В Центре научных исследований и масштабирования технологий СИБУРа в Казани установили и провели пусконаладку четырех исследовательских стендов Центра прототипирования. Оборудование позволит ученым получать данные, необходимые для переноса новых химических технологий из лаборатории на пилотные, а затем промышленные установки.
В первый пусковой комплекс вошли стенды для исследования скорости химических реакций, процессов перемешивания, а также взаимодействия жидкостей и равновесия между паром и жидкостью. На них ученые смогут проверять отдельные параметры будущих технологических процессов в контролируемых условиях до перехода к более масштабным и испытаниям. Вторым пусковым этапом планируется запустить универсальные пилотные установки синтеза и колонны разделения.
Центр прототипирования интегрирован в систему Центра масштабирования химических технологий в составе научно-исследовательского комплекса «СИБУР Инновации». Он предназначен для проведения исследований, направленных на повышение скорости и качества технологических решений. Это важно для эффективного масштабирования разработок от лабораторной стадии до промышленного производства. Всего в Центре масштабирования химических технологий будут размещены 11 уникальных установок, специально созданных под задачи научной повестки.
Как пояснил старший менеджер, руководитель проекта развития Центра масштабирования химических технологий Ильдар Латыпов, инфраструктура центра позволяет воспроизводить и тестировать отдельные элементы процессов — кинетику реакций, перемешивание, тепло- и массообмен, фазовые равновесия — в условиях, приближенных к промышленным. Это существенно снижает технологические риски, повышает точность математических моделей и обеспечивает более предсказуемый переход к пилотным и промышленным установкам. Стадия прототипирования является промежуточной между лабораторией и пилотными установками, выступая связующим звеном между наукой и инженерией. На данный момент установили следующее оборудование:
- Стенд тестирования перемешивающих устройств предназначен для изучения поведения сред в процессе перемешивания. На нем можно определять гидродинамические параметры и эффективность работы мешалок, а также решать нерасчетные задачи, связанные с растворением твердых частиц и кристаллизацией из растворов. Это позволяет оптимизировать как параметры процесса, так и конструкцию оборудования.
- Стенд измерения равновесия жидкость-жидкость служит для изучения систем, в которых две жидкие фазы распределяют между собой вещества. На этом оборудовании определяются коэффициенты распределения и параметры равновесия. Кроме того, данный стенд позволит исследовать и оптимизировать процессы эмульгирования и деэмульгирования, а также разделения несмешивающихся жидкостей. Эти данные особенно важны для моделирования и расчета процессов экстракции, а также для оптимизации работы экстракционного оборудования.
- Стенд для снятия кинетики предназначен для определения кинетических параметров химических реакций, в том числе констант скорости гомогенных и гетерогенных процессов. Также на нем можно проводить тестирование катализаторов. Это один из ключевых инструментов для лаборатории, поскольку получаемые для нового катализатора кинетические данные не могут быть рассчитаны или приняты исходя из литературных данных аналогов. Реактор является сердцем подавляющего большинства химико-технологических процессов, поэтому для корректного масштабирования данный стенд является критически важным для всего пути развития технологии. Стенд также может использоваться для сравнения альтернативных вариантов реализации процессов, иногда демонстрирующих значительные различия в своих показателях при масштабировании.
- Эбулиометр (стенд измерения равновесия пар-жидкость) используется для исследования равновесия пар-жидкость в двух и трехкомпонентных смесях, в том числе в инертной среде. Его задача — получать достоверные данные для верификации моделей. Это особенно важно для процессов разделения и выбора режимов работы оборудования.
В рамках проведения пусконаладки и тестирования встроенных систем непрерывного отбора анализов стенды исследования кинетики и парожидкостного равновесия дооснастили хроматографическим оборудованием.
«В дальнейшем запланированы работы по комплектации стендов хроматографическими приборами российского производства, которые обеспечат возможность непрерывного параллельного контроля изменений составов как газовых, так и жидких фаз. Такой подход сведет к минимуму погрешности экспериментов, повысит точность моделирования и позволит реализовывать наиболее эффективные подходы при разработке технологий», — объясняет Фархад Байгузин, менеджер дирекции «Технология» научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации».
Гибкая инфраструктура центра позволит оперативно адаптироваться под новые вызовы. Это ускорит разработку технических решений в 1,2–1,5 раза, сократит время создания математических моделей вдвое и повысит их точность до 90%. Конфигурация стендов и пилотных установок сформирована по техническому заданию, разработанному на основе анализа недостающих исходных данных при моделировании технологических процессов, и предусматривает работу в широком диапазоне температур и давлений, а также с различными типами сред.
Всего на базе научно-производственного кластера СИБУРа в Казани создается порядка 400 высококвалифицированных рабочих мест для специалистов в области научных исследований, разработки и технологического сопровождения.