Ученые ТПУ помогают сделать безопаснее высокотоксичное производство моющих средств

Процессы  алкилирования  с использованием жидких кислотных катализаторов широко распространены как в России, так и за рубежом. Алкилирование используется, например, при изготовлении сырья для моющих средств, полимерной продукции, компонентов топлив. Особенно установки алкилирования распространены в Китае и Индии. И это очень токсичное производство. В рамках исследования политехники планируют снизить потребление токсичных катализаторов, используя методы математического моделирования.

«Основная проблема на производствах состоит в том, что процессы алкилирования могут протекать не в оптимальных областях, активность катализаторов при образовании кислоторастворимых тяжелых ароматических соединений может изменяться, что, в конечном итоге, приводит к снижению выработки и качества целевого продукта. Необходимо привести параметры проведения процессов к оптимальным значениям. Для этого необходимо создать модель физико-химического процесса и откорректировать ее по различным параметрам. Именно этим мы и занимаемся, но при этом основная фишка наших моделей в том, что мы учитываем нестационарность процессов. Ведь в ходе протекания каталитического процесса происходят определенные изменения. Большинство программных продуктов, присутствующих на рынке, могут учесть эти изменения через регрессионные уравнения, мы же рассматриваем механизм изменения активности катализатора», — говорит руководитель проекта "Постдок ТПУ как аналог докторантуры", научная сотрудница управления проректора по научной работе и инновациям Ирэна Долганова.

Добавим, что в рамках проекта используется установка алкилирования бензола олефином, изучаются процессы алкилирования бензола высшими олефинами, этиленом (для получения этилбензола) и сернокислотное алкилирование. Однако научный подход, созданием которого заняты политехники, позволит уменьшать количество и других высокотоксичных катализаторов, вовлекаемых в процессы алкилирования.

«Существует такое понятие, как активность катализатора. Чем он активнее, тем быстрее проходит процесс превращения одного вещества в другое. В нашем случае — способствует производству алкилатов. Но при большой активности катализатора быстро протекают не только основные реакции, но и побочные. И последние образуют вещества, из-за которых активность катализатора начинает снижаться, что может привести к снижению выхода продукции. В то же время, если катализатор будет малоактивным, то и побочные реакции будут активироваться меньше, и конечный выход будет снижаться.

"Наша задача — сделать так, чтобы активность и расход катализатора были оптимальны. Для установления параметров, соответствующих оптимальной активности, мы создаем физико-химическую модель, схему превращения, закладываем информацию в систему дифференциальных уравнений, вносим все данные в программу, проводим расчеты и получаем решение, которое позволяет не только поддерживать оптимальную активность, но и снизить объем опасных веществ. И это будет общий подход», - подчеркивает руководитель проекта.