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.
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".
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.
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.
"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.
Фото: 1 - сайт ТГУ, 2,3 - Евгений Мещеряков
