Ғалымдарымыз мұнай өңдеудің жаңа әдісін жасады

Бүгінде жоғары білім беру жүйесінде университеттер тек білім беретін орын емес, сонымен бірге ғылыми-зерттеу, инновация және кәсіпкерлік орталығына айналып отыр.

Біздің отандық университеттердің өз ішінде кластерлер құрыла бастады. Клас­тер дегеніміз – белгілі бір салада жұмыс істейтін білім беру, ғылыми-зерт­теу және өндірістік құрылымдарды біріктіретін орта. ЖОО ішіндегі кластерлер студенттерді, оқытушыларды, ғалымдарды және бизнес өкілдерін біріктіріп, жаңа идеяларды тәжірибеге енгізуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ жаңа жұмыс орын­дарын құрып, өңірлік индустрияға ғылыми-техникалық шешімдер ұсыну арқылы аймақтық және ұлттық экономиканы қолдайды. Одан бөлек, шетелдік универ­ситет­тер мен компаниялармен бірлескен жобалар жүргізе отырып ғылым, білімді жаһан­дық деңгейге көтереді. Білім, ғылым мен өндіріс арасындағы көпірді нығай­тып отырған орталықтардың бірі – былтыр ашылған әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде заманауи Farabi Chem Science кластері.

Университетте химия-техно­ло­гиялық бейіндегі үш ғылыми-зерттеу институты жұ­мыс істейді. Хи­мия­лық ғылыми кластеріне анали­ти­ка­лық химия және қор­шаған орта, элек­т­рохи­миялық өндіріс технологиясы, мұнай-химия, химия-меди­ци­насы, жұқа органикалық синтез, энергияны көп қа­жет ететін наноматериалдар, пер­с­­пек­тивалық материалдар мен те­х­но­ло­гия­лар, жоғары дәлдіктегі мате­риалдарды диагностикалау зертханалары және Chemical Coatings Innovations ғы­лыми-өн­дірістік орталығы, сонымен қатар AlemTrade компаниясының демеу­ші­лі­гімен ашылған жоғары дәлдіктегі ма­териалдарды зерттеу зертханасы кіреді. 

Химия және химиялық технология фа­культеті жанынан ашылған заманауи Farabi Chem Science ғылыми кластерінің құрамына кіретін тоғыз зертхананың бірі – мұнай-химия зертханасы.  Мұнда не­гізінен мұнай-химия саласында ау­қым­ды зерттеулер жүргізумен айналы­са­ды. Атап айтқанда, мұнай мен мұнай өнім­дерінің құрамы, қасиеті және қайта өңдеу процестері зерттеледі, жаңа ин­новациялық технологияларды әзірлеу бағытында ғылыми жұмыстар жүргі­зі­леді.

Мұнай – әлемдік экономикадағы стра­тегиялық ресурс. Алайда оны тек өн­діру ғана емес, тиімді пайдалану да зор маңызға ие. Қазір «қара алтынды» игерудің тиімділігі экономикалық табыс, экологиялық қауіпсіздік және ұзақ­мерзімді тұрақтылықпен өлшенеді. Мұнайды тиімді игеру – оны барынша көп мөлшерде өндіру емес, ақылмен және жан-жақты пайда әкелетіндей пайдалану. Бұл үшін жаңа техноло­гия­ларды енгізу, экологиялық қауіпсіздікті сақтау және мұнай-химия секторын дамыту қажет. Әлемдік тәжірибе көрсет­кендей, ресурстарды тиімді басқарған ел­дер ұзақмерзімді экономикалық тұрақтылыққа қол жеткізеді.

Қазақстан мұнай қоры жөнінен әлемдегі жетекші елдердің қатарында. Теңіз, Қашаған, Қарашығанақ сияқты алып кен орындары бар. Еліміз жылына 80-90 млн тонна (кейінгі жылдардағы орташа көрсеткіш) мұнай өндіреді, ал өндірілген мұнайдың басым бөлігі шамамен (70-75 пайыз) экспортқа кетеді. Яғни, ішкі нарықтағы үлес шамамен 25-30 пайыз ғана. Сондықтан мұнайды толыққанды пайдаланып отырмыз деп айтуға ерте. Өндіру көлемі жо­ғары, экспорт тұрақты болғанымен оны терең өңдеу, мұнай-химия өнім­де­рін шығару жағы ақсап тұр. Қазіргі мақ­сат – шикізатқа тәуелділіктен арылып, мұнайдан алынатын дайын өнімдерді өз елімізде шығару. 

Мұнай өңдеуден кейін қалатын ауыр қалдықтар (гудрон, мазут қалдықтары, вакуумдық қалдықтар, асфальтты-шайырлы қосылыстар) ұзақ уақыт бойы пайдасыз өнім деп есептелді. Алай­да қазіргі технологиялар бұл қал­дық­тарды қайта өңдеп, көптеген бағалы техникалық өнім алуға мүмкіндік беріп отыр. 
Әлем елдерінде мұнай қалдықтарын өңдеу технологиялары әртүрлі деңгейде дамыған. Бірақ жалпы алғанда, көптеген дамыған ел бұл процесс бойынша жетіл­діріл­ген технологиялар қолдануда. АҚШ мұнай өңдеу өнеркәсібінің дамуы мен тех­нологиялары бойынша әлемдегі ал­дыңғы қатарлы елдердің бірі болып отыр. Мұнда мұнай қалдықтарын қайта өңдеудің барлық түрлері қолданылады, оның ішінде коксинг, крекинг, гидрок­ре­кинг және пиролиз әдістері кең таралған. 

Қытай да әлемдегі ең ірі мұнай өң­деу­ші елдердің бірі. Олар мұнай қал­дықтарын қайта өңдеу технологияларын кейінгі жылдары айтарлықтай жетіл­дірді. Мемлекет мұнай қалдықтарын қайта өңдеудің экологиялық тиімді әдіс­теріне көбірек көңіл бөліп отыр, бү­гінде экологияны қорғау талаптары қатаңдатылған. 
Еуропа елдерінде экологияға ерекше көңіл бөлінетіндіктен, мұнай қал­дық­тарын қайта өңдеу үрдісі өте маңызды. Германия, Нидерланды және Франция секілді елдерде мұнай қалдықтарынан алынған өнімдер әртүрлі салаларда қол­данылады. Мысалы, Германияда мұнай қал­дықтарынан алынған кокс метал­лур­гия саласында маңызды шикізат сана-лады.
Ресейде мұнай қалдықтарын өңдеу ісі көп жағдайда мұнай мен газ саласына жақын өңірлерде дамыған. Мұнда да кок­синг пен басқа әдістер белсенді қол­данылады. 
Бүгінде әлем елдері мұнай қалдық­тарын өңдеу мен оларды тиімді пай­да­лану үшін үздіксіз инновацияларға ұм­тылу­да. Бұл технологиялар тек эконо­миканың дамуына ғана емес, сонымен қатар экологияны қорғауға да әсер етеді. Мұнай қалдықтарын қайта өңдеу ар­қылы жаңа өнімдер өндіріліп, табиғи ресурстарды үнемдеу жүзеге асырылады. Бұл процесс болашақта энергия өндіру, химия және металлургия салаларының одан әрі дамуына мүмкіндік береді.

Мұнай қалдықтары – «жоғалған ре­сурс» емес, керісінше қосымша құнды өнім көзі. Дұрыс технология қолда­ныл­ған жағдайда олардан жанармайдан бас­тап, пластмасса, битум және тіпті ж­о­ғары технологиялық материалдарға дейін алуға болады. Мұнай-химия зерт­ханасы жұмысының бір бағыты да – осы. 
Ғылыми орталық жетекшісі, химия ғылымдарының докторы, про­фес­сор Ермек Әубәкіров бізде мұнай қалдықтары өте көп және ол тиімді пай­даланылмайды дейді. Мұнайдың құра­мында парафин, күкірт басым бол­ғандықтан қалдық та көп болады. Мұ­най-химия зертханасы жан-жақты зерт­теу жұмыстарын жүргізуге арналған за­манауи құрылғылармен, талдау құрал-аспаптарымен толыққанды жаб­дық­тал­ғандықтан мұнай қалдықтарын өңдеп, кә­деге жаратуға барлық мүмкіндік қарастырылған.

– Мұнай-химия зертханасы білім беру мен өндіріс арасындағы байла­ныс­ты жетілдіру мақсатында кәсіпорын­дар­мен тығыз байланыс орнатқан. Отандық ком­паниялармен кездесу барысында түр­лі ұсыныстар түседі. Сондай жо­ба­ның бірі – мұнай қалдығынан мұнайлы кокс алу. Өзімізге бұл ұсыныс қызықты бол­ғандықтан ізденіп, бірнеше жыл зерт­теп, зерделеп, 2021 жылдан бастап мұ­най қалдықтарынан моторлы отын дис­тиляттары мен техникалық өнімдер, оның ішінде мұнайлы кокс алу туралы зерттеу жұмыстарымен айналыса бас­тадық. Арнайы жасаған жобамыз 96 млн теңге көлемінде қаржыландыру грантын ұтып алды. Үш жылдық зерттеу жұмысы­мыз биыл аяқталады. Алайда  ғылыми жобаны іске асыруға 2-3 жыл аз уақыт, өйткені кез келген зерттеу терең әрі ұзақ жү­ретін процесс. Жобаны алдағы уақыт­та әлі де жетілдіруге болады. Бастысы, зерт­теуіміздің нәтижесі жақсы, – дейді жо­ба жетекшісі, Физикалық химия, катализ және мұнайхимия кафедра­сы­ның меңгерушісі, химия ғылымдарының докторы, профессор Ермек Әубәкіров. 

Жобаны іске асыру кезінде Құ­м­көл кен орнының гудроны мен пай­да­ланылған мотор майларының құрамы заманауи физика-химиялық әдістер арқылы зерттелді. 480-520°С темпера­тура аралығында ауыр мұнай қалды­ғы­нан пайдаланылған мотор майларын қосу арқылы қатты өнім (кокс) және сұйық фракциялары (бензин, жеңіл және ауыр газойль) алынып, олардың фи­зика-химиялық қасиеттері және хи­миялық құрамы анықталды. Сондай-ақ зерттеу нәтижелері туралы Scopus де­рек­тер базасына (Q1) енетін журналдарда екі мақала, сондай-ақ ҚР ЖБҒМ Білім беру сапасын қамтамасыз ету комитеті ұсынған «Нефть и газ» журналында бір мақала жарияланған. Әзірленген технология ауыр мұнай қалдықтарын қауіпсіз жоюға мүмкіндік беріп қана қой­май, оларды кокс пен отын дис­тиллят­тарын өндіруге арналған бағалы ши­кізатқа айналдырады. Бұл процесс эко­логиялық жағдайды жақсартып, мұнай өңдеу ісінің экономикалық тиімділігін арттырады.
Жалпы, мұнай өңдеу өнеркәсібінде мұнайлы кокс алу – мұнай қалдық­тарынан қатты күйдегі көміртекті өнім­ді бөліп шығару процесі. Бұл технология металлургияда, әсіресе болат және алю­миний өндірісінде кеңінен қолданы­лады. Мұнайлы кокс алу үшін мұнай өңдеу зауыттарында ар­найы жоғары тем­пературалы реак­торлар пайдаланы­лады. Мұнай қалдық­тары, мысалы, мазут немесе жоғары мо­лекулалы көмірсу­тек­тер жоғары тем­пературада термиялық өңдеуден өтеді. Бұл процесс кезінде көмір­сутектер ыды­рап, газдар мен сұйық өнімдер бөлі­неді, ал қалған қал­дық қатты күйде мұ­найлы кокс болып түзіледі.

– Әлем елдері мұнай қалдықтарын ұқыпты игереді. Оны қайта өңдеп, өнім алуға, нақты тауар ретінде сатуға бейім­делген. Біздің елімізде өңдеу ісі енді ғана жолға қойылып келе жатыр. Мысалы, біз мұнай өндіретін елміз, шикі өнімді экспорттаймыз да, сол мұнай қалдығы­нан жасалған мың сан өнімді, тауарды қанша есе қымбат бағамен қайта са­тып аламыз. Әрине, бәрі бірден бола қоймасы анық, алайда осы өңдеу, қайта өң­деу ісіне басымдық бергеніміз жөн. Осы орайда, университет жобаларын қар­жылындыра бастаған Үкіметке, Ғылым және жоғары білім министрлігіне ризамыз. Алдағы уақытта экономикалық жағынан тиімді жобаларды өндіріске енгізуге, коммерцияландыруға мемлекет қолдау жасаса, ғалымдардың, оның ішін­де жас ғалымдардың ынта-жігері арта­тыны сөзсіз, – дейді профессор Ермек Айтқазыұлы.

Мұнайлы кокс металлургияда да негізгі шикізаттардың бірі, себебі ол бо­лат өндірісінде пайдаланылады. Со­ны­мен қатар алюминий, темір, ірі метал­лургия кәсіпорындарына да маңызды. Мұнайлы кокс өндірісі әлемдік эконо­микаға үлкен әсер етеді. 
Қазір зертхана ауыр мұнай қалдық­тарын қауіпсіз кәдеге жаратуға арналған ресурстарды үнемдейтін технологияны әзірлеуде. Ал қалдық кокс пен отын дис­тилляттарын өндіруге шикізат ретінде пайдаланылуда. Аталған технология эко­логиялық жүктемені азайтып қана қой­май, мұнайды қайта өңдеудің эко­номикалық тиімділігін де арттырады. Өйткені зертхана қолданып отырған тех­нология сапасы жоғары өнім түр­лерін алуға арналған. 

–  «Ауыр мұнай қалдықтарын бағалы техникалық өнімдерге және отын дис­тилляттарына кешенді өңдеу техноло­гия­ларын жасау» – келешектің жобасы. Аталған технология ауыр мұнай қалдық­тары мен пайдаланылған мотор майла­рын қайта өңдеу арқылы қалдық көле­мін және қоршаған ортаның ластануын азайтады. Сонымен қатар жоғары өнім­ділік кезінде төмен энергия тұтынумен ерек­шеленеді. Бұл – экономикалық жа­ғынан тиімді, – дейді Ермек Айтқазыұлы. 

Зерттеу жұмысы авторларының айтуынша, технология түрлі шикізат түр­леріне оңай бейімделеді әрі жағар­майдан бастап, битумға дейін қолдануға жарамды. Ал көптеген утилизация әді­сінен айырмашылығы – технология нарықта сұранысқа ие өнімдерді (жағар­майлар, битум) алуға мүмкіндік береді. Ғылыми зерттеу жобасының болашағы алда. Қазір ғалымдар патенттеу жұмыс­тарын қолға алып отыр. Осылайша, ауыр мұнай қалдықтарын пайдалана отырып, мотор майлары арқылы бағалы техникалық өнімдер мен отын дис­тиллят­тарына кешенді термиялық өңдеуде ресурс үнемдейтін техноло­гияны іске асырып жатқан ғалымдары­мыз біраз жетістікке жетіп отыр. 
Мұнай қалдықтарынан пайдалы зат­тар алудың болашағы – энергетика­лық, экологиялық және экономикалық үштағанның тоғысында тұрған стра­тегиялық бағыт. Бұл сала ресурстарды үнемдеуге, экологиялық қауіптерді азайтуға, жаңа өнімдер өндіруге мүм­кіндік береді. Сондықтан бұл бағытқа инвестиция тартылып, мемлекеттің қол­дау білдіруі аса маңызды.