Важнейшие результаты фундаментальных и прикладных исследований

Новый класс высокопроницаемых стеклообразных полимеров – аддитивные кремнийзамещенные полинорборнены и политрициклононены
В ИНХС РАН синтезирован новый класс высокопроницаемых стеклообразных полимеров – аддитивные кремнийзамещенные полинорборнены и политрициклононены, для которых характерна высокая проницаемость как по простым газам (например, СО₂), так и по углеводородам (С₁-С₄). Подобраны эффективные Ni- и Pd- катализаторы, позволившие получить высокомолекулярные полимеры (ММ 6-7∙105), обладающие хорошими пленкообразующими и механическими свойствами. Показано, что с увеличением числа Me₃Si-заместителей улучшаются газоразделительные свойства аддитивных полинорборненов. Синтезированный политрициклононен с двумя Me₃Si- заместителями наряду, с хорошими газоразделительными свойствами, обладает высокой химической стабильностью к различным абсорбционным жидкостям в процессах извлечения СО₂, а также термомеханической устойчивостью в достаточно жестких условиях десорбции CO₂ (40 атм, 100°С)

проф. Е.Ш. Финкельштейн, тел. 955-43-79; проф. Ю.П. Ямпольский, тел. 955-42-10; проф. В.В.Волков, тел. 955-42-93

Оригинальный процесс получения 1,3-пропандиола
Разработан оригинальный процесс получения важного полупродукта нефтехимии – 1,3-пропандиола – сырья для производства биодеградируемого полимера - из глицерина и углекислого газа. Процесс включает 3 стадии:

• впервые реализованное превращение глицерина и СО₂ в глицеринкарбонат;
• превращение глицеринкарбоната в глицидол;
• гидрирование глицидола в 1,3-пропандиол с селективностью 47%.

Процесс позволяет получать ценный мономер и утилизировать парниковый газ, а также побочный продукт синтеза биодизельного топлива – глицерин.

академик С.Н. Хаджиев, тел. 952-59-27; д.х.н. Н.В. Колесниченко, тел. 955-42-89

Каталитическая кросс-конденсация глицерина со спиртами
Впервые продемонстрирована возможность вовлечения глицерина в реакцию кросс-конденсации со спиртами в присутствии наноструктурированных Ta-Re каталитических систем. При 90%-ной конверсии глицерина с выходом 80-85% получена фракция олефинов С₂-С₁₁. Реакция представляется весьма перспективной, т.к. позволяет получать ценнейшие полупродукты нефтехимии – широкую фракцию олефинов – из возобновляемого сырья (биоспиртов и крупнотоннажного отхода процесса получения биодизельного топлива – глицерина)

академик И.И.Моисеев; проф. М.В.Цодиков, тел.955-43-04

Разработки Института, подготовленные или переданные для реализации.

Новая технология гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья
Разработана новейшая, не имеющая аналогов в мировой практике технология гидроконверсии тяжелого нефтяного сырья (Т кип.>500°C), позволяющая повысить глубину переработки нефти до 90-92% по сравнению с традиционными для нефтепереработки в России 70%.
Процесс осуществляется в проточной установке при Т=420-450°С, Р=6,5-7,5 МПа в присутствии наноструктурированного катализатора нового типа, формирующегося напосредственно в реакционной среде «in situ» из прекурсора. Основными продуктами процесса являются углеводороды С₅-С₁₀ – высококачественные компоненты моторных топлив, фракция С₁-С₄ и вакуумные газойлевые фракции, являющиеся ценным сырьем для нефтехимии.
Технология отработана на пилотных установках, разработаны и выданы исследовательские данные для выполнения техникоэкономических расчетов промышленной установки для ОАО «Танеко» (г. Нижнекамск).

Гидроконверсия тяжелых нефтей и природных битумов
Проблема переработки тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов становится весьма актуальной. Мировых запасов нефти малой и средней вязкости, составляющих 162 млрд.т (в России – 10,8 млрд.т) по различным оценкам хватит на ближайшие 40-50 лет. В то же время в мире имеются колоссальные запасы тяжелых высоковязких нефтей, оцениваемые в 810 млрд.т, на долю России приходится 6,236 млрд.т. Для решения проблемы переработки тяжелых нефтей и природных битумов  ИНХС РАН разработана оригинальная  технология гидроконверсии тяжелых нефтей и природных битумов. Технология базируется на применении высокоактивных наноразмерных катализаторов гидроконверсии, формирование которых происходит в углеводородной среде «in situ». Разработанная технология апробирована на пилотной установке в ИНХС РАН на примере гидроконверсии природного битума в смеси с широкой фракцией газойля. Конверсия сырья достигает 80%. Полученный продукт – синтетическая нефть – практически не содержит металлов, степень ее обессеривания составляет 50%, и она может перерабатываться на НПЗ как обычная нефть.

Экологически безопасный процесс получения этилбензола трансалкилированием диэтилбензолов бензолом
Диэтилбензол является побочным продуктом крупнотоннажного процесса алкилирования бензола этиленом, и его утилизация является важной задачей.
В ИНХС РАН разработан экологически безопасный процесс трансалкилирования диэтилбензолов бензолом с получением ценного продукта нефтехимии - этилбензола, использующегося для производства стирола. Разработан оригинальный наноструктурированный катализатор процесса на основе цеолита, гранулированного без связующих веществ (НХ-БС) (в отличие от традиционного катализатора алкилирования – серной кислоты). Процесс проводится при условиях, близких к условиям традиционного алкилирования (Т=200-210°С, Р=2,5МПа) с конверсией диэтилбензолов 83% и селективностью по этилбензолу 97%. Составлены технические условия на получение катализатора и разработан регламент на его производство на Стерлитамакском заводе катализаторов. Завершены пилотные испытания процесса трансалкилирования, составлен рабочий регламент, переданный в ОАО «Салаватнефтеоргсинтз».

Каталитический мембранный контактор/реактор для глубокой очистки воды от растворенного кислорода
Современные высокотехнологические разработки требуют использования воды высокой степени чистоты. Снижение содержания растворенного кислорода в воде является важной стадией подготовки технологических вод для многих широкомасштабных производств. Несмотря на то, что содержание растворенного кислорода в воде сравнительно мало (при нормальных условиях порядка 8 мг/л), в микроэлектронике, энергетике и пищевой промышленности выставляются жесткие требования по снижению его концентрации до уровня нескольких мкг/л и ниже. К перспективным химическим методам удаления РК относится каталитическое восстановление кислорода водородом на палладиевом катализаторе с образованием воды. В Институте нефтехимического синтеза им.А.В.Топчиева РАН (ИНХС РАН) совместно с Голландской организацией прикладных научных исследований (ТNО) был разработан и запатентован способ нанесения металлического палладия на внешнюю поверхность гидрофобных полипропиленовых пористых половолоконных мембран, путем восстановления солей палладия алифатическими спиртами. Это открыло возможность создания высокоэффективных каталитических мембранных контакторов/реакторов путем совмещения в одном модуле преимуществ половолоконных мембранных контакторов газ-жидкость (высокая плотность упаковки мембраны в модуле, компактность оборудования, легкость масштабирования и др.) с эффективностью реакторов глубокой очистки воды от растворенного кислорода на палладиевом катализаторе. Пилотный каталитический мембранный контактор/реактор получен путем нанесения палладия на внешнюю поверхность пористых полипропиленовых половолоконных мембран внутри неразборного промышленного мембранного контактора (Liqui-Cel contactor, США). На полученных пилотных каталитических мембранных контакторах/реакторах достигнута концентрация растворенного кислорода в воде менее 1 мкг/л, что соответствует самым жестким требованиям предъявляемым промышленностью к сверхчистой воде в настоящее время.

Научно-организационная и издательская деятельность.

• Юбилейная научная конференция ИНХС РАН, посвящённая 75-летию Института, 6-8 апреля 2009, Москва. Сотрудниками Института сделаны 5 пленарных, 44 устных и 113 стендовых докладов.
• III Всероссийская конференция с международным участием «Масс-спектрометрия и её прикладные проблемы», 18-22 мая 2009, Москва. Сотрудниками Института сделаны 1 устный и 3 стендовых доклада.
• II Конференция молодых учёных «Реология и физико-химическая механика гетерофазных систем», 7‑11 июня 2009, Звенигород. Сотрудниками Института сделаны 18 устных докладов.
• III Российская конференция с международным участием «Актуальные проблемы нефтехимии», 26-30 октября 2009, Звенигород. Сотрудниками Института сделаны 2 пленарных, 22 устных и 54 стендовых доклада.

Сотрудниками Института в 2009 г. были опубликованы следующие монографии:

• В.Г. Заикин. Масс-спектрометрия синтетических полимеров. 330 с. Москва, «ВМСО».
• Л.А. Нехаева - составитель, под редакцией О.П. Паренаго и И.С. Калашниковой. Академик С.С. Намёткин. Учёный, педагог и организатор науки, 380 с. Москва, «Научный мир».
• А.Д. Литманович – составитель. Биобиблиография учёных. Николай Альфредович Платэ. 204 с.
• О.Н. Эмануэль – отв. редактор. Н.А. Платэ. О моих учителях и друзьях в химии и в жизни. 430 с. Москва, «Наука».
• С.Н. Хаджиев, Л.И. Валуев, Я.В. Кудрявцев, А.Д. Литманович, В.П. Шибаев; А.Р. Хохлов – отв. редактор. Памятники отечественной науки: XX век. Н.А. Платэ. Избранные труды, I том, «Химия полимеров». 343 с. Москва, «Наука».
• М. Грингольц, Ю. Роган, М. Бермешев, В. Лахтин, Е. Финкельштейн. Behavior of Silyl-Containing Norbornenes in the Conditions of Addition Polymerization. Chapter 26; p. 417-425. Springer Verlag, Dordrecht.
• В. Быков, Б. Беляев, Т. Бутенко, Е. Финкельштейн. Binary and Ternary Catalytic Systems for Olefin Metathesis Based on MoCl5/SiO2. Chapter 10, p. 121-132. Springer Verlag, Dordrecht.
• М. Бермешев, М. Грингольц, Л. Старанников, А. Волков, Е. Финкельштейн. New Membrane materials via Catalytic Polymerization of bis (Trimethylsilyl) Substituted Norbornene Type Monomers. Chapter 26, p. 417-425. NATO ISI Book, Springer Verlag, Dordrecht.
• В. Тепляков, М. Цодиков. Simulation of Membrane Reactors. Chapter 5, p. 126-163. Nova Science Publishers

Работа научно-образовательных центров (НОЦ)

Научно-образовательные центры являются новой формой подготовки научных кадров и вовлечения молодежи в научную деятельность. Институтом в сотрудничестве с ведущими вузами Москвы создан ряд научно-образовательных центров, в рамках которых сотрудники Института проводят со студентами не только лекционные и практические занятия, но и научные исследования по актуальнейшим проблемам современной науки с использованием приборной базы Института и вузов.

Так, в  НОЦ  МИФИ  и  ИНХС  РАН  «Молекулярно-селективные явления, процессы и нанотехнологии»  (руководитель - проф. В.В. Волков )  были прочитаны курсы «Прикладная  молекулярная физика», «Основы мембранной технологии», «Физика разделительных процессов», «Основы мембранного газоразделения», а также шесть спецкурсов: «Компьютерное проектирование», «Прикладная гидрогазодинамика», «Численные методы в гидрогазодинамике»,  «Явления селективного массопереноса в мембранах», «Физика кинетических явлений», «Экспериментальные методы молекулярной физики».

В научно-образовательном центре ИНХС РАН и МГУ им.М.В.Ломоносова «Наукоемкие функциональные материалы для газофазных молекулярно-селективных химических технологий» (руководитель - д.х.н., проф. В.В. Тепляков) был прочитан курс лекций «Основы мембранного разделения газов и жидкостей» и спецкурс «Функциональные мембранные материалы и мембранные процессы», проводятся лабораторные практикумы  по задачам «Молекулярно –селективный газоперенос в полимерных материалах для газоразделительных мембран», «Сравнительный анализ мембранных модулей различного типа для получения азотсодержащих газовых смесей из воздуха», а также лабораторные семинары «Моделирование и оптимизация технологических  процессов промышленности в открытой среде моделирования Aspen ONE».

На кафедре коллоидной химии химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова в рамках НОЦ «Физико-химические методы создания нанокомпозитов на основе полимерных матриц чл.-корр. РАН В.Г. Куличихин ведет курс «Реология дисперсных систем», прочитано два спецкурса, проведен лабораторный практикум.

На факультете наук о материалах МГУ  им. М.В. Ломоносова в рамках деятельности НОЦ «Мембраны и каталитические мембранные процессы в нанотехнологии» проф. А.Ю.Алентьев читает курс лекций «Основы мембранной технологии».

В  НОЦ  ИНХС РАН и РХТУ им.Д.И.Менделеева «Полимерная нанохимия для высоких технологий»  проводили лабораторно-практические занятия по таким спецкурсам, как «Рентгеноструктурный анализ в больших и малых углах дифракции», «Температурный рентгеноструктурный анализ», «Дифференциальная сканирующая калориметрия» и др. (руков. проф.Е.М.Антипов).

В 2009г. было создано еще два НОЦ: ИНХС РАН – Химический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова «Ресурсосберегающие процессы нефтехимии и нефтепереработки»  и  ИНХС РАН – МИСиС «Металлополимерные системы и нанотехнологии».

Научно-образовательные центры Института активно участвовали в конкурсах ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», в результате чего были заключены государственные контракты на выполнение научно-исследовательских работ коллективами НОЦ.

Награды и премии

Премия Правительства РФ
Коллектив авторов под руководством академика С.Н. Хаджиева удостоен премии Правительства РФ за работу «Разработка процесса каталитического крекинга – гидроочистки сернистого сырья и создание на его основе крупнотоннажного промышленного производства высокооктанового автомобильного бензина». (Постановление Правительства РФ №221 от 10 марта 2009 года)

Премия МАИК/Наука-Интерпериодика за лучшую публикацию года
Е.Ш. Финкельштейн, М.В. Бермешев, М.Л. Грингольц, и др. за цикл работ «Реакция метатезиса ненасыщенных циклических соединений в синтезе перспективных продуктов нефтехимического происхождения» удостоены премии издательства МАИК/Наука-Интерпериодика за лучшую публикацию года в журнале «Нефтехимия».

Гранты Президента РФ для поддержки молодых учёных России

Доктора наук:

• Максимов Антон Львович
• Кудрявцев Ярослав Викторович

Кандидаты наук:

• Борисов Роман Сергеевич
• Кулумбегов Руслан Владимирович
• Сметанников Олег Владимирович

В связи с юбилеем ИНХС РАН в апреле 2009 года сотрудники Института были отмечены следующими наградами:
Почетные грамоты Российской академии наук
(Распоряжение Президиума РАН №10105-211 от 31 марта 2009 года)

1. Багрий Е.И.
2. Бондаренко Г.Н.
3. Выгодская И.В.
4. Давыдова С.Л.
5. Заикин В.Г.
6. Земцов Л.М.
7. Иванова Л.И.
8. Иванова Г.Ф.
9. Карпачева Г.П.               
10. Карпычева Л.С.
11. Колесниченко Н.В.
12. Константинова Е.А.
13. Коршунова Н.А.
14. Кузьмина Г.Н.
15. Курков Д.В.
16. Лебедев Ю.А.
17. Лебедева А.В.
18. Лебедева А.Г.
19. Лин Г.И.
20. Литманович А.Д.
21. Маковецкий К.Л.
22. Мушина Е.А.
23. Нехаева Л.А.
24. Орехова Н.В.
25. Орешкин И.А.
26. Осипова Н.Л.
27. Паренаго Л.А.
28. Подольский Ю.Я.
29. Рубинская О.П.
30. Сытов Г.А.
31. Ушаков Н.В.
32. Финкельштейн Е.Ш.
33. Френкин Э.И.
34. Хотимский В.С.
35. Шаназарова И.М.
36. Ширяева В.Е.
37. Шуйкин А.Н.
38. Эйгенсон И.А.
39. Яковлев В.А.

• академик С.Н.Хаджиев;
• проф. В.Г.Березкин;
• проф. Ю.А.Колбановский;
• д.х.н. И.А.Орешкин.

• чл.-корр РАН В.Г.Куличихин;
• проф. Е.М.Антипов;
• проф. В.В.Волков;
• проф. В.В.Тепляков

• проф. О.П.Паренаго;
• к.х.н. И.С.Калашникова.