Высокопористая α-Al2O3 керамика с узким распределением пор по размерам для нефтехимической промышленности

Период реализации проекта: 02.2022 – 12.2026
Исполнитель: ИХТТМ СО РАН
Руководитель проекта: к.х.н. Г.Р. Карагедов

Плановый результат

Результатом проекта станет новый способ получения алюмооксидных керамических материалов, обладающих сочетанием прочности с высокой пористостью и исключительно узким распределением пор по размерам (>90% пор с отклонением от среднего не более 30%) в диапазонах средних размеров от 0.1 до 5мкм. Новый способ включает синтез исходных порошков (или модифицирование коммерчески доступных) с строго заданным распределением по размерам как первичных частиц, так и формируемых агрегатов, формование из порошков заготовок методами прессования, литья и экструзии, и спекания по строго заданным режимам, в том числе с одновременным приложением температур и давления. Область применения данных материалов – это как арматура для нефтегазопроводов, так и носители для широкого профиля катализаторов и фильтров нефтехимической промышленности.

Текущий результат
  • Проведен синтез нанопорошков с различными средними размерами частиц (~ 25, ~100нм);
  • Разработана модель взаимозависимости размеров исходного порошка и размеров пор в консолидированной керамике;
  • Разработан способ модифицирования и последующего формования пористых материалов с узким распределением пор по размерам;
  • Определены параметры пористой микроструктуры полученных материалов.
Потенциальные потребители и перспективы коммерциализации результатов проекта

Потенциальные потребители:

  • СКТБ «Катализатор» — Повышение селективности и срока службы катализаторов различных процессов (окисление орто-ксилола во фталевый ангидрид, окисление бензола в малеиновый ангидрид, этилен в окись этилена. окисление пропилена в акролеин, синтеза Фишера-Тропша, окисление аммиака и т.д.)

В России технологии получения пористых алюмооксидных керамик с размерами пор в диапазоне 0.1-5мкм в принципе отсутствуют. Именно поэтому носители катализаторов для нужд газохимической (в частности, для парциального окисления этилена) полностью закупаются за рубежом. Помимо этого, крупнотоннажные коммерческие запросы на такую продукцию непрерывно поступают в СКТБ «Катализатор» из стран ближневосточного региона, поскольку преобладание на рынке только лишь Shell, Saint Gobain приводит к резкому удорожанию.

Перечень и описание научно-технологических задач, решаемых в ходе выполнения проекта

В рамках проекта будут решены следующие задачи:

  1. Синтез нанопорошков с различными средними размерами частиц
  2. Разработка способа модифицирования и последующего формования пористых материалов с узким распределением пор по размерам.
  3. Отработка методов высокопроизводительного экструзионного формования и спекания пористой керамики с узким распределением пор по размерам.
  4. Отработка способа получения микронных порошков с различным средним размером частиц из гидроксида алюминия отечественного производства.
  5. Разработка способа получения пористых материалов с узким распределением пор по размерам из отходов отечественного производства.