Казанские химики решают дорожную проблему. И не ее одну...

Вот уже в течение 15 лет работают сотрудники кафедры химической технологии переработки нефти и газа, кафедры органического синтеза КГТУ и Волжского научно-исследовательского института углеводородного сырья (ВНИИУС) над технологией рационального использования природных битумов. Руководитель проекта - профессор КГТУ, доктор технических наук Исмагил Хуснутдинов, основной исполнитель - ведущий научный сотрудник ВНИИУСа, кандидат технических наук Александр Копылов, к выполнению работ по проекту они привлекают научные группы из отраслевых институтов.

Проблема, над которой они работают, чрезвычайно актуальна для нашей республики. Дорожники без битума, как без рук. По опросу, проведенному Счетной палатой РТ 65 процентов специалистов в этой области объясняют затяжной ремонт и строительство дорог нехваткой стройматериалов, прежде всего битума. Объемы его производства заметно падают: если в 2002 году в республике произвели 166 тысяч тонн дорожного битума, то в 2005 году - 56 тысяч тонн. При этом запасы этого высоковязкого, тяжелого нефтяного сырья составляют от 1,5 до 7 млрд тонн. В целом по России запасы природного битума насчитывают 20-25 млрд тонн, то есть треть этого богатства сосредоточена в Татарстане. Вопрос в том, как его извлечь из земли и переработать с наименьшими потерями. Над этой задачей ученым пришлось как следует поломать голову.

- Дело в том, что традиционной технологии, позволяющей производить дорожный битум из природного, вообще не было. Но зато был наработан богатый зарубежный опыт, прежде всего в Канаде и Венесуэле. Канада занимает первое место в мире по запасам битума. Там его добывают и перерабатывают уже более 30 лет, - рассказывает Александр Копылов. - Канадцы получают из природного битума синтетическую нефть, то есть нефть, в которой посредством деструктивных процессов полностью разрушена структура природного битума, что сделало ее похожей по структуре и свойствам на классическую нефть. С таким продуктом они получили доступ на мировой рынок нефти, в том время как природный битум, в чистом виде добытый из земли, никому не нужен. И вот канадцы построили целые заводы, которые ежегодно перерабатывают 60 млн битума в синтетическую нефть, причем около 80 процентов этой нефти транспортируют на НПЗ США для дальнейшей переработки. Это производство выгодно уже при цене нефти 20 долларов за баррель, что уж говорить о нынешней ситуации, когда цена достигла 60 долларов за баррель. Кстати, наши специалисты собираются изучать канадский опыт, чтобы применять его в республике.

Но, по мнению ученых, для разработки месторождений Татарстана такой опыт не подходит. Они не такие крупные, как в Канаде, и не локализованы в каком-то отдельном районе, а “разбросаны” на юго-востоке республики. Следовательно, нет никакого расчета тратиться на дорогостоящие НПЗ по типу канадских, которые окупятся только через десятки лет. И вот наши ученые нашли остроумное решение, они внесли новации в традиционную технологию деасфальтизации, разом “убив двух зайцев”. Использовали полярные органические растворители и получили “на выходе” разом и асфальтовый концентрат (дорожный битум), и облегченную битумную нефть. Товарный продукт, готовый дорожный битум, при этом получают в одну стадию.

- По своему составу природные битумы как бы самой природой предназначены для производства неокисленных дорожных битумов. Природа уже сделала за нас все, что нужно, осталось только этот асфальтовый концентрат извлечь, используя нашу технологию, и уложить на дорогу, - рассказывает Александр Юрьевич.- Подобранные нами растворители позволяют с высокой селективностью разделять сырье, концентрируя необходимые компоненты именно там, где они и должны быть. Мы разделяем природный битум на две части: асфальтитовый концентрат (дорожный битум), он составляет примерно 30 процентов от общей массы, и облегченную битумную нефть (примерно 70 процентов). Ее можно транспортировать по трубопроводу и перерабатывать на действующих НПЗ Татарстана и России.

Месторождения природных битумов потому так трудно осваивать, что их природе не соответствует ни одна из известных прежде традиционных технологий переработки, ни один из видов транспортировки. Классические подходы не работают применительно к битумам. Ну, а ноу-хау казанских нефтехимиков не просто решает проблему, но еще и решает ее комплексно. Они, по сути, предлагают промысловый процесс, включающий первичную сольвентную переработку с дальнейшей транспортировкой продуктов. Битум при этом перевозится битумовозами, а нефть поступает в трубопровод.

Эта технология идеально приспособлена к специфике татарстанских месторождений и рассчитана на их поэтапное освоение, к тому же она очень гибкая, с ее помощью можно перерабатывать битум разных месторождений, смесь природного битума с тяжелыми остатками, которые вырабатываются на НПЗ.

Когда удастся довести добычу до 1 млн тонн в год и выше, можно будет приступить и к углубленной переработке асфальтитового концентрата - сырья для коксования, гидрокрекинга, газификации. Такая универсальность - еще одно преимущество новой технологии.

Играет роль и экономическая составляющая. Сейчас себестоимость добычи природного битума около 20 тысяч рублей за тонну, но в будущем она должна снизиться за счет увеличения масштабов добычи и использования новой техники. При использовании новой сольвентной технологии себестоимость первичной переработки составит всего 500 рублей за тонну (в Канаде более 1500 рублей за тонну), и в итоге цена получится более чем конкурентная. Важно и то, что новая технология предполагает производство качественного неокисленного битума. Сейчас неокисленный битум производят по технологии глубокой вакуумной переработки, используя в качестве сырья классические нефтяные остатки парафинистых нефтей. Качество готовой продукции при такой технологии намного хуже.

Лабораторные испытания подтвердили преимущества производства из природного битума. Его качество уже оценили дорожники. Это подтверждают результаты исследований и опытных работ в лабораториях, которые ученые ВНИИУС и КГТУ провели совместно с Министерством транспорта и дорожного хозяйства РТ.

Кроме того, при предлагаемой казанскими химиками технологии рационально используется производимый казанским заводом “Оргсинтез” ацетон. Поскольку технология предусматривает цикл полной его регенерации, она не приводит к заметному удорожанию процесса.

- Сейчас мы приступаем к опытно-промышленному эксперименту - обкатке нашей технологии на пилотной установке, - рассказывает Александр Копылов. - Опытная установка будет смонтирована в Куркачах, на полигоне “Искра” КГТУ, мы сейчас разрабатываем на нее технологический регламент. Финансировать работы будет Инвестиционно-венчурный фонд РТ. Наработав опытные образцы, мы покроем нашим битумом участок дороги, получим результаты опытно-промышленных испытаний и одновременно с этим отработаем саму технологию, доведем ее до уровня лицензионного продукта, который востребован на мировом рынке технологий. Кроме того, разработаем техническую документацию на строительство промышленной установки.

На основе сольвентной технологии ученые разрабатывают основные принципы, подходы и концепцию освоения запасов природных битумов с получением качественного дорожного покрытия. По расчетам ученых, за 5 лет добыча природного битума в Татарстане должна превысить 100 тысяч тонн в год.

- К этому времени и наша технология “созреет” до применения ее в промышленности. Эта работа входит в первый национальный научно-инновационный проект, одобренный Президентом РТ, который разрабатывается и осуществляется под эгидой Академии наук Татарстана. Сейчас мы работаем над ним совместно со всеми заинтересованными организациями, - сообщил Александр Копылов.

Технология казанских химиков запатентована, причем эксперты отметили практически все ее преимущества: дешевизну, простоту, низкую энергозатратность, экологичность. А также перспективы на будущее: с помощью этой технологии можно получать концентрат редкоземельных металлов - ванадия, никеля, в котором они содержатся в тех же величинах, что и в природной руде. Кроме того, сольвентная переработка позволяет получать из природного битума высококачественные топлива и масла, сероорганические соединения. Эти продукты - наследство, которое будет оставлено нашим потомкам.