Сегодня и в перспективе. Достижим ли он без западных катализаторов. И при каких условиях можно развернуть их производство в стране.
Опубликованная в предыдущем номере журнала «Химия и бизнес» статья «Поворот на Восток» вызвала большой интерес в профессиональном сообществе и особенный резонанс в среде отечественных производителей и потребителей катализаторов. Этот поворот привел к тому, что производство многих видов минеральных удобрений, которое осуществлялось благодаря поставкам западных катализаторов, оказалось под угрозой. Ученые «Института катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук» (ФИЦ «Институт катализа СО РАН») и «Института нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук» (ИНХС РАН) и предприятия Российской Ассоциации производителей удобрений (РАПУ) предложили создать специальный консорциум из НИИ, ВУЗов, катализаторных фирм и, объединив имеющиеся в них ресурсы, решить проблему. Мы связались с рядом ведущих институтов, вузов и производственных и катализаторных компаний отрасли, пригласили их в РХТУ имени Менделеева на своеобразный «круглый стол». Что они думают об этом, что предлагают? Возможно ли это? Слово академику РАН, директору ФИЦ «Институт катализа СО РАН» Валерию Ивановичу Бухтиярову.
Валерий Иванович, в последнее время во многих дискуссиях наши ученые, химики и производственники, стараясь найти ответы на вопросы развития химпрома, говорят о приниженности в нашей стране роли катализаторов. Что на химических форумах уделяется большое внимание полимерам, нефтепереработке, нефтехимии, газовой химии, но не катализаторам. О них говорят разве что на узкоспециализированных конференциях…
– Для ученых и производственников роль катализаторов очевидна: без них процессы нефтепереработки, нефтехимии, газохимии, том числе и азотного цикла, т.е. процесс получения аммиака и удобрений в целом, просто невозможны. А все производство продовольствия базируется на минеральных удобрениях. Но речь идет не только о них.
Вы знаете, что наш премьер-министр Михаил Владимирович Мишустин подписал перечень некоторых проектов, которые должны развиваться с точки зрения выполнения полного инновационного цикла, тем самым обеспечивая технологический суверенитет России. Один из этих приоритетов, под номером семь, — критические химические технологии. Это о многом говорит.
Катализаторная подотрасль сама по себе, может быть, не такая грандиозная по объёму средств, которые через неё проходят, но если мы посмотрим мультипликативный эффект от их использования, он окажется существенно больше. Я недавно смотрел список российских компаний в Forbes. В первых двух десятках есть «ЕвроХим», «Метафракс», «Акрон», «Фосагро». Это говорит о том, что бизнес здесь действительно есть, и отрывать катализаторы от бизнеса последующего тоже неправильно. Да и как отрывать, когда каталитические процессы в России обеспечивают производство:
- 40 млн. т/г высокооктанового бензина,
- более 80 млн. т/г дизельного топлива марки ЕВРО-4, ЕВРО-5,
- 18 млн. т/г аммиака,
- 5,5 млн. т/г полиэтилена/полипропилена,
- 4,5 млн. т/г метанола,
- 1,6 млн. т/г синтетических каучуков,
- более 4 млн. т/г базовых нефтехимических продуктов,
- более 1 млн. т/г масложировых продуктов для пищевой промышленности, включая 0,5 млн. т/г маргарина.
Итого мы имеем около 155 миллионов тонн в год высокотехнологической химической продукции. Это для государства составляет большую долю материальной части ВВП — 15%. Хочу сказать, что в тех же странах Западной Европы и Америке процент еще выше — до 25-30%, т. е. нам есть куда расти!
Объем рынка катализаторов в России — порядка 60 тыс. т. в год, и фактически в стране нет отрасли, развитие которой от них не зависит. К примеру, на катализаторах базируется получение метанола и формальдегида, а из него — смол, которые идут на производство ДСП и других композиционных материалов на основе древесины, всевозможных клеев, формовочных материалов и т.д.
Даже строительство, вроде бы далекое от химической промышленности, невозможно представить в нашей стране без специальных химических добавок в бетон, без утеплителей, получаемых из различных полимеров. И так — практически в каждой отрасли. В каждом автомобиле стоит нейтрализатор выхлопных газов, и он тоже содержит платиново-палладиевые частички, тот же самый катализатор.
То есть, конечный вклад катализаторов в экономику колоссальный и сравним с отдачей сильнейших отраслей промышленности. Однако известно, что их большая доля поставлялась из-за рубежа для производства минудобрений, нефтехимии и во многие другие секторы. После введения санкций наши заводы сильно пострадают?
– От отрасли к отрасли зависимость отечественных предприятий от иностранных поставок катализаторов разнится и в настоящее время составляет от 40 до 100%. Самое меньшее влияние испытывают наши нефтеперерабатывающие заводы — им приходится импортировать только 40% нужных катализаторов. А вот ситуация в химической, нефтехимической, газохимической отраслях существенно хуже. В химической промышленности, впрочем, еще есть некоторое число точек, где предприятия могут производить какое-то количество импортозамещающих катализаторов. В газохимическом секторе все несколько сложнее. Например, получение аммиака — основного базового продукта для синтеза азотных удобрений и других нужных стране продуктов — достаточно сложный процесс. И на всех его стадиях используются катализаторы, зависимость от которых составляет свыше 90%.
Самое высокое давление испытывает нефтехимия — здесь зависимость от импортных катализаторов достигает 100%. Это, например, производство основных полиолефинов, которые нужны не только для изготовления упаковки, но и для решения других, более сложных, задач. К примеру, для получения различных инновационных материалов, которые используются в производстве широкой номенклатуры высокотехнологичных изделий для машиностроения и т.д. Повторю: все 100% подобной продукции производится на импортных катализаторах.
Из-за чего же возникла такая ситуация? Из-за наличия трудноразрешимых для нашей науки задач или из-за специфики производства и потребления катализаторов?
– В 90 годах в отрасли минудобрений сложилась тотальная монополия зарубежных производителей катализаторов. К этому привели непродуманная открытость рынка, недостаток внимания государства к развитию этой сферы в России, в том числе отсутствие финансирования науки, в результате чего произошло резкое сворачивание разработок в этой области. Как итог, в практике наших компаний укоренилась и стала естественной ставка на все западное.
Но другая причина нашего отставания, конечно, кроется и в специфике производства и потребления катализаторов. Например, в нефтепереработке катализаторы обслуживают крупнотоннажные производства. А значит, выпускаются в значительных количествах и обеспечивают хорошую доходность как их поставщикам, так и их потребителям — производителям бензинов, масел и т.д. Такое положение дел дает участникам рынка широкие возможности для инвестирования в разработку и производство катализаторов.
В азотном и нефтехимическом комплексе, в малотоннажном производстве ситуация другая. Многие виды катализаторов служат в течение более длительного промежутка времени. То есть выпускаются такие материалы в значительно меньших, в сравнении с нефтеперерабатывающей отраслью, объемах и относительно небольшими партиями. То есть такие катализаторы малодоходны. Поэтому наши производители не могут позволить себе делать значительные инвестиции, которые позволили бы создать крупную «концентрированную» промышленную площадку для выпуска широкой номенклатуры продукции в объемах, необходимых для обслуживания производства разных нефтехимических и химических продуктов. А именно такая схема работы характерна для зарубежных лидеров отрасли.
Переход к высокорентабельным производствам, которые обеспечивали бы конкурентоспособность на мировом рынке и технологический суверенитет страны в области производства катализаторов, крайне актуален. Но без помощи государства, а также активного содействия крупных химических и нефтехимических компаний через заказы новых продуктов, через участие в разработках нужных им продуктов, такой переход невозможен.
Впрочем, подвижки, пусть пока и небольшие, уже есть. Так, в последние годы, благодаря участию государства и компаний – лидеров нефтехимии, включая «Роснефть», «Газпром нефть», «Татнефть» и других гигантов отрасли, были вложены огромные средства в модернизацию заводов, научные разработки и технологии, предусматривающие применение новых катализаторов. В этих разработках участвовало множество научных организаций, включая наш институт, Московский государственный университет им. Ломоносова, Томский государственный университет, Ивановский государственный химико-технологический университет, ИНХС РАН, ФИЦ ПХФ и МХ и др. И в настоящий момент можно сказать, что нефтеперерабатывающую отрасль мы отечественными катализаторами обеспечили.
Я не буду сейчас говорить о стране в целом. Но отмечу, что современные производства катализаторов функционируют, например, в Башкирии и Ангарске. И процесс модернизации отрасли продолжается. Сейчас, например, под эгидой «Газпрома» заканчивается строительство большого катализаторного завода в Омске. Над этим проектом работает дочернее предприятие гиганта — «Газпром нефть», оно же впоследствии будет заниматься эксплуатацией предприятия. И все же, несмотря на эти подвижки, для обеспечения технологического суверенитета России в области производства катализаторов понадобится время.
То есть понимание необходимости решать проблему развития производства катализаторов пришло практически ко всем заинтересованным российским участникам рынка. Но есть ли такое понимание у наших министерств? Многие химики помнят, что именно государственные управленцы сворачивали в 90-е годы производства российских катализаторов, и теперь, благодаря их стараниям, наши потребители ищут эту продукцию по всему миру. И во многом благодаря министерствам ни одна из толковых стратегий развития химпрома и нефтехимии страны до конца так и не была реализована…
– После известных событий это понимание пришло и к министерствам, об этом свидетельствует мой опыт обсуждения накопившихся в нашей промышленности проблем с их руководителями и ведущими сотрудниками. Более того, они, в принципе, готовы на начальной стадии поддержать финансирование научных разработок, чтобы затем, после развития мультипликативного эффекта, сконцентрировать их внедрение на нескольких предприятиях по производству катализаторов. Зная и понимая это, мы выступили с инициативой проработать процесс на примере химического комплекса, в частности, — отрасли минудобрений.
Почему выбрали именно этот сектор «химпрома»? Ведь как раз его предприятия больше всех работали с западными компаниями и по катализаторам, и по сопровождающему их производство оборудованию. Неплохие катализаторы, например, производил ГИАП, их производство прекратили, закрыли, как и катализаторную фабрику в Дорогобуже. Не боитесь, что все может повториться?
– Во-первых, Россия является мировым лидером производства минеральных удобрений, и ситуация с ними более или менее понятна. Как известно, после начала СВО та же Германия стала закупать в России в пять-семь раз больше этой продукции, чем ранее. И, несмотря на все санкции и связанные с ними логистические сложности, российские минеральные удобрения продолжают поступать на зарубежные рынки. Складывающееся положение просто обязывает их добиваться и технологического и катализаторного суверенитета. А нас, ученых, склоняет к тому, чтобы мы, на основе выявленной в них потребности, начали возрождение их производства.
Во-вторых, выбор этого сектора для апробации инициатив обусловлен тем, что производство минеральных удобрений — это, в основном, высокоэнергетические процессы, изучение которых позволит найти ключи к более эффективному их использованию. Эта работа не только позволит преумножить наши достижения в катализе, послужит его развитию в нашей стране, но и даст мощный импульс для роста различных научных направлений, включая, разумеется, саму химию.
Поэтому мы в содружестве с Российской ассоциацией производителей удобрений (РАПУ) и Министерством промышленности и торговли РФ создали рабочую группу для проработки вопросов возрождения отечественного производства катализаторов, необходимых именно для синтеза минеральных удобрений.
И начали мы, конечно, так сказать, с инвентаризации предприятий отрасли. А точнее, с оценки объема планируемых ими в ближайшие три-четыре года работ по загрузке катализаторов для процессов, о которых я упоминал ранее. Благодаря этому взаимодействию мы получили данные по тому, какие каталитические реакторы работают; какие узлы требуют модернизации; сколько тонн и каких катализаторов понадобится каждому конкретному предприятию. Эта информация чрезвычайно важна, именно она помогла нам выстроить перечень наиболее критических позиций, а на основе знаний о них — организовать поиск заделов. В соответствии с этим мы сейчас пытаемся перейти к реализации задуманного…
И что, такие заделы действительно имеются?
– Да, конечно. Ведь при всех трудностях, недофинансировании и дефиците внимания в научном мире, занимающимся катализом, исследовательские работы никогда не прекращались. Так что заделы у научных организаций кое-какие имеются. Понятно, что сегодня они существуют в лабораторном масштабе, что они чуть-чуть пилотные, что на опытно-промышленные масштабы их надо еще выводить. А это, конечно, задача не простая. И без помощи государства, стимулирования им участия частных инвесторов в строительстве отрасли, да и без самих химических компаний здесь не обойтись.
То есть консорциумом вы хотите соединить в один кулак науку, заводы химпрома, производителей катализаторов и государство? Но, согласитесь, такое объединение требует наличия какого-то регулирующего органа, который обеспечит принятие решений на основе консенсуса, а также будет координировать работу в целом.
– Да, конечно, только в него нужно добавить еще и вузы. В советское время действовал межотраслевой научно-технический комплекс катализаторов. Он объединял академические и производственные организации. Сегодня мы идем по пути создания подобной же структуры, объединяющей всех участников катализаторного рынка. Разумеется, руководство такой структурой предполагает некий консенсус. Наша попытка зайти через Минпромторг и создать рабочую группу, где я являюсь сопредседателем, оказалась успешной. Рабочая группа заработала, ее члены регулярно собираются. Мы обсуждаем организационные вопросы, направления деятельности консорциума, «взвешиваем» актуальность существующих проблем, определяем очередность принятия мер и выбираем участников для их решения. Дело продвигается, и к настоящему времени мы выходим на дорожную карту работы с поддержкой Минпромторга, хотя и находимся в ведомстве Минобрнауки.
Получается, что от качества управления этим масштабным процессом зависит будущее не только вашего консорциума, самой катализаторной промышленности, но главное — продовольственной безопасности страны. Да, впрочем, и мира, если учесть в нем долю российских минудобрений. Это означает, что в том же Минпромторге этой деятельностью должны заниматься люди, которые понимают суть проблем, знают тонкости производства минудобрений, — не юристы, не философы или психологи, которые еще некоторое время назад управляли производственными процессами, надеясь на то, что рынок все расставит по местам. Увы, ставка на один рынок провалилась. Чтобы развивать науку, производство нужны ученые специалисты химики, технологи, инженеры высоко уровня. Как с этим обстоит дело?
– Заместитель Министра промышленности и торговли Михаил Николаевич Юрин — химик-инженер. Он работал на химическом предприятии, то есть прекрасно понимает организацию производственного процесса. Сейчас этот человек — главный двигатель малотоннажной химии в целом. Так что мы, объединившись с Минпромторгом и благодаря активной позиции Михаила Юрьевича, оказались в самом фарватере малотоннажной химии, к которой, относится и производство катализаторов.
То же должен сказать и о других, коллективных, членах нашей группы: РАПУ, производителях катализаторов, ученых. Это компетентные и ответственные люди. «Практики» ежедневно решают технические, финансовые, организационные проблемы отраслевых предприятий. «Теоретики» упорно ищут (и находят) эффективные научно обоснованные решения, наконец, инжиниринговые компании, которые в последние годы в России встали на ноги, наши вузы ведут лабораторные промышленные испытания создаваемых катализаторов
Так что принять непрофессиональное решение в такой аудитории, заинтересованной в скорейшем развитии отрасли и решении ее проблем, будет просто невозможно. Тем более, с учетом того, что решения, особенно затрагивающие интересы членов консорциума, принимаются на основе консенсуса.
Однако пока вы организуете дело и ведете разработки, промпредприятия закупают катализаторы за рубежом, нередко — у перекупщиков, посредников. Вам не кажется, что страна вступила в опасную стадию работы на рынке катализаторов, которые непонятно где производятся и кем? Купили, загрузили новенький, а он не дает нужного эффекта. Это покупать не у условной «Хальдор Топсе», которая точно гарантировала достижения нужных характеристик производства, качества и объемов выхода продуктов т своих катализаторов…
– Напомню, что катализаторы — это не просто «материалы», а функциональные материалы с определенными свойствами (каталитическая активность, селективность, стабильность работы и т.д.). Сейчас заводы покупают катализаторы, как правило, поверив в соответствие их характеристик заявленным на слово, потому что нет «инструмента» для проверки. А после загрузки, выясняется, что купили, мягко говоря, не то. И это действительно, сегодня — одна из самых злободневных проблем.
Замечу, что для тестирования катализаторов в том же первичном и вторичном риформинге природного газа метана в синтез-газ, требуется создание установки в составе хотя бы одной трубки (в реальных процессах их участвуют десятки или сотни) длиной более пяти метров и большой расход сырья. Такое оборудование могут спроектировать и создать ученые в сотрудничестве с производственными предприятиями. Подобная «пилотка» может быть сделана в единственном экземпляре. Но она должна иметься в распоряжении наших промышленников, причем располагаться на мощностях компании, обладающей необходимыми компетенциями и возможностью упомянутого расхода сырья в большом объеме.
Тогда производители минудобрений будут получать достоверную информацию о том, что именно они закупают, в свою очередь оценка работы катализаторов будет способствовать их эффективному использованию. А это очень важно для химических компаний, страны наконец, как в плане производительности, себестоимости, так и конкурентоспособности выпускаемой продукции.
Ваш пример говорит о том, что совместная работа может быть выгодной для всех. По данным редакции она планируется и уже идет полных ходом, на какой же научной, материально-технической базе? У всех ведь она разная, и получать катализаторы будут по-разному.
– Я ещё раз повторюсь: пилотирование проектов при получении в год нескольких тонн катализаторов и носителей катализаторов может реализовываться в академических институтах, и там нужны лишь единичные производственные мощности. Для решения проблемных научно технических вопросов, которые требуют современного оборудования, может использоваться наш институт. Собственно, такое сотрудничество уже работает или находится в стадии строительства, включая ЦКП «СКИФ».
А потом, когда дело дойдет до промышленных объемов, потребуется и производство промышленного масштаба. У нас есть действующие компании с достаточными мощностями и хорошими компетенциями. Поэтому ответ на заданный Вами вопрос таков: надо подключаться всем.
А все ли имеет ваш институт им для того, чтобы стать таким центром? Что он может предложить, чтобы компании, которые к вам обращаются за помощью, исследованиями, могли бы с уверенностью сказать: «Да, мы здесь это получим, нам сделают в срок и т.д.».
– Развитие современной науки уже давно базируется на комплексном подходе. Сегодня ни одна организация, какой бы крупной и сильной она ни была, не решает научную проблему в одиночку. Поэтому речь у нас всегда и безоговорочно идёт о консорциуме, участвуя в котором каждый что-то реализует, опираясь на свои силы, Для чего-то использует достижения партнеров по консорциуму, а в чем-то — нашу научную базу.
Сегодня мы — единственный в России специализированный по катализу институт. Наш отец-основатель Георгий Константинович Боресков в свое время через правительство СССР и Академию Наук вывел Институт на такие научно-технические позиции, которые дали ему возможность решать проблемы катализа в его фундаментальных проявлениях — от установления тончайших связей взаимодействия, открытия новых его функций до возможности масштабировать их. В этих целях в институте при строительстве был заложен большой опытный химический цех. Оборудование там, конечно, еще не всё новое, кое-что там старенькое. Тем не менее, цех есть и исправно функционирует.
Кроме того, у нас предполагается программа развития Центра масштабирования отечественных научных разработок в области химических и биологических катализаторов (Центр «БиоКатТех» ), предполагающего работу в режиме центра коллективного пользования, который позволит оперативно переходить от прикладных исследований к опытному производству и далее — к масштабированию решений для тех предприятий и организаций, у которых подобного центра нет. То есть Центр «БиоКатТех» — реальное воплощение идеи объединения исследователей, разработчиков и производителей катализаторов. Если бы не пандемия COVID, мы получили бы ФАИП по строительству двух корпусов и были бы уже близки к завершению этого одобренного в 2019 г. Советом Федерации проекта.
То есть работа по разработке катализаторов для минеральных удобрений у вас и уже идет, их производство вполне реально.
– Да, разумеется, именно над этим мы сегодня работаем, создавая с предприятиями, вузами, катализаторными фирмами соответствующую дорожную карту. И поверьте, объединение сил ведет к тому, что мы решим проблему.
Однако, судя по тому, куда движется наука, как развиваются нано- и цифровые технологии, мир химии идет к производствам, на которых будут управлять не взаимодействием физических масс реагентов, а их молекулами. Ваш центр будет способен работать на таком уровне? Не окажется ли так, что пока вы тут перестраиваетесь, создаете консорциум, западные инжиниринговые компании уйдут далеко вперед, и нашим заводам волей или неволей придется учитывать этот фактор и думать, как не попасть снова в санкционную ловушку.
– Мы не боимся перехода на более высокий технологический уровень. Если говорить о наномоделировании, у нас давно создана и весьма успешно работает, например, лаборатория квантовой химии, в которой наши ученые пытаются, с одной стороны, объяснить некоторые экспериментальные данные, секреты рождения получаемых в ней необычных материалов, а с другой — предсказать возможное изменение катализаторов, что важно для планирования их дальнейшего использования. Работа на тончайших микроуровнях позволяет получить знания о взаимодействии разного уровня материальных макро- и микросубстанций. Разумеется, как в этой лаборатории, так и в других, мы развиваем разные типы моделирования: от молекул и наноматериалов до химических реакторов.
Добавлю, что запуск упомянутого строящегося ЦКП «СКИФ» позволит использовать достижения ядерной физики, и переход на производство новых типов материалов будет поставлен на поток. Это новая тема, и этим должны заниматься люди с инженерным складом ума. Люди, которые могут выдать заводу техническое задание на производство того или иного оборудования, позволяющего «запаковать» те молекулы, которые мы уже знаем, в большой материал. Сейчас на этих направлениях мы начинаем активно работать с компаниями, и производственники охотно идут на сотрудничество. Они понимают, что новые исследования не только сэкономят их деньги, но и откроют новые возможности. И это взаимопонимание уже привело к заключению ряда договоров.
Вы уже несколько лет бьетесь над решением проблем строительства полноценного катализаторного производства в России, способного закрыть импортозависимость страны в этой области. Как Вы считаете, осилим ли мы эту задачу? И сколько лет нам понадобится для закрытия вопроса?
– Если бы я не считал это возможным, не стал бы тратить свои силы. Вмиг такие проблемы не решаются. Здесь нужно действовать расчетливо. Вглядываясь в мировые достижения, брать их на вооружение и реализовывать движение к цели поэтапно. Для начала нужно постараться импортозаместить отсутствие того, что тормозит достижение технологического суверенитета в области производства катализаторов. Практика нашего и других институтов и вузов, производителей и потребителей функциональных материалов показывает, что, объединяя усилия с государством, частными компаниями и инвесторами, развивая инжиниринг на базе консорциума, мы многое сможем.
Объединившись, мы создадим возможность перехода от лабораторных исследований к пилотным производственным установкам. И через инжиниринговый центр сможем в итоге добиться поставленных целей. Сколько лет для этого понадобится, предсказать невозможно. Но наше стремление поддерживает практически вся отрасль минеральных удобрений, инжиниринговые фирмы, вузы. Общество наконец-то пришло к пониманию важности развития отечественного катализаторного производств как залога экономической стабильности химического и топливно-энергетического комплексов России.
Совсем недавно в целях объединения научно-производственного потенциала российских производителей и разработчиков катализаторов, выработки согласованных действий, направленных на обеспечение технологической независимости, мы и еще несколько институтов и катализаторных фирм подписали меморандум о создании Ассоциации производителей катализаторов. Среди них гендиректор ООО «Научно-производственная компания «Синтез» Олег Парахин, гендиректор АО «Редкинского катализаторного завода» Александр Тарарыкин, гендиректор ЗАО «Нижегородские сорбенты» Сергей Филимонов, директор Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН Антон Максимов, и. о. декана химического факультета Московского государственного университета имени Ломоносова Сергей Карлов.
Работа продолжается. А дорогу, как известно, осиливает идущий.
Валерий Иванович Бухтияров,
Академик РАН, доктор химических наук, профессор и директор ФИЦ «Институт катализа СО РАН», заведующий кафедры катализа и адсорбции факультета естественных наук НГУ, заведующий лабораторией исследования поверхности.
В выпуске журнале «Химия и Бизнес» №1 (208) за 2024 год, вы найдёте еще множество других интересных материалов.
