Центр инженерных разработок «Межрегиональный центр глубокой переработки угля в продукты органического синтеза» :: Кузбасский государственный технический университет

Центр инженерных разработок (⬇) специализируется на проведении прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в области углехимии, коксохимии и глубокой переработки угольного сырья. Технологические методы, применяемые Центром, охватывают полный цикл: от лабораторного моделирования до разработки и масштабирования технологий выделения и очистки целевых продуктов органического синтеза.

Актуальность решаемых задач для отрасли

Истощение сырьевой базы коксования. Запасы углей ценных марок (Ж, КЖ, К, ОС) истощаются. Доля низкомарочных и обогащенных углей в структуре шихт неуклонно возрастает. Данное обстоятельство требует пересмотра традиционных рецептур и повышает риски нестабильности качества товарного кокса.

Глобальный тренд сокращения потребления металлургического кокса. Мировая металлургия переходит к технологиям прямого восстановления железа водородом и электрометаллургии. Долгосрочный спрос на металлургический кокс имеет устойчивую тенденцию к снижению, что относит коксохимические заводы без глубокой химической переработки к категории активов с высокими рисками.

Необходимость глубокой переработки продуктов коксования. Каменноугольная смола, сырой бензол и пек реализуются предприятиями как необогащенное сырье по минимальным ценам, тогда как содержат десятки ценных химических соединений. Отсутствие технологий глубокой переработки приводит к недополучению добавленной стоимости и сохранению импортозависимости по таким критическим продуктам, как игольчатый кокс, углеродное волокно и анодные материалы.

Центр инженерных разработок предлагает три группы проектов, соответствующих различным стратегическим задачам коксохимических предприятий.

Проекты модернизации производства. Повышение эффективности действующих мощностей, снижение себестоимости и улучшение качества продукции без кардинальной смены профиля.

Направление	Участие Центра	Стадия
Оптимизация составов угольных шихт	Петрографические, элементные и термические анализы углей, моделирование составов шихт, лабораторное коксование с прогнозом качества кокса (CSR, CRI, M40, M10).	Лабораторное моделирование + передача рекомендаций
Повышение глубины извлечения ценных компонентов из смолы и бензола	Исследование состава сырья, разработка режимов дистилляции, экстракции и очистки в лабораторных условиях, подготовка технологического регламента для внедрения на существующих установках заказчика.	Анализ сырья → лабораторная отработка → регламент для действующих мощностей
Модернизация систем очистки сточных вод	Подбор сорбентов и катализаторов, отработка режимов очистки в лабораторных условиях, разработка методик контроля, рекомендации по аппаратурному оформлению.	Лабораторный подбор технологий → передача методик и регламента

Проекты диверсификации производства. Расширение продуктовой линейки за счет выпуска высокомаржинальной продукции органического синтеза, что снижает зависимость от колебаний спроса на металлургический кокс.

Направление	Участие Центра	Стадия
Производство специальных видов пека	Исследование свойств исходного пека, разработка режимов термообработки, модификации и контроля характеристик (температура размягчения, выход летучих, вязкость).	Лабораторная разработка → технологический регламент
Выделение высокомаржинальных компонентов каменноугольной смолы (карбазол, аценафтен, флуорен, алкилхинолины, псевдокумол)	Хроматографический анализ состава смолы, разработка схем выделения и очистки (дистилляция, кристаллизация, экстракция). При необходимости — привлечение соисполнителей для опытной установки.	Анализ сырья → лабораторная технология → проработка опытной установки (с соисполнителями)
Глубокая переработка сырого бензола	Исследование состава, разработка методов очистки от сернистых соединений (сорбция, каталитическая гидроочистка).	Лабораторная отработка → регламент для внедрения
Производство специальных сорбентов	Разработка методов получения углеродных сорбентов из пека (активация, формование), определение характеристик.	Лабораторная разработка → технологическая документация

Проекты конверсии производства. Перепрофилирование коксохимических активов в условиях долгосрочного снижения спроса на металлургический кокс, создание новых высокотехнологичных производств

Направление	Участие Центра	Стадия
Переработка пека в игольчатый кокс	Разработка режимов термополиконденсации и прокалки для формирования мезофазной структуры, определение характеристик кокса (коэффициент теплового расширения, микроструктура).	Лабораторная проработка → ТЗ на опытно-промышленную установку (с соисполнителями)
Производство углеродных волокон из пека	Разработка методов получения мезофазного пека, формования волокна, термостабилизации и карбонизации.	Лабораторная разработка → ТЗ на пилотную линию (с соисполнителями)
Анодные материалы для литий-ионных аккумуляторов	Разработка методов получения анодных материалов (измельчение, классификация, модификация поверхности), электрохимические испытания лабораторных образцов.	Лабораторная разработка → передача методик и регламента
Переход на водородные технологии	Исследовательские работы по оценке потенциала переработки угля с получением водорода (газификация, пиролиз), лабораторные эксперименты, технико-экономическая оценка.	НИР → технико-экономическая оценка → ТЗ на опытно-промышленную проработку (с соисполнителями)

Экологические проекты. Снижение негативного воздействия производств на окружающую среду, обеспечение соответствия природоохранным нормативам и минимизацию экологических штрафов.

Направление	Участие Центра	Стадия
Очистка сточных вод от фенолов, ПАУ и тяжелых металлов	Исследование состава стоков, подбор сорбентов (в том числе получаемых из пека), разработка режимов сорбционной и каталитической очистки, создание методик контроля остаточных концентраций	Анализ состава → лабораторный подбор сорбентов/катализаторов → передача технологического регламента
Очистка газовых выбросов (от сероводорода, аммиака, бенз(а)пирена, пыли)	Разработка методов абсорбционной, адсорбционной и каталитической очистки газов; подбор сорбентов и катализаторов; лабораторное моделирование процессов; подготовка ТЗ для проектирования промышленных систем очистки	Лабораторное моделирование → ТЗ на опытно-промышленную установку (с привлечением соисполнителей)
Контроль и снижение выбросов пыли (угольной, коксовой)	Исследование дисперсного и химического состава пыли, разработка методов пылеподавления (орошение, химические реагенты), оценка эффективности существующих систем аспирации, подготовка рекомендаций по модернизации	Анализ проб → лабораторная оценка методов → рекомендации по модернизации
Разработка и внедрение технологий утилизации отходов	Исследование возможностей переработки углеродсодержащих отходов (шламы, пыль, осадки сточных вод) в товарные продукты — сорбенты, добавки к шихте и др	Анализ отходов → лабораторная разработка технологии утилизации → регламент
Экологический мониторинг и аналитическое сопровождение	Проведение независимого анализа проб воздуха, воды, почвы, газовых выбросов и сточных вод с использованием имеющегося хроматографического, спектрометрического и микроскопического оборудования; разработка методик контроля загрязнителей	Аналитические исследования → разработка методик → передача заказчику
Оценка наилучших доступных технологий (НДТ) и разработка программ повышения экологической эффективности	Подготовка технико-экономических обоснований внедрения НДТ, разработка комплексных планов мероприятий по снижению экологической нагрузки, подготовка документации для получения комплексных экологических разрешений	НИР (обследование, анализ) → разработка программы → сопровождение внедрения (в части НИОКР)

Возможности Центра. Для реализации всех трех типов проектов Центр располагает:

аналитическим комплексом:петрография, рамановская спектроскопия, хроматография (газовая и жидкостная), элементный анализ, термогравиметрия, электронная микроскопия — для полного контроля сырья, технологических процессов и готовой продукции.
технологическим оборудованием:реакторы различного объема (до 50 л), автоклавы высокого давления (до 200 бар), установки дистилляции, экстракции, сорбционной и каталитической очистки, стенды физического моделирования термических процессов.
научным коллективом:кандидаты и доктора технических и химических наук с опытом выполнения НИОКР для угольной и металлургической отраслей, а также передачи технологических решений в промышленную эксплуатацию.