Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес»




Скачать 282.95 Kb.
НазваниеКонкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес»
страница1/3
Дата конвертации02.09.2012
Размер282.95 Kb.
ТипКонкурс
  1   2   3
Приложение 2.


«Евразия – Новые Экономические Перспективы»

Международный конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики

«Green БИЗНЕС»


ПРОЕКТ

«Разработка опытной технологии получения нанопористых сорбентов из углей Кузбасса и создание их производства»


Руководитель проектной команды:

Бервено Александр Викторович, директор компании «Сорбенты Кузбасса», аспирант и инженер Института углехимии и химического материаловедения СО РАН


Город Кемерово, Россия

2012 г.

Краткое резюме проекта

Целью проекта является разработка энергоэффективной опытно-промышленной технологии получения углеродных нанопористых сорбентов из углей Кузбасса для организации в России их производства, с объемом продаж более 60 млн. руб. в год. Углеродные нанопористые сорбенты используются в газоразделительных установках короткоцикловой безнагревной адсорбции, применяются для анализа газов методом газовой хроматографии, а также для очистки и переработки попутных газов.

Отечественный рынок газов составляет 15-20 млрд. руб. в год. Рынок является стабильно растущим на 10-12% в год. Рынок углеродных нанопористых сорбентов для разделения газов в РФ составляет около 1100 тонн в год. Однако их производства в России нет.

Углеродные наноструктурированные сорбенты позволяют:

1. С высокой степенью эффективности проводить разделение синтез-газа на водород и монооксид углерода, воздуха на азот и кислород, выделение гелия из природного газа и других газовых смесей (апробировали выделение метана и гелия из природного газа).

2. Очищать и перерабатывать для дальнейшего использования попутный нефтяной и коксовый газы.

3. Концентрировать и утилизировать парниковые и вредные газы - метан, углекислый газ, оксиды азота, сероводород, ртуть, летучие органические соединения.

4. Изготавливать источники тока нового поколения - суперконденсаторы (ионисторы), литий-ионные аккумуляторы, топливные элементы и аккумуляторы водорода.


Состав конкурсной команды

Руководитель: Бервено Александр Викторович

место учебы/работы: Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН, физическая химия, 2 год аспирантуры, химик-инженер ИХТТМ СО РАН. Директор ООО «Сорбенты Кузбасса».

научные интересы: Новые материалы и нанотехнологии, углеродные материалы, энергоэффективность, экология, ресурсосбережение, водородная энергетика, глубокая переработка углей, химическое материаловедение.

имеющиеся научные публикации по теме проекта:

Научные исследования, которые легли в основу данной работы, доложены на более чем двадцати профильных отечественных конференциях, а также на таких международных зарубежных конференциях, как Carbon, Корея (2005), CESEP, Польша (2007), Сarbon, Англия (2007), Сarbon, Япония (2008), Сarbon, Франция (2009), Сarbon, США (2010), Nanotech Conferences, США (2010), Carbon, Китай (2011). По теме проекта опубликовано более 80 научных работ в сборниках тезисов и докладов всероссийских и международных конференций, имеется шесть публикаций в журналах, входящих в список ВАК (Ползуновский вестник 2008, 2009 и 2011, Физикохимия поверхности и защита материалов 2009, Письма в ЭЧАЯ 2011).

Основные публикации:

1. Berveno A.V., Bryukhovetskaya L.V., Naimushina T.M., Sozinov S.A., Trushkin N.Y., Sharpenkova T.G., Berveno V.P., Petrov I.Y., Molecular Pore Formation Mechanism in Nanostructured Carbon Fibers, CARBON 2005: Int. Conf. on Carbon, Gyeongju, Korea: Book Abstr. Gyeonju: Korea Carbon Society, 2005. P. 36., fail P01-08,

2. Berveno V.P., Lyrshchikov S.Y., Kogodeev S.E., Berveno A.V. Conformation and sorption properties changes of carbon fiber nanofragments during the reduction procedure, CESEP’07: The 2nd Int. Conf. on Carbon for Energy Storage and Environment Protection. Book of Abstr., Krakow (Poland). 2007. P.7.1;

3. Kogodeev S.E., Berveno V.P., Shchukin L.I., Kornievich M.V., Carbon fiber nanofragments formation at a pitch spinning, CESEP’07: The 2nd Int. Conf. on Carbon for Energy Storage and Environment Protection. Book of Abstr., Krakow (Poland). 2007. P.3.9.;

4. Бервено А.В., Бервено В.П., Исследование сорбционно-кинетических свойств углеродных молекулярных сит (международный журнал ВАК «Физикохимия поверхности и защита материалов», Т.45 N4 2009, с.411-414);

5. Berveno A.V., Berveno V.P., Lyrshchikov S.J., Changes in Н2/CO separation efficiency in the oxidized and reduced molecular sieve carbon fibers, CARBON, Japanese, Nagano, 13-18 July 2008;

6. Бервено А.В., Бервено В.П., Изучение сорбционно-кинетических свойств углеродных молекулярных сит из антрацитов методами хроматографии и термодесорбометрии, Журнал «Ползуновский вестник», № 4-1, 2011 год, С. 200-202;

7. Interrelation of Sorption Properties and Nanostructure of Carbon Molecular Sieves from Anthracites of Kuzbass A. V. Berveno, V. P. Berveno, M. A. Bondarenko, E. O. Pentsak, and S. Yu. Lyrshchikov. Physics of Particles and Nuclei Letters, 2011, Vol. 8, No. 10, pp. 1037–1039;

8. Possibility of Producing Carbon Mesoporous Sorbents from Coal Raw Materials
M. A. Bondarenko, A. V. Berveno, V. P. Berveno, E. O. Pentsak, and S. Yu. Lyrshchikov Physics of Particles and Nuclei Letters, 2011, Vol. 8, No. 10, pp. 1040–1042;

9. Бервено А.В., Бервено В.П., Получение и исследование нанопористых сорбционных материалов из углей Кузбасса, IV Международный симпозиум по сорбции и экстракции, 20 - 25 сентября, 2011 г., Владивосток, с.20-25;

10. Бервено А.В., Бервено В.П., Григорьев В.М., Близнюк А.А., Брюховецкая Л.В., Лырщиков С.Ю., Наноструктура и свойства углеродных материалов, Международный симпозиум «Углехимия и экология Кузбасса», Кемерово, 22-24 сентября 2011 г., с. 50-51;

11. Бервено А.В., Бервено В.П., Изучение возможности получения углеродных молекулярных сит из антрацитов Горловского месторождения и исследование их свойств по данным газовой хроматографии и термодесорбометрии, XI Международная конференция «Современные проблемы адсорбции», Москва, 24-28 октября 2011,с.184-185.


Описание исследуемой проблемы

Проект по разработке опытной технологии получения нанопористых сорбентов из углей Кузбасса и организации производства направлен на решение следующих проблем:

1. Экологические - улавливание и концентрирование, детектирование вредных газов, в том числе парниковых - метана, углекислого газа, попутных газов нефтехимии, меркаптанов, сероводорода и летучих органических соединений;

2. Сокращение выбросов в атмосферу парниковых газов и числа взрывов на шахтах, за счет использования новых сорбционных установок улавливания метана.

3. Переработка попутных газов нефтехимии (легких бензиновых фракций) и их дальнейшее использование в химии и энергетике.

4. Выделение водорода из попутных нефтяных и коксовых газов, синтез-газа и его очистка для повторного использования.

5. Выделение гелия из природного газа, снижение энергетических затрат (в 3-5 раз по сравнению с криогенным и мембранным методами).

6. Снижение стоимости углеродных нанопористых сорбентов, используемых для разделения газов в установках короткоцикловой адсорбции. Отсутствие в России производства углеродных нанопористых сорбентов для разделения газов.

7. Решение проблемы зависимости от импортеров, в результате создания тиражируемого производства сорбентов из дешевых и недефицитных углей Кузбасса для обеспечения отечественных производителей газов.

8. Использование новых сорбционных технологий позволяет в несколько раз снизить цену чистых газов - азота, кислорода, водорода, гелия, метана и их смесей.

9. Создание мобильных устройств для выделения азота из воздуха.

10. Изготовление источников тока нового поколения - суперконденсаторов (ионисторов) повышенной емкости, литий-ионных аккумуляторов, топливных элементов и аккумуляторов водорода.

11. Организация глубокой переработки углей с получением нанопористых сорбентов, с высокой добавленной стоимостью – в десятки раз дороже, чем исходное сырье.

По прогнозу компании C-FAR американский спрос на сорбенты будет расширяться на 4.3 процента ежегодно к 475 миллионов долларов до 2012 года. По прогнозу компании McIlvaine объём мирового рынка сорбентов составит более 490 млн. $ к 2015 году.

Актуальность переработки ПНГ:

Нефтяной комплекс занимает одно из ведущих мест в экономике России. В целях предотвращения загрязнения воздуха выбросами вредных веществ и сокращения эмиссии парниковых газов, правительство РФ в 2009 году утвердило постановление «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа (ПНГ) на факельных установках», предусматривающее факельное сжигание ПНГ в объеме не более 5% от добытого попутного газа и повышение плата за выбросы вредных веществ в пределах целевого показателя увеличена в 4,5 раза, а в случае невыполнения нормативного показателя - в 22,5 раза, нефтяные компании вынуждены внедрять новые технологии, в том числе по переработке ПНГ.

Кроме того, с принятием в 2009 году Госдумой закона «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», энергосбережение становится приоритетной государственной задачей, т.к. позволяет относительно простыми мерами государственного регулирования значительно снизить нагрузку на бюджеты всех уровней, сдержать рост тарифов.

Учитывая, что уровень утилизации попутных нефтяных газов в России около 73%, то это открывает перспективы развития сорбционным технологиям утилизации ПНГ.

В России ежегодно сжигается более 20 млрд. м3 попутного нефтяного газа, что приводит к выбросу в атмосферу до 400 тыс.тонн загрязняющих веществ. За счет утилизации такого объема попутного газа может быть получен доход свыше 10 млрд. руб.

Ежегодно в странах СНГ дегазационными установками из угольных шахт извлекается и выбрасывается в атмосферу около 3 млрд. м3 метана, в том числе в России – более 1 млрд. м3.

В результате горения газа в факелах в России ежегодно образуется почти 100 млн. тонн выбросов СО2, но газ на факелах сжигается не полностью и в атмосферу выделяется метан, гораздо более активный парниковый газ, чем СО2. (http://conferences.tpu.ru/assets/files/energy-saving_technologies/37ekonomicheskie_ekologicheskie_aspekti_utilizatsii_.pdf).

Актуальность очистки воздуха от вредных газов не подвергается сомнению. Только в одной Америке, заводы по производству цемента потратят около 2,6 млрд.$ в 2012 году на фильтры и очистку газов - http://www.flowcontrolnetwork.com/control/filtration/article/cement-plants-to-spend-26-billion-per-year-for-air-pollution-control.

Командой проекта ведутся НИОКР по проекту, разработаны, спроектированы и изготовлены уникальные установки активации углей, получены опытные образцы сорбентов и проведены их испытания, в том числе независимой лаборатории. Планируются тестовые испытания у потенциальных потребителей. В результате реализации проекта планируется организовать производство сорбентов в Кузбассе.


Анализ опыта других стран в решении поставленной проблемы

В России отсутствует производство углеродных нанопористых сорбентов для разделения газов. Зарубежные компании поставляют в Россию сорбенты по завышенным ценам. Например, волокнистые сорбенты с молекулярно-ситовыми свойствами марки Takeda получают методом высокотемпературной активации углеродных волокон (800-1500 градусов Цельсия). Их производит и поставляет на рынок РФ японская компания Kuraray. Данные сорбенты имеют хорошую способность к газоразделению (эффективность на уровне наших сорбентов), но их стоимость очень высока - 60-200 долларов за 1 кг из-за сложной и дорогой технологии их получения. Данные сорбенты используются в аналогичных газоразделительных установках короткоцикловой адсорбции. Их применяют в установках известных японских компаний Mitsubishi Heavy Industries Ltd., Nippon Soken Inc.

По прогнозу компании C-FAR спрос на активированный уголь в Америке расширялся примерно на 4.3% ежегодно и достиг 475 млн. $ в 2012 году. По прогнозу компании McIlvaine объём мирового рынка активированных углей, из-за введения в США новых правил контроля за выбросами вредных газов в атмосферу, составит к 2014 году 1 млрд. $.

На зарубежном рынке мембранные, адсорбционные и криоадсорбционные методы разделения и очистки газов применяют - Linde, Calgon Carbon Corp., CarboTech, Air Products and Chemicals, Inc., Ucar Carbon Technology Corporation (GrafTech International Ltd), Taiyo Nippon Sanso Corporation, Air Liquide, Kuraray Chemical Co., Ltd.,AlliedSignal Inc., H2Gen Innovations Inc., Union Carbide Industrial Gases Technology Corporation, Dow Chemical Company Dow Chemical Company, Exxon Corporation, , BOC Group Inc., Praxair Technology,, BOC Group Inc., Praxair Technology, JEJ Co., Ltd., LG Electronics Inc., Seitetsu Kagaku Co., Ltd. и многие другие.

Известные и успешные зарубежные компании:

1. Air Liquide — мировой лидер в производстве технических газов для промышленности, здравоохранения и защиты окружающей среды. По данным заявителя, компания имеет 7 патентов только в патентной базе Европы на углеродные сорбенты и установки для их получения. До 2015 года компания хочет инвестировать в развитие производства газов в России до 1 млрд евро. Капитализация Air Liquide — 26,69 млрд евро, выручка за 2010 год составила 13,49 млрд евро, чистая прибыль — 1,88 млрд евро.

2. Общее количество продаж сорбента только одного завода Calgon Carbon Corporation (Питсбург) составляет 450-600 млн. руб. в год.

3. Тема исследований актуальна, так как установки для разделения газов с применением углеродных нанопористых сорбентов разрабатывают и используют такие всемирно известные компании, как LG Electronics Inc., Mitsubishi Heavy Industries, Panasonicm Dow chemicals, Du Pont и многие другие.

Командой проекта проведены патентный и литературный поиск, маркетинговые исследования. В результате в мире найдено более 150 патентов по теме углеродные сорбенты и устройства для их получения:

1. Carbon containing molecular sieves, US3979330, 1976, Assignee: Bergwerksverband GmbH, Germany.

2. Carbon molecular sieves and a process for their preparation and use, US4627857, 1986, Assignees: Calgon Carbon Corporation, Pittsburgh PA.

3. Carbon dioxide removal using aminated carbon molecular sieves, WO8907979, 1989, Assignees: Allied Signal Inc. Morristown New Jersey 07962-2245, US.

4. Modified carbon molecular sieve adsorbents, US5071450, 1991, Assignee: Air Products and Chemicals Inc. (Allentown, PA).

Также для разделения газов используются установки мембранного газоразделения, в основном поставляемые в РФ зарубежными компаниями. Недостатки мембран:

- обладают малой селективностью (низкая чистота при высокой степени извлечения компонентов);

- имеют малый срок эксплуатации и высокую себестоимость.

Известно, что стоимость мембран иногда в десятки раз дороже, чем углеродных сорбентов (Журнал «Российские нанотехнологии»,2008,№4).


Описание степени научной проработки исследуемой проблемы, перечислить научные школы

В результате работы по проекту выяснено, что эффективность разделения газов в углеродных нанопористых сорбентах определяется шириной щелевых пор, размером молекул аренов, боковые поверхности которых являются стенками пор.

На примере молекулярно-ситовых углеродных сорбентов из пекового волокна были разработаны основы взаимосвязи наноструктуры углеродных сорбентов, состава функциональных групп, электронообменных свойств молекул аренов в элементарных нанофрагментах матрицы с их сорбционно-кинетическими характеристиками. Выяснен механизм формирования молекулярных пор, зависимости свойств углеродных сорбентов от температуры их получения, от состава поверхностных групп; определены основные условия получения и регулирования их свойств из каменноугольного сырья. По данным электронной микроскопии высокого разрешения, дифракции рентгеновских лучей установлено, что получаемые из углеродных волокон и углей Кузбасса сорбенты состоят из нанотекстурных фрагментов, включающих несколько ароматических молекул, что также подтверждено квантово-химическим компьютерным моделированием и данными проведённого литературного обзора. Окислительная активация исходных углеродных материалов с получением углеродных нанопористых происходит за счёт выгорания средней молекулы аренов в ассоциатах из трёх молекул (для каменноугольного пека и жирного угля) и в ассоциатах из семи молекул (для антрацита) – элементарных нанотекстурных фрагментов матрицы исходных углеродных материалов.

С 2007 года под руководством заявителя ведется разработка технологии получения углеродных наноструктурированных сорбентов из углей Кузбасса, эффективных в выделении из воздуха метана и углекислого газа. В результате предыдущих работ:

- осуществлен подбор сырья на базе углей Кузбасса для получения сорбента;

- установлены оптимальные технологические параметры активации углей (скорость, температура и время нагрева камеры активации, скорость подачи газообразных реагентов), разработаны технические условия получения сорбентов из углей;

- разработана и создана укрупненная лабораторная установка получения сорбентов;

- отработана методика получения сорбентов, определены оптимальные условия активации углей – размер фракции, температура и время активации, проведен анализ сорбентов - элементный состав, распределение пор по размерам, сорбционно-кинетические и текстурные характеристики, также выяснена зависимость элементного состава и количества кислородсодержащих функциональных групп от степени обгара антрацита;

- наработаны укрупненные лабораторные партии сорбентов, эффективные в разделении газов и концентрирования метана, проведены их испытания в независимой лаборатории;

- установлены оптимальные характеристики сорбентов, эффективных в концентрировании метана и углекислого газа. По данным исследований, проведенных в ИК СО РАН, размер пор полученных сорбентов составляет 0,5-0,8 нм, площадь поверхности 400-600 м2/г.

- в результате хроматографического анализа установлено, что коэффициент разделения смеси воздух/метан 15-25, сорбционная емкость (2,-2,5 л/г).

- создана собственная компания - работающая производственная площадка и лаборатория с 5 сотрудниками, найдено оборудование для масштабирования производства.

Полученные результаты научно-технической деятельности содержатся в режиме ноу-хау.

  1   2   3


Похожие:

Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconОткрытый конкурс №2008-н-054 «Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, направленных на реализацию приоритетных национальных проектов (Нацпроект 2008)». Конкурсная документация
...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconПоложение о Конкурсе предпринимательских проектов и бизнес идей «Перспектива»
Конкурс направлен на выявление наиболее перспективных проектов и бизнес-идей для развития экономики города Томска и Томской области...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурс «Азбука экономики» (проводится с 2003 года), конкурс бизнес-проектов «Мой бизнес» (проводится с 2010 года)
«Азбука экономики» (проводится с 2003 года), конкурс бизнес-проектов «Мой бизнес» (проводится с 2010 года), олимпиада по основам...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №200
Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ предприятиями, получившими банковский кредит или оборудование...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №200
Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ предприятиями, получившими банковский кредит или оборудование...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №200
«Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №2007-н-02
«Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №2007-н-010
«Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconКонкурсная документация открытый конкурс №200
«Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по приоритетным направлениям развития науки и техники с участием...
Конкурс научно-исследовательских проектов в области экономики «Green бизнес» iconБизнес-план 2012 2017
Компания Green Homes Sales, llc принадлежит инвестору и работает по долговременному договору с головной компанией Florida Green Homes,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Бизнес-планы


База данных защищена авторским правом ©bus.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Бизнес-планы
Главная страница