Моделирование, химия и топливо

90 лет готовим кадры для топливной промышленности Сибири

Топливная промышленность - это база развития российской экономики, инструмент проведения внутренней и внешней политики. В Сибири топливная промышленность начала бурно развиваться в 20-30 годы прошлого века, и сразу же возникла острая потребность в инженерных кадрах. Томский политех откликнулся на требования времени, и 90 лет назад, в 1929 году, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, известный ученый в области коксохимии, профессор И.В. Геблер создал в вузе кафедру коксобензольного производства, которая впоследствии стала известна как кафедра химической технологии топлива (ХТТ), ныне?- отделение химической инженерии ТПУ. За эти годы подготовлено почти 2500 уникальных специалистов.

В помощь государству

Нужно отметить, что все 90 лет существования коллектив кафедры оперативно реагировал на запросы промышленности. Например, в 30-е годы Томский политех во главе с тогдашним ректором Н.В. Гутовым стал штабом строительства и пуска Кузнецкого металлургического комбината.

Основным научным направлением ученых были исследования в области расширения сырьевой базы для получения металлургического топлива. А когда в 1958 году на территории Томской области был открыт крупнейший в мире Западно-Сибирский железорудный бассейн, кафедра ХТТ под руководством профессора Геблера начала заниматься проблемой топлива для металлургии этих руд. В итоге научных исследований, которые возглавил профессор С.И. Смольянинов, была обоснована возможность и технико-экономическая целесообразность создания в Томской области комплексного металло-энергохимического комбината на базе железных руд Бакчара и расположенных там же торфяных месторождений.

Новые месторождения: нефть и газ

В 1966 году, во время пика развития нефтяной и газовой промышленности в Сибири, кафедра ХТТ начала изучать состав и свойства нефтей, природных и попутных газов, газовых конденсатов новых месторождений. На сегодня в содружестве с проблемной научно-исследовательской лабораторией по комплексному использованию горючих ископаемых и производственным геологическим объединением «Томскнефтегазогеология» проанализировано около 700 геологических проб нефтей и конденсатов и более 2000 проб газов. По расширенной программе проведены исследования практически всех промышленных месторождений Томской области и ряда крупнейших месторождений Тюменской области. По каждой исследованной нефти даны рекомендации по наиболее рациональному направлению ее переработки. Большая работа была проведена по обоснованию и характеристике сырьевой базы томского нефтехимического комплекса. Определены ресурсы углеводородного сырья и дана их техническая характеристика.

Работы в области синтеза

Вот уже 60 лет коллектив ведет исследования в области синтеза на основе оксида углерода и водяного пара. Изучено влияние внешних условий на селективность процесса. Подтверждена эффективность использования ультрадисперсных железосодержащих катализаторов. На опытном заводе Ангарского НХК осуществлен синтез органических соединений на основе ретурного газа – отхода производства синтетического аммиака. Эти исследования были обобщены в докторской диссертации профессора А.В. Кравцова. Накопленный опыт позволил начать работу по исследованию катализаторов синтеза метанола для Томского нефтехимического комбината. Математическое моделирование химических процессов.

В середине 70-х годов прошлого века, параллельно созданию отраслевой лаборатории кинетики и математического моделирования многокомпонентных химических процессов, на кафедре начали готовить инженеров по специальности «Основные процессы химических производств и химическая кибернетика». В 1984 году кафедру ХТТ возглавил профессор, д.т.н. А.В. Кравцов. В течение тридцати лет он руководил созданной им научной школой по математическому моделированию процессов переработки углеводородного сырья. Методология математического моделирования многокомпонентных каталитических процессов, какими являются все процессы нефтегазохимии, разработана в ТПУ при активной поддержке руководства нефтеперерабатывающей промышленности России. С применением этой методологии изучены эксплуатационные режимы катализаторов риформинга, изомеризации, дегидрирования и алкилирования, каталитического крекинга и гидрокрекинга, предложены и внедрены способы и приемы их модифицирования, увеличивающие в конечном итоге ресурс катализаторов за счет оптимизации режимов их эксплуатации.

Других подобных организаций, обладающих совокупностью знаний по физико-химическим закономерностям превращения углеводородов и опыта построения интеллектуальных компьютерных систем, а также опыта их внедрения в производство, нет ни в России, ни за рубежом.

Прогнозирование и импортозамещение

Главная научная идея работ большого коллектива - в том, что создаются новые фундаментальные математические модели, которые отличаются от существующих инвариантностью к составу перерабатываемого сырья и высокой прогностической способностью.

Ученые разрабатывают новые математические модели нестационарных процессов глубокой переработки нефти в качественные нефтепродукты с учетом тепломассопереноса и химического реагирования. На их основе появляются специализированные программные коды, ничем не уступающие известным прикладным пакетам в рамках решаемого класса задач. Появление таких собственных программных продуктов позволяет в некоторой степени решить вопрос импортозамещения.

Преемственность поколений

Научная школа «Математическое моделирование многокомпонентных каталитических процессов» — единственная в России. Ученики, младшие коллеги продолжают традиции своих предшественников.

За время существования научной школы подготовлено более 40 кандидатов и докторов наук. В 2002 году под руководством проф. Кравцова подготовила и защитила докторскую диссертацию Э.Д. Иванчина, ныне руководитель научной школы. В 2012 году докторскую диссертацию защитила ученица проф. Иванчиной Елена Ивашкина.

В настоящее время по программе «Постдок» работают над своими докторскими диссертациями научные сотрудники Ирэна Долганова и Наталия Белинская. Преемственность поколений — налицо. Члены научного коллектива школы являются руководителями и ответственными исполнителями грантов Президента РФ, РФФИ, РНФ, госконтрактов в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России», грантов У.М.Н.И.К. и международных грантов компании ВР.

Руководитель школы Эмилия Иванчина — лауреат премии Томской области в сфере образования, науки, здравоохранения и культуры, победитель конкурсов «Ученый года ТПУ», «Профессор года» (2011 г.), включена в «Галерею почета ТПУ».

Елена Ивашкина — победитель грантов Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых, лауреат Всероссийского открытого конкурса достижений талантливой молодежи «Национальное достояние России», победитель конкурса «Ученый года ТПУ», руководитель гранта РНФ. Молодые ученые Евгения Францина, Игорь Долганов, Наталия Белинская, Ирэна Долганова также руководят грантами РНФ по самым актуальным темам, связанным с топливной промышленностью.

2500 выпускников

Многолетний опыт в области математического моделирования процессов переработки нефти и газа, тесная связь с промышленностью, привлечение высококлассных специалистов в области IT-технологий, достойная материально-техническая база и инфраструктура позволяют готовить специалистов нового уровня знаний. Всего за эти годы кафедра ХТТ выпустила около 2500 уникальных специалистов в области подготовки и переработки нефти и газа, проектирования объектов топливной промышленности, моделирования, оптимизации и цифровизации промышленных процессов переработки углеводородного сырья.

Елена Ивашкина, профессор ОХИ