1000 °С.
Обязательно для смешения есть на площадке «пьяные» бочки, в которых перемешивают сухие продукты.
И ни одна площадка не обходится без системы управления, любой процесс нужно регулировать постоянно. Для этого есть грамотные операторы и автоматические датчики, клапаны, регуляторы. Без этих тонкостей, понятное дело, можно только лишь «месить веслом».
Для безопасного проведения процессов существует система безопасности: приточно-вытяжна я вентиляция для постоянного свежего воздуха и системы предотвращения пожаров и загазованности.

Постоянно на площадке курируют работу проектов наши сотрудники. За два года на «Березовой» ИХТЦ реализовал более 20 технологий. Неплохая цифра, не правда ли?

Один из таких проектов связан с производством полифосфата меламина. К нам обратился промышленник с задачей. Для ее решения мы заключили договор с нашим научным партнером – химическим центром ТГУ, где за 6-7 месяцев ученые разработали методику синтеза продукта и нужный образец, эти данные направились на промышленные испытания, которые прошли с положительным заключением. Финальная стадия – регламент.

Технологи ИХТЦ, изучив синтез, подобрали требуемое оборудование для проведения этого процесса на нашей опытно-промышленной площадке, в 50-литровом стеклянном реакторе провели три пробных пробега примерно за 10 дней, увидели, как ведет себя продукт, проверили его качество, получили положительное заключение, далее, минуя стадию кубового реактора, перешли на синтез в пятикубовом. Продукт, кстати, требовал отдельной стадии прокалки. Сейчас все испытания практически завершены. Заказчик подписал договор на поставку этого продукта в объеме не менее трех тонн в месяц.

Один из свежих проектов связан с масштабированием и наработкой процесса по синтезу пластификаторов для полимерной промышленности. Наш центр проводит несколько видов работ: наработка опытной партии пластификаторов и создание исходных данных для проектирования большого производства.

управляющий партнер, технический директор ИХТЦ, руководитель отдела диагностики технологических процессов и предпроектной подготовки

Кирилл Колков

Какое-то время НИОСТ в своих лабораториях занимался этой темой, их сотрудники разработали лабораторные регламенты, методики, а следующий этап — масштабирование, чтобы грамотно это делать, СИБУРу нужно было создавать еще одно подразделение, они вышли из положения, наняв нас для реализации задачи. Весь проект имеет сильно сжатые сроки — за 6 месяцев надо реализовать весь процесс. Создание установки для синтеза пластификатора и на сам синтез будет отведено 1,5 месяца, сроки жесточайшие, но будем плотно работать в связке с НИОСТом.

Для процесса потребуется уникальное оборудование, которого на площадке нет, это реакторы синтеза, колонны и др. Мы, получив исходные данные, принялись рассчитывать требуемое оборудование, для этого наши специалисты создают математические модели процесса. Учитывая полученные цифры и мощности, которые нам потребуются, оборудование спроектируем, установим. Результатом работы будут 5 пластификатором объемом более 7 тонн, которые передадут на промышленные испытания, после этого будет заключение о необходимости развития производства отечественных пластификаторов. Примечательно, что НИОСТ обращался с этой задачей и к иностранным партнерам, и ко всей России, по предложенным условиям выбрали нас, мы подошли им больше».

Если кратко, то алгоритм этого проекта таков: рассчитывали, получили оборудование, приступили к монтажу, смонтировали оборудование, системы управления, безопасности, приступили к наработке 5 продуктов последовательно один за одним.

Не приукрашивая, можно сказать, что благодаря «Берёзовой» и грамотным специалистам нашего центра мы можем реализовывать все процессы химической промышленности, быстро и оперативно создавать необходимые опытные установки. Имея комплекс оборудования, компетенции и опыт можно быстро собрать установки для моделирования любых процессов.

Мы готовы к любым сложностям, а вы?

Если материал оказался для вас полезным - поддержите проект и поделитесь записью!

Google+

Другие материалы:

Мы публикуем интересные новости о реальном секторе экономике и отвечаем на вопросы, возникающие у производственников. Подпишитесь и первым узнавайте об обновлениях: