Журнал «ИСУП». (Информатизация и системы управления в промышленности)
ИТ, КИПиА, метрология, АСУ ТП, энергетика, АСКУЭ, промышленный интернет, контроллеры, экология, электротехника, автоматизации в промышленности, испытательные системы, промышленная безопасность

Разработки компании «Мета-хром»

В статье представлены разработки отечественной компании «Мета-хром»: газовые хроматографы и установки для изучения каталитических процессов. Рассказано о газовом хроматографе «Кристаллюкс-4000М» и потоковом хроматографе для анализа природного газа «Петрохром-4000». Показано, что установки для изучения каталитических процессов – это очень востребованные в переработке углеводородного сырья, но крайне сложные решения. Приведено несколько примеров реализации таких проектов.

ООО «НПФ «Мета-хром», г. Йошкар-Ола

Meta-Hrom.png

скачать pdf >>

Научно-производственная фирма «Мета-хром» (г. Йошкар-Ола) прошла все этапы развития вместе с новейшей российской промышленностью. Ее основателями стали научные работники, которые занимались разработкой и производством хроматографов еще в Советском Союзе – в отделе хроматографии, который был создан в 1978 го­ду в составе ОКБ приборов контроля и автоматики Главного управления микробиологической промышленности при Совете министров СССР. В этом отделе бы­ло сделано несколько моделей газовых хроматографов для задач химической и биологической разведки. Но особо широкое распространение в лабораториях страны получил ГХ «Кристалл-2000» – первый отечественный газовый хроматограф для гражданских задач, выпущенный в 1989 го­ду. «Кристалл-2000», удостоенный золотой и серебряной медалей ВДНХ, производили серийно на протяжении девяти лет, всего бы­ло изготовлено порядка 3000 приборов.

Однако в девяностые годы, когда наступило время кардинальных изменений и эпоха бизнеса, на ба­зе многих государственных предприятий начали возникать частные фирмы, которым приходилось учиться с ну­ля самостоятельному ведению дел. Самостоятельным бизнесом занялся и отдел хроматографии ОКБ, на его ба­зе в 1991 го­ду бы­ло создано предприятие СКБ «Хроматэк». В 1994 го­ду часть коллектива компании отделилась и ушла в свободное плавание, эти научные сотрудники и создали собственную фирму «Мета-хром», продолжавшую разрабатывать газовые хроматографы.

Сначала компании пришлось нелегко, для разработок арендовали помещение, а свою новую модель хроматографа «Кристаллюкс-4000» изготавливали по договору на заводе при ОКБ. Но коллектив оказался предприимчивым, живучим и трудолюбивым, так что постепенно компания обзавелась собственной производственной площадкой, станочным оборудованием и в конечном итоге превратилась в предприятие полного цикла, практически совсем отказавшись от аутсорсинга. Сегодня здесь выполняется 80–90 % всех необходимых технологических операций (рис. 1).

Ris_1.jpg

Рис. 1. Производственные помещения ООО «НПФ «Мета-хром»

В настоящее время НПФ «Мета-хром» разрабатывает и производит хроматографы и другое аналитическое оборудование. Расскажем о них подробней.


Хроматографы НПФ «Мета-хром»

Хроматографы – по-прежнему основной вид продукции, выпускаемой НПФ «Мета-хром». После хроматографа «Кристаллюкс-4000» новую модель, «Кристаллюкс-4000М» (рис. 2), компания создала в 2003 году.

Ris_2.jpg

Рис. 2. Газовый хроматограф «Кристаллюкс-4000М»

Несмотря на то что линейка хроматографов «Кристаллюкс-4000М» выпускается с 2003 го­да до сих пор, это отнюдь не свидетельствует об отсутствии технического прогресса. За прошедшие го­ды прибор приобрел множество опций автоматизации, усовершенствовано программное обеспечение, прибор укомплектован новыми сервисными устройствами для ввода и подготовки проб. Немало внимания уделили внешнему дизайну, его разработала студия Артемия Лебедева. Сегодня в серию газовых хроматографов «Кристаллюкс-4000М» входит более 30 основных моделей. На ба­зе «Кристаллюкс-4000М» создана модульная система ГХ-МС, укомплектованная масс-спектрометром «Маэстро-?MC» российской компании «Интерлаб». Такие комплексы уже успешно поставляются заказчикам. Они хорошо зарекомендовали се­бя при разработке ря­да новых методов анализа, в частности, для оценки параметров биодизельного топлива по заказу научного центра из Тбилиси. Закончена работа по созданию единого управляющего программного обеспечения для хроматографа и масс-спектрометра. Постоянно разрабатываются новые методики хроматографического анализа. Помимо собственно газовых хроматографов выпускается широкий спектр дополнительного оборудования: автоматические дозаторы проб различного агрегатного состояния, генераторы газов, фильтры каталитической очистки, воздушные компрессоры, устройства ввода проб, сервисные устройства и т. п. В частности, компания производит линейку генераторов чистого водорода с многоступенчатой системой очистки. В линейку входят модели производительностью от 7 до 75 л/ч. Один генератор может обслуживать несколько хроматографов, позволяя полностью отказаться от баллонов со сжатым водородом. Производятся и генераторы чистого воздуха, очищающие воздух от примесей углеводородов и водяных паров. Такие генераторы эффективны для питания чистым воздухом газоанализаторов и пламенно-ионизационных детекторов хроматографов. Выпускаются две модификации каталитических газовых фильтров: для очистки азота от кислорода и для удаления органических примесей из воздуха. Фильтр азота можно использовать и для очистки от кислорода других газов, в том числе водорода, аргона, гелия. Имеется совмещенная модель для очистки и азота, и воздуха.

В 2010 компания «Росшельф», дочернее предприятие АО «Газпром», намеревалась производить промышленные газовые хроматографы под своей торговой маркой, и «Мета-хром» предложили разработать такой прибор. В результате появился «Петрохром-4000» – потоковый хроматограф для анализа природного га­за. Однако в то время эпоха импортозамещения еще не наступила и в «Газпроме» предпочли приобретать зарубежное оборудование. Проект для «Росшельфа» не состоялся, но сегодня этот прибор компания «Мета-хром» производит и поставляет самостоятельно.

В 2023 году «Мета-хром» планирует приступить к серийному выпуску газовых хроматографов серии «Кристаллюкс-6000». Приборы нового поколения отличаются от предшественников полностью цифровым управлением. Каждый блок имеет свой управляющий микроконтроллер, подключенный к общей цифровой ши­не, что обеспечивает максимальную гибкость архитектуры. Число таких блоков – детекторов, регуляторов расхода и других – на практике ограничено только размерами корпуса прибора. Поэтому с началом выпуска «Кристаллюкс-6000» пользователи получат еще бОльшую свободу в выборе конфигурации хроматографа. У хроматографов одной модели только ба­за общая – термостат колонок и формирователь газовых потоков, но в остальном они могут кардинально различаться. В «Кристаллюкс-6000» достаточно установить все необходимые элементы – детекторы, регуляторы расхода, вентили и так далее, после че­го система настраивается на программном уровне. Более то­го, упрощаются диагностика и настройки прибора, да­же в дистанционном режиме.

В настоящее время газовые хроматографы эксплуатируются в лабораториях множества предприятий страны: ПАО «Нижнекамскнефтехим», ООО «Газпром нефтехим Салават», ПАО «Татнефть», ПАО АНК «Башнефть», ПАО «Химпром», АО «Каустик», ПАО «СИБУР Холдинг», ГК «ЕвроХим», АО «ГалоПолимер», ПАО «Северсталь» и др.


Установки для изучения каталитических процессов

Если на рынке хроматографов НПФ «Мета-хром» отнюдь не чувствует одиночества, то есть сферы, в которых она является неоспоримым лидером.

Несколько лет назад коллектив компании решил частично диверсифицировать свое производство и заняться разработкой и изготовлением лабораторных и пилотных установок для нефтехимии, в основном для изучения и моделирования каталитических процессов. Благо научная ба­за и компетенции коллектива это позволяют.

Усовершенствование каталитических процессов – путь к повышению эффективности переработки углеводородного сырья. Чтобы не понести серьезных финансовых потерь из-за неправильно подобранного катализатора или плохо отлаженного процесса, на стадии НИОКР применяют специальные лабораторные и пилотные реакторные установки. Они представляют собой мини-заводы, на которых можно отработать все этапы технологического процесса, прежде чем внедрять его на производстве, проверить катализатор и т. д. В сущности, такая установка очень нужна на каждом предприятии, перерабатывающем углеводороды.

Дело осложняется тем, что заказывать этот мини-завод за рубежом для российского предприятия не просто дорого, а неподъемно, тем более что установки для изучения каталитических процессов все разные, их изготавливают по конкретному проекту, иногда с применением очень сложных решений.

Преимущество компании «Мета-хром» в том, что этот коллектив способен изготовить реакторные установки, причем находить решения сложных задач – его конек.

Например, по заказу Казанского государственного технологического университета специалисты «Мета-хром» выполнили очень непростой проект: создали пилотную установку для моделирования процесса дегидрирования этилбензола при производстве стирола. А для компании «Нижнекамскнефтехим» бы­ла построена система для испытаний микросферических алюмохромовых катализаторов дегидрирования изоамиленов (КДИ-М) в кипящем слое. Такие катализаторы используются в процессе дегидрирования изобутана в изобутилене в производстве изопренового каучука.

Наряду с созданием установок в единичном экземпляре компания «Мета-хром» начала работу над созданием и сертификацией установок для типовых испытаний, просто потому что серийную продукцию выпускать выгодней. Так, бы­ли разработаны установки для определения стойкости микросферических катализаторов при истирании по методике ASTM D 5757-11, пилотные установки для переработки природного га­за, установки для изучения процесса пиролиза пластиковых отходов и т. д.

Однако самым перспективным направлением в компании считают разработку установок для исследования свойств катализаторов, применяющихся в технологии каталитического крекинга.

Каталитический крекинг в псевдоожиженном слое катализатора (FCC – Fluid Catalytic Cracking) – это технология, позволяющая под давлением получить из сырой нефти вакуумный газойль (тяжелые фракции), из которого, в свою очередь, будут получены ценные продукты – бензин, олефиновые га­зы и др. Однако сырая нефть всегда разная, для каждой партии приходится подбирать оптимальный катализатор и режим FCC. Для этой це­ли используется специальное пилотное оборудование (рис. 3).

Ris_3.jpg

Рис. 3. Автоматическая шестиканальная установка испытаний процесса углубленного крекинга (ACE) катализаторов каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC)

Проблема в том, что не только в России, но и в ми­ре производителей такого оборудования считанные единицы. До недавнего времени экспериментальные установки для технологий FCC выпускались только компанией Kayser Technology (США), их це­на – более миллиона долларов. Мы ра­ды сообщить, что теперь эти установки выпускает и на­ша российская компания – НПФ «Мета-хром», причем по це­не, в несколько раз меньшей, чем зарубежный производитель. Данное решение, которое официально называется установкой тестирования микроактивности и селективности катализаторов (или установкой ACE – от Advanced Cracking Evaluation), позволяет подбирать оптимальные катализаторы и режимы крекинга, а также проверять пригодность катализаторов для переработки различных типов сырья. Эта разработка стала самой сложной и наукоемкой за всю историю компании.

Указанные решения, несомненно, востребованы. Например, на Ишимбайском специализированном химическом заводе катализаторов (­ИСХЗК) в настоящее время уже работают три установки для определения стойкости катализаторов при истирании по стандарту ASTM D 5757-11 и планируется внедрение установок ACE. ПАО «Газпром» подал заявки на создание установок ACE для своих предприятий. Проявляют интерес и другие крупные компании нефтяной и газовой отрасли. И отрадно, что эти высокотехнологичные, наукоемкие изделия создаются у нас в стране отечественной компанией.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(100)_2022

ООО «НПФ «Мета-хром», г. Йошкар-Ола,
тел.: +7 (800) 555-1754,
e-mail: m_chrom@mari-el.ru,
сайт: meta-chrom.ru