Выдающиеся ученые – наши земляки
28 июля 2021 г.
Онлайн-конференция
Профессор Голосман Евгений Зиновьевич
«Вклад новомосковских ученых и инженеров в создание и внедрение катализаторов мирового уровня»
Приветствую аудиторию нашей сессии, ученых, инженеров, всех интересующихся тематикой конференции в Год науки и технологий.
Полагаю, город Новомосковск с его мощнейшей промышленностью, НИИ, университетом знаком нашей аудитории.
Когда много лет тому назад после окончания Московского химико-технологического института им. Д.И. Менделеева я приехал в Новомосковск и начал работать в недавно созданном филиале Государственного института азотной промышленности и продуктов органического синтеза, наиболее известным и значимым отраслевым научно-исследовательским институтом в городе был Подмосковный институт угольной промышленности (ПНИУИ).
Разработки этого НИИ во многом определяли развитие угольной промышленности не только нашего Подмосковного угольного бассейна, но и далеко за его пределами.
В институте работало много докторов и кандидатов наук, лауреатов самых высоких премий. Много лет институт возглавлял доктор технических наук, академик Горной академии, лауреат премии Правительства Вячеслав Алексеевич Потапенко.
Развал страны не обошел и ПНИУИ – великолепного института практически нет.
Большой вклад в образование, в научную деятельность города, региона, страны вносил и вносит Новомосковский филиал Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева, в котором до недавнего времени училось более 5500 российских и иностранных студентов.
Неудачные реформы образования коснулись в первую очередь региональных вузов. Вспомним Нобелевского лауреата Альберта Эйнштейна: «Только две вещи бесконечны – Вселенная и человеческая глупость. Впрочем, насчет Вселенной я не уверен». Представление реформаторов, что образование надо сосредоточить только в крупных мегаполисах, крайне ошибочно! 80 % иногородних выпускников остаются работать в Москве, Петербурге, Новосибирске и уезжают за рубеж.
Возникла проблема с инженерными кадрами и в нашем регионе.
Помимо научных статей и монографий я написал и много публицистических статей, посвященных проблеме образования, отраслевой и академической науке, о центрах детского творчества «Квант» и «Кванториум».
В последние полтора года вышли, наконец, постановления, указы Президента страны, Правительства о необходимости укрепления региональных вузов. Но на восстановление понадобится гораздо больше времени, чем на разрушение. Как говорил знаменитый ученый Бертран Рассел: «Общество страдает несварением науки».
И всё же есть ли успехи в российской науке? Есть, несмотря на… Это прежде всего оборонная наука, биомедицина – вакцины и т.д.
В Новомосковске можно отметить научные достижения Менделеевского университета в области кибернетики профессора, экс-ректора НИ РХТУ Вента Дмитрия Павловича и его учеников Лопатина Алексея Геннадьевича и других; заведующего кафедрой фундаментальной химии профессора, лучшего инженера региона Кизима Николая Федоровича; молодого профессора, заведующего научно-исследовательским отделом, д.х.н., лауреата (вместе с Н.Ф. Кизимом) ряда престижных грантов Голубиной Елены Николаевны (она же лучший изобретатель региона); профессоров С.В. Добрыднева, Н.С. Лебедева и других.
Научные достижения есть в «НАК «Азот» (технический директор Бояркин Олег Григорьевич, директор по производству Полушин Алексей Павлович, начальник ЦОТК (ЦЗЛ) к.т.н. Ляхин Дмитрий Владимирович). Все трое победители конкурса «Инженер года».
Очень высокие научные и инженерные решения были внедрены на предприятии «Новомосковский хлор» во многом благодаря директору кандидату экономических наук Рубану Ивану Сергеевичу – лучшему изобретателю Тульской области и заведующему лабораторией Лониной Наталье Григорьевне – лучшему инженеру области.
Мирового значения работы выполняются научно-техническим центром предприятия «Полипласт» под руководством доктора технических наук Вовка Анатолия Ивановича и к.т.н. Олега Замуруева. Вовк является так же победителем конкурса «Лучший изобретатель» 2020 года, а Олег Замуруев – победителем конкурса «Лучший инженер». Поддерживает работы генеральный директор Ковалев Александр Федорович.
К сожалению, не знаком с научными достижениями одного из крупнейших предприятий региона «Проктер энд Гембл».
Я упомянул о победителях конкурсов «Лучший инженер», «Лучший изобретатель» Тульской области и России. Эти конкурсы наш Союз научных и инженерных общественных объединений (СНИОО) проводит уже много лет. Организаторами конкурса являются: президент СНИОО ТО – директор института высокоточных систем им. В.П. Грязева Тульского государственного университета профессор Чуков Александр Николаевич; председатель правления общества изобретателей – доцент Тульского университета Чукова Ольга Владимировна; исполнительный директор СНИОО ТО Елена Валентиновна Фомина; директор «Тульского дома науки и техники» Михайловский Владимир Михайлович; Ваш покорный слуга и др.
Проведение конкурса во многом способствует, подталкивает инженеров, ученых, преподавателей к подытоживанию, оформлению своих разработок, к их рекламе и продвижению.
К сожалению, в отличие от тульских предприятий, очень активно участвующих в областных и российских конкурсах «Лучший инженер», «Лучший изобретатель», по странным причинам в них не участвуют инженеры, руководство «Кнауф Гипс», «Аэрозоль», «Проктер энд Гембл» и других предприятий Новомосковска, обедняют достижения своих предприятий и не отмечают свой инженерный корпус.
Сейчас Союз научных и инженерных общественных объединений начал рассылку предложений по участию в конкурсе за 2021 г. Подача материалов не позже сентября – октября. Как говорится, карты в руки.
И о проблеме создания катализаторов мирового уровня.
В основном, как говорится на 99,9 %, эти работы ведутся в нашем «НИАП-КАТАЛИЗАТОР», наследнике бывшего Новомосковского филиала ГИАП. На постсоветском пространстве из каталитических отраслевых НИИ, пожалуй, сохранились только мы. Правда численность сократилась (когда-то только в Новомосковске работали более 1800 сотрудников). Напомню, что за последние 25–30 лет в стране из 6000 научно-исследовательских институтов и конструкторских отделов с карты исчезло более 5000.
Тем не менее, в «НИАП-КАТАЛИЗАТОР» работают научная часть и крупное катализаторное производство, выпускающее для сотен предприятий современные катализаторы.
Напомню нашей аудитории, в которой далеко не все погружены в эту проблему, что, упрощенно говоря, катализаторы – это вещества, ускоряющие химические процессы.
Достаточно вспомнить, что 85-90 % продукции, выпускаемой в химической, нефтехимической промышленности создается только с применением катализаторов. 85–90%, акцентирую!
Мировой объем производимой в разных отраслях продукции с использованием катализаторов составляет более 2 триллионов долларов в год.
В Российской Федерации в настоящее время используется около 550 промышленных катализаторов (несколько десятков из которых, созданы в Новомосковске) и примерно каждые 5-8 лет происходит их обновление или модернизация.
Промышленность предъявляет к эффективности катализаторов жесткие требования. Это высокая активность, большая механическая прочность, низкий насыпной вес и газодинамическое сопротивление, приемлемая стоимость.
Одной из важнейших характеристик катализаторов является их срок эксплуатации, который во многом определяет экономическую целесообразность их применения.
Постоянная модернизация и усовершенствование разрабатываемых в «НИАП-КАТАЛИЗАТОР» катализаторов, глубокие научные исследования позволили для многих значительно увеличить срок их эксплуатации с первоначальных 1-2 лет до 5–15 лет.
Уже много лет катализаторы широко применяются в металлургической, машиностроительной, пищевой, фармацевтической, атомной, оборонной и других отраслях промышленности.
Ряд разработанных катализаторов, помимо широкого использования в неорганическом, органическом и экологическом катализе, используются для оборонной промышленности, то есть являются продуктами двойного назначения. Например, на нескольких стадиях производства аммиака применяются катализаторы. Аммиак, в свою очередь, используется при производстве азотной кислоты и аммиачной селитры, которые помимо гражданского назначения, применяются при производстве взрывчатых веществ. В оборонной промышленности используются особо чистые газы, получение которых осуществляется с применением разработанных катализаторов. То же касается и уничтожения некоторых вредных веществ, например, хлорорганических продуктов, удаления продуктов разложения клеевого слоя теплоизоляционного покрытия бывших в употреблении снарядов и переработки токсичных отходов, содержащих компоненты ракетных топлив. В настоящее время большое внимание уделяется применению мобильных электрохимических генераторов (ЭХГ) для обеспечения электроэнергией в аварийных ситуациях телекоммуникационных систем, медицинских учреждений и т.д. Сырьем для ЭХГ, например, является водородсодержащий газ, получаемый при разложении аммиака.
Наиболее ярким примером является разработка серии катализаторов метанирования марки НКМ (НИАП-07), которые, несомненно, являются одними из самых эффективных в мире. Многолетний длительный пробег этих катализаторов без снижения активности и разрушения по-прежнему привлекает к ним предприятия в России и за рубежом.
Катализаторы изготавливаются различной геометрической формы (таблетки, кольца, экструдаты).
Наверное, не все видели катализаторы в форме таблеток, похожих на медицинские, но в один аппарат загружается от десятков килограмм до 100–200 тонн.
Срок службы катализаторов увеличен с первоначальных 5-6 лет до 15-16 лет, а на нескольких предприятиях «Азот» в Невинномысске, Тольятти, Гродно составил рекордные 25-26 лет. Благодаря увеличению пробега катализаторов метанирования серии НКМ в 3–5 раз подтвержденный экономический эффект для агрегатов синтеза аммиака составил несколько миллиардов рублей!
Получив столь значительную экономию от применения катализаторов метанирования и многих других наших катализаторов, поделились ли предприятия с разработчиками катализаторов? К сожалению, нет. Отсюда проблемы с приобретением новых дорогостоящих приборов и установок и большой отток научных кадров.
Остается вспомнить некогда популярную шутку: «Я не амеба, я делиться умею». Пока не делятся.
В разработке, исследовании этих и других катализаторов принимали участие сотрудники моей лаборатории с романтическим названием ИКАР (исследование катализаторов, адсорбентов реакций): Василий Николаевич Ефремов – Почетный химик России, лауреат ряда премий, кандидат технических наук, главный специалист по технологиям; Почетные химики России Александр Иванович Нечуговский, Елена Александровна Боевская; Инженеры года —-заведующие лабораторией Мария Александровна Круглова и Вера Александровна Трошина; начальник производства Вейнбендер Александр Яковлевич; молодой исследователь, ныне зав. лаб Анна Вячеславовна Кашинская и многие другие.
В «НИАП-КАТАЛИЗАТОР» моими коллегами в других лабораториях была разработана серия катализаторов конверсии метана для агрегатов аммиака, установок получения водорода под руководством технического директора, лауреата Всероссийского конкурса «Инженер года» и лауреата престижнейшего конкурса «Надежда России», к.т.н. Дульнева Алексея Викторовича. Эти катализаторы также одни из лучших в мире и эксплуатируются на многих заводах, в том числе в Новомосковске на «НАК «Азот».
Длительный срок службы (не менее 15-16 лет) демонстрируют и катализаторы серии КДА получения защитных (контролируемых) атмосфер, получаемых диссоциацией аммиака при температурах 700–950°С.
Эти атмосферы предназначены для изменения химического состава поверхности обрабатываемого металла. Азотоводородная смесь, получаемая при разложении аммиака, так же используется для восстановления (активации) катализаторов.
Катализаторы выпускаются в форме таблеток, колец и сложной геометрической формы.
Эксплуатация этих катализаторов осуществляется на 150 предприятиях России, СНГ и дальнего зарубежья. Столь большое количество предприятий, безусловно, подтверждает высокую эффективность катализаторов.
Особую нишу занимают катализаторы очистки коксовых газов от аммиака, например, на Магнитогорском меткомбинате коксовый газ содержит аммиак, сероводород, синильную кислоту, бензол и другие примеси. Условия процесса, как говорится, зверские. Процесс осуществляется при температурах 1150–1200°С. Наш термостабильный катализатор КДА-18А сложной геометрической формы с 2016 г. успешно эксплуатируется в двух агрегатах (объемом 12 м3 каждый) коксохимического производства ММК взамен контактов фирмы BASF.
Эти катализаторы для коксохимических производств и другие наши катализаторы могут широко применяться на химических и металлургических предприятиях Тульского региона: «Щекиноазот», Ефремовском заводе и других. В Новомосковске «НАК «Азот» использует многие наши катализаторы.
Рассказать в докладе о многих других наших катализаторах невозможно. Упомяну только еще один катализатор очистки от сернистых соединений природного газа, тоже мирового класса (разработчик кандидат технических наук Гартман Владимир Леонидович, также победитель конкурса «Инженер года»).
В создании некоторых наших катализаторов принимали участие сотрудники и студенты НИ РХТУ, например, в создании и исследовании катализаторов для получения защитных атмосфер. Это кандидат технических наук, ныне заведующий кафедрой Моисеев Михаил Михайлович, профессор, доктор технических наук Леонов Валентин Тимофеевич.
В огранке наших исследований, в подготовке кадров, кандидатов и докторов наук особая роль специалистов академических вузов и университетов. Это, прежде всего, мой друг, талантливый профессор Владимир Ильич Якерсон (Московский институт органической химии им. Н.Д. Зелинского); сотрудники МГУ им. М.В. Ломоносова – академик Е.Д. Щукин, В.В. Лунин, профессор С.Н. Ткаченко и многие другие; Белов Владимир Витальевич (Днепропетровский химико-технологический университет). Совместно с химфаком МГУ были созданы и внедрены высококлассные катализаторы разложения озона, широко применяющегося для очистки воды в сельском хозяйстве, в химической промышленности. У многих возникает вопрос. Озон – это так приятно после грозы… зачем чистить? Напомню, что в концентрациях, превышающих тысячные доли процента, озон действует на человеческий организм сильнее синильной кислоты.
Несколько слов о новых препаратах «МедьАгро» и «X-Hooves».
Препараты «МедьАгро» и «X-Hooves». Неожиданное решение.
На основе полупродуктов при производстве медных и медь-цинковых катализаторов созданы совместно «СФК Агро» и «СФК Удобрение» (Смоленск, Челябинск) высокоэффективные препараты с длительным сроком хранения в широком диапазоне температур и исключительной простотой приготовления и применения раствора. Препараты марок «МедьАгро» и «X-Hooves» предназначены для защиты растений и лечения копыт и кожи крупного рогатого скота. Создано масштабное производство этих препаратов и препарата для производства кормов.
Препараты уже используются в десятках регионах страны. В Тульской области внедрения более скромные. Это пока сельскохозяйственное предприятие «Тесницкое» и одно сельскохозяйственное предприятие в Суворовском районе, а также на ряде дачных участков.
Создать новый катализатор – большая роскошь.
Создание новых промышленных катализаторов требует привлечения достаточно дорогих физико-химических методов.
По мнению Хальдора Топсе – основателя и руководителя знаменитой катализаторной компании Haldor Topsøe, для разработки катализаторов на мировом уровне необходимо чтобы численность только научных сотрудников в фирме, занимающейся разработкой нескольких новых катализаторов, была не менее 50 человек (плюс вспомогательный персонал) с использованием приборов и установок стоимостью не менее 20 млн долларов. И даже в этом случае, доведение новой научной разработки до промышленного применения может быть реализовано за 7-8 лет.
Сколько российских научных организаций могут воспользоваться этими рекомендациями? Пожалуй, близок к цели только ИК СО РАН. Для сравнения затраты на исследования и разработку в расчете на одного исследователя в России в 20 раз меньше, чем в развитых странах.
А проблема отъезда за границу многих тысяч талантливых ученых и инженеров. Каковы последствия? Есть расчеты потерь, сделанные на экономическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова.
Владимир Зворыкин – изобретатель телевидения создал в мире продукт, равный 20 годовым продуктам нынешней Российской Федерации.
И если бы речь шла только о Зворыкине…, а Новоселов, Гейм и многие другие?
Вот что делают мозги, которые здесь произрастали, а применяются на западе. Они производят продукт, сопоставимый с тем, что дают нефть, газ, лес и другие.
Катализатор – понятие стратегическое
Несмотря на то, что производство катализаторов в России давно отнесено к так называемым критическим технологиям, доля импортных катализаторов, поставляемых в страну, неизменно растет и составляет для различных отраслей от 50% (азотная промышленность) до 90% – получение бензинов. Напомню, что с применением катализаторов производится большая часть химической, нефтехимической продукции. Катализаторы используются и во всех отраслях для очистки технологических и выбросных газов. Страны-импортеры при необходимости могут оказать огромное давление путем ограничения поставки необходимых катализаторов. В настоящее время число стран, которые владеют полным комплексом технологий производства катализаторов нефтепереработки (отрасли промышленности, стратегической для экономики очень многих государств), оказалось меньше, чем число государств, владеющих технологией производства атомной бомбы.
Кто владеет наукой, тот владеет миром
В ряде публикаций и выступлений я также высказывался по ряду обсуждаемых проблем торможения инновационного развития страны.
К сожалению, связи фундаментальной науки с отраслевой, а тем более с производством, сегодня нарушены. И все потому, что отраслевая наука в значительной степени ликвидирована. А работники фундаментальной науки не очень хорошо знают промышленность, тогда как «отраслевики» чувствовали себя на заводах, как рыба в воде.
Да и нынешние руководители, в основном, это менеджеры и финансисты. Они не очень разбираются в тонкостях технологии. Поэтому процесс освоения новых разработок – от фундаментального уровня до инженерных решений – сейчас стал еще труднее, чем был раньше.
Думаю, это происходит и потому, что вместо нормального финансирования науки ее все время пытаются «перестроить». По соотношению затрат на науку и ВВП Россия на последнем месте среди крупных развитых стран.
Все откладываем. Как не вспомнить один из блестящих афоризмов генерала Леонида Шебаршина: «У нас все впереди и эта мысль тревожит».
Наши работы по разработке, организации промышленного производства и высокоэффективной эксплуатации с длительным сроком пробега представленных катализаторов и препаратов отмечены премиями имени В.Н. Ипатьева, С.И. Мосина, Б.С. Стечкина, В.Г. Шухова, В.И. Вернадского и Премией Правительства РФ в области науки и техники.
Поясню некоторые имена.
Академик В.Н. Ипатьев – величайший химик-технолог, вся нефтехимия высокого давления начиналась с его изобретений, а созданные ими высокооктановые бензины позволили авиации США, Англии, СССР значительно увеличить скорость самолетов во Второй мировой войне, обойдя по скорости германскую авиацию.
С.И. Мосин – изобретатель лучшей в свое время винтовки.
Академик Б.С. Стечкин – знаменитый ракетчик. Пистолет Стечкина изобрел его родственник Игорь Стечкин – это его дипломная работа в Тульском механическом институте. В настоящее время пистолет используется только спецподразделениями.
Инженер В.Г. Шухов – наверное, самый знаменитый российский инженер, построивший грандиозные мосты и прочее. Многие знают его телевизионную башню на Шаболовке в Москве.
Академик В.И. Вернадский – знаменитый ученый, мыслитель.
Наши катализаторы двойного назначения для гражданских и военных отраслей промышленности применяются для синтеза химических продуктов, получения технологических и очистки выбросных газов на предприятиях химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, пищевой, атомной, оборонной, медицинской и других отраслей промышленности, а также в сфере жилищно-коммунального хозяйства.
Власть предержащим и всем нам надо усвоить, что наука – рискованный бизнес. Анализ ведущих компаний показывает, что для того чтобы получить один коммерчески успешный продукт, требуется около 3000 идей.
И завершая, вспомним Омара Хайяма.
В одно окно смотрели двое.
Один увидел дождь и грязь,
Другой – листвы зеленой вязь,
Весну и небо голубое…
В одно окно смотрели двое.
Всем удачи.
И покидая эфир, как мудро говорил Михаил Жванецкий: «В каждом из нас сидит гений… и с каждым годом все глубже и глубже».
Пожелаю всем не терять время.