В 2020 году наш Институт отметил весомую и значимую дату — свое 50-летие.
ИХН СО РАН начал свою деятельность в январе 1970 года. Его создание было продиктовано открытием в 1960–1970-е годы в Западной Сибири крупных месторождений нефти — Самотлорского, Советско-Соснинского, Русского и др. И так как центр нефтедобычи и нефтяной промышленности перемещался за Урал, возникла необходимость открытия здесь специализированного института, который занимался бы всеми химическими аспектами нефтяной отрасли и которого до тех пор не было в структуре Академии наук.
Что это за аспекты? Во-первых, разведка — химические и геохимические методы, которые в совокупности с данными геологов позволяют судить о нефтегазоносности тех или иных территорий. Во-вторых, сама добыча. В частности, решение проблемы повышения нефтеотдачи пластов. Третий аспект — нефтепереработка. Важный аспект работы института — это охрана окружающей среды в местах добычи, транспортировки и переработки нефти.
Первым директором-организатором Института химии нефти СО АН СССР стал член-корреспондент АН СССР Михаил Федорович Шостаковский — ученик патриарха отечественной органической химии А.Е. Фаворского.
Михаил Федорович возглавил в Институте лабораторию теоретических проблем органической химии и кафедру высокомолекулярных соединений (ВМС) Томского государственного университета, которая была создана по инициативе Института и Президиума СО АН СССР в декабре 1970 г. на базе Института с целью подготовки специалистов. В последствии кафедра ВМС была переименована в кафедру высокомолекулярных соединений и нефтехимии, а в 2019 году получила статус Базовой кафедры в Институте химии нефти СО РАН (решение Ученого совета ТГУ от № 4 от 24.04.2019). Эта кафедра успешно справляется с поставленной задачей — подготовка высококвалифицированных кадров для образовательной, научно-исследовательской и инновационно-производственной деятельности, подготовив почти 400 специалистов.
Коллектив Института формировался сначала из научных сотрудников, приглашенных из Иркутска, Москвы, Ленинграда, Новосибирска, а затем — в основном из выпускников Томских ВУЗов.
В первые годы Институт располагался в нескольких местах города — администрация, библиотека, патентная служба, бухгалтерия, канцелярия, кафедра высокомолекулярных соединений и несколько лабораторий в здании по переулку Кооперативный 3, вторая площадка располагалась в поселке Спутник, часть сотрудников работали на территории государственного университета, медицинского и педагогического институтов.
В это время значительные усилия Института были направлены на создание материально-технической базы. Параллельно с научной деятельностью сотрудники Института принимали активное участие в строительстве зданий новых корпусов Института на территории Томского Академгородка. Это был трудный период в жизни Института — период строительства основных зданий и сооружений, которые сейчас входят в комплекс ИХН СО РАН (инженерно-лабораторный и административный корпуса, корпус модельных установок, механические мастерские, вентиляционный центр, складские помещения).
Несмотря на трудности периода формирования и становления, уже к концу 1974 года Институт имел 73 опубликованные работы и было получено 4 авторских свидетельства.
В разные периоды жизни Институт возглавляли чл.-корр. М.Ф. Шостаковский, д.х.н. Ю.Г. Кряжев, д.х.н. А.Н. Плюснин, чл.-корр. Г.Ф. Большаков, д.х.н. Е.Е. Сироткина, затем в течение 20 лет — д.т.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ Л.К. Алтунина. С 2017 года Институтом руководит д.х.н., профессор А.В. Восмериков.
Очевидно, за каждым из этих руководителей стоит определенный этап деятельности института.
Первый директор-организатор Михаил Федорович Шостаковский возглавлял ИХН— с 1970 года по 1973 год. Его заслуга — в создании коллектива института, в определении его направлений, в формировании материальной и приборной базы. Это огромная организационная работа, которую продолжил Юрий Гаврилович Кряжев. Во время его руководства — с 1973 года по 1978 год — основное направление исследований было связано с решением проблем выделения, концентрирования и разделения нефтяных компонентов с целью исследования их состава, строения и свойств. Именно тогда в начале 70—х годов начали формироваться научные школы исследователей, которые принесли известность Институту работами, выполненными по химии порфиринов, высокомолекулярных и гетероатомных соединений нефти. Именно в эти годы:
— начаты систематические исследования нефтей,
— проводятся экспедиционные работы по отбору образцов нефтей и кернов пород,
— приступили к формированию хранилища нефтей,
— формируются первые банки данных по составу нефтей,
— начаты и получили развитие работы по исследованию природы нефтяных ингибиторов.
Начиная с 1975 года, защищаются первые кандидатские диссертации (О.В. Серебренникова, О.Х. Полещук, Л.М. Ан, Т.А. Филимонова, Т.А. Сагаченко), а затем в восьмидесятые годы — докторские диссертации (В.И. Титов, О.В. Серебренникова, В.Р. Антипенко).
На долю следующего директора, Анатолия Николаевича Плюснина, возглавлявшего институт с 1978 года по 1981 год, выпала стройка, результатом которой было создание инженерно-лабораторного корпуса, механических мастерских, что способствовало развитию всего комплекса научных направлений института.
В 1981 году на пост директора заступил Геннадий Федорович Большаков, руководивший институтом восемь с небольшим лет. Главная заслуга Г.Ф. Большакова в том, что он закончил формирование научных направлений института, придал им ту систематическую структуру и тот вид, в котором они существуют сейчас.
В Институте появились новые направления научных исследований:
— химия высокоэнергетических топлив,
— структурирования жидких систем,
— физико-химические основы методов повышения нефтеотдачи,
— химия полимерных систем,
— химия каталитических процессов,
— геохимия нефти.
Геннадием Федоровичем был создан специализированный совет по защите работ, представленных к соисканию ученой степени кандидата наук, в котором позднее стали защищать и докторские диссертации. По его инициативе Институт стал организатором сначала Всесоюзных, а позднее Международных конференций по химии нефти, которые проводятся раз в два года и в 2020 году Институт проводил уже 11 конференцию.
В Институте начинают создавать приборы для научных исследований и контроля качества нефтепродуктов. Созданы лабораторные цифровые термостаты, в том числе и низкотемпературный, микрокалориметры (А.А. Великов), вискозиметры (А.В. Богословский), приборы для экспресс-анализа низкотемпературных показателей нефтепродуктов (В.Н. Шатохин). Октанометр и цифровой измеритель плотности жидкостей внесены в Государственный реестр.
Большаков Г.Ф. пригласил работать в ИХН профессора Е.Е. Сироткину из Томского политехнического института, которая стала директором в 1989 году, после безвременной кончины Геннадия Федоровича. Екатерина Егоровна возглавляла институт до 1997 года. При ней получило мощное развитие экологическое направление. Разработаны волокнистые сорбенты — активированные природные материалы растительного и минерального происхождения. Разработана технология сбора и утилизации нефти с поверхности воды.
Получены высокодисперсные оксидно-гидроксидные адсорбенты различного состава, способные быстро разрушать и коагулировать концентрированные водные микроэмульсии нефтепродуктов (В.Г. Иванов). Разработана фильтроадсорбционная технология очистки нефтесодержащих сточных вод с использованием двух типов адсорбентов: новый тип высокодисперсных оксидных адсорбентов, получаемых из ультрадисперсных порошков металлов, а также волокнистые адсорбенты. Разработаны комбинированные фильтры из модифицированного полипропиленового нетканого полотна, сферозолы (отхода теплоэлектростанций) и отходов станций обезжелезивания воды, показана их эффективность в комплексной очистке воды от различных загрязнителей, в том числе от нефтепродуктов, железа. Разработана геоинформационная методология оценки воздействия предприятий нефтегазового комплекса на окружающую среду (Ю.М. Полищук) и технология микробиологической рекультивации нефтезагрязненных почв (Л.И. Сваровская).
Начаты работы по исследованию превращения углеводородов в реакторе с барьерным разрядом; исследования свойств ультрадисперсных порошков металлов и особенностей реакций с их участием.
И именно Екатерина Егоровна сумела сохранить кадровую основу института в самые тяжелые для науки годы.
В 1997 году директором Института избрана доктор технических наук, профессор Любовь Константиновна Алтунина. Под ее руководством в ИХН СО РАН более 30 лет ведутся фундаментальные и прикладные исследования, посвященные решению одной из важнейших народно-хозяйственных задач — увеличению нефтеотдачи пластов физико-химическими методами (Л.К. Алтунина, В.А. Кувшинов).
Предложен новый научный подход к созданию эффективных нефтевытесняющих композиций на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) и щелочных буферных систем. Разработана новая перспективная концепция использования энергии пласта или закачиваемого теплоносителя для генерации нефтевытесняющего флюида, гелей и золей непосредственно в пласте. Под руководством Алтуниной Л.К. создан комплекс оригинальных приборов и методов изучения физико-химических и реологических свойств поверхностных и объемных фаз в системе нефть — порода — раствор ПАВ и полимеров. Установлены физико-химические критерии подбора композиций с учетом геолого-физических условий месторождений. Разработаны высокоэффективные композиции для увеличения нефтеотдачи пластов. Созданы 12 новых промышленных технологий увеличения нефтеотдачи пластов, имеющие надежную сырьевую базу, основанные на применении продукции многотоннажного отечественного производства и промышленных отходов. В России и КНР организовано промышленное производство композиций для увеличения нефтеотдачи. Организовано внедрение технологий на нефтепромыслах Томской и Тюменской областей, республики Коми. Промышленное использование технологий осуществляется нефтяными компаниями «ЛУКОЙЛ», «Роснефть» и др. Дополнительная добыча нефти за счет применения технологий на месторождениях Западной Сибири за последние 5 лет составила более 3 млн тонн. Успешно проведены промысловые испытания технологий на месторождениях «Белый Тигр» (Вьетнам), Ляохэ (Китай), Ликваер, Джибаль и Далила (Оман), Эмлиххайм и Ландау (Германия).
Для увеличения нефтеотдачи залежей высоковязких нефтей создана технология чередующегося паротеплового и физико-химического воздействия с применением гелей, золей и композиций ПАВ, разрабатываются новые комплексные методы на основе клатратов кислот и ферментативного катализа, комплексного физико-химического и микробиологического воздействия на пласт.
Особое внимание в Институте уделяется проблемам не только добычи, но и транспорта, переработки тяжелого нефтяного сырья, попутного газа и других каустобиолитов.
Результаты исследований, проведенные в лаборатории реологии нефти (Н.В. Юдина), привели к созданию присадок для эффективного регулирования процесса осадкообразования в резервуарах, трубопроводах и другом нефтепромысловом оборудовании, что позволяет эффективно решать проблемы трубопроводного транспорта и хранения высокопарафинистых и высоковязких нефтей. Так, например, добавление присадки НХТ-И в количестве 50-100 г к 1 тонне высокопарафинистой нефти приводит к снижению образования асфальтосмолопарафиновых отложений на 80 %.
Предложен способ изменения реологических свойств высоковязких нефтей с помощью вибрационного воздействия. Вибрационная обработка нефти при определенных условиях приводит к снижению вязкости, уменьшению температуры застывания, количества образующегося нефтяного осадка, изменению группового состава. Пилотные испытания в условиях реального производства ООО «Александровский НПЗ» показали, что вибрационное воздействие на исходное нефтяное сырье привело к увеличению выхода светлых фракций на 6,5 %.
Ведутся исследования в области создания научных основ технологий, позволяющих увеличить глубину переработки нефти, улучшить качество нефтепродуктов (В.Ф. Камьянов, А.К. Головко). Переработка тяжелого нефтяного сырья является дорогостоящей вследствие увеличения затрат на вторичные процессы. Решить эту проблему можно путем создания новых способов переработки. Показано, что использование механической энергии является одним из перспективных нетермических способов переработки высокопарафинистых тяжелых нефтей. Наибольший эффект дает проведение процесса механоактивации сырья в присутствии кварца: образуются легкокипящие компоненты, значительно увеличивается содержание бензиновых и дизельных фракций. Предложен механохимический способ совместной переработки низкосортных углей и нефтяных остатков для получения органо-водоугольных топлив.
Низкотемпературный крекинг предварительно озонированных нефтей и битумов, позволяет увеличить в 1.5 — 2 раза выход дистиллятных фракций и существенно снизить их сернистость. Облагораживание бензиновых фракций озонированных нефтей на цеолитсодержащем катализаторе приводит к улучшению качества получаемых бензинов.
В 2017 году директором Институт избран доктор химических наук, профессор Александр Владимирович Восмериков. Под его руководством разработаны способы получения цеолитсодержащих каталитических систем, в том числе модифицированных наноразмерными порошками металлов. Создана экспериментальная база для синтеза высококремнеземных цеолитов и исследования их физико-химических и каталитических свойств. Получены эффективные катализаторы для процессов облагораживания низкооктановых бензиновых фракций различного происхождения (газовые бензины, газовые конденсаты, нефти) и переработки широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ), компонентов природного и попутного нефтяного газов в ароматические соединения. На Лугинецком газоконденсатном месторождении успешно проведены пилотные испытания катализаторов на основе цеолита семейства пентасил, которые показали высокую активность и селективность в процессах получения высокооктанового бензина из прямогонной бензиновой фракции и ароматических углеводородов из ШФЛУ.
Под руководством Восмерикова А.В. ведутся работы, связанные с созданием новых версий цеолитных катализаторов — элементосиликатов, обладающих рядом преимуществ перед используемыми в настоящее время традиционными катализаторами нефтепереработки. Основываясь на результатах лабораторных исследований, на базе технологической линии ПАО «Новосибирский завод химконцентратов» организовано опытно-промышленное производство цеолитсодержащих катализаторов для переработки различных видов углеводородного сырья в практически важные продукты.
Проводимые учеными Института углубленный анализ молекулярного состава углеводородных и гетероатомных соединений нефтей и органического вещества пород в совокупности с данными исследований ученых геологов — литологическими, стратиграфическими и фациональными характеристиками — позволили обосновать перспективы нефтегазоносности нижне-среднеюрского комплекса на юго-востоке Западной Сибири. Выявлены закономерности изменения состава органического вещества пород в зависимости от эволюции фациальных обстановок в пределах Западно-Сибирского седиментационного бассейна и степени его термической преобразованности. Полученные данные использованы для нефтегазогеологического районирования нижне-среднеюрских отложений Томской области и дифференциации земель по их нефтегазоносности.
Одним из основных направлений научной деятельности ИХН СО РАН является рациональное природопользование и экология (О.В. Серебренникова), включая научные проблемы диагностики и очистки окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами. В рамках этого направления создана комплексная методика диагностики экологического состояния нефтегазодобывающих территорий и очистки нефтезагрязненных почв и водных объектов. Диагностика осуществляется сочетанием дистанционных и прямых методов, включающих анализ космоснимков территории, физико-химические и микробиологические исследования почвенного покрова и водных объектов.
В рамках экологического направления ведутся работы по рекультивации земель в северных районах и комплексной посадке многих видов растений, которые ранее на этих территориях не приживались из-за промерзания почвы. Применение криогелей позволяет упрочить грунт и сделать его пригодным для выращивания многолетних цветов и трав, а также кустарников и деревьев. ИХН СО РАН взаимодействует с технопарком «Ямал», планируется открыть специальный питомник, где будут выращивать растения с применением криогелей.
В последние годы в Институте активно развивается новое научное направление (С.В. Кудряшов), посвященное исследованию процессов превращения углеводородов различных классов в низкотемпературной плазме электрических разрядов. Предложен новый подход к селективному превращению органических соединений в плазме барьерного разряда, заключающийся в подавлении процессов полимеризации на поверхности электродов плазмохимического реактора. На этой основе разработан метод селективного окисления и бескислородного превращения жидких и газообразных углеводородов в условиях барьерного разряда; выявлены кинетические закономерности и установлены механизмы окислительной и неокислительной их трансформации в среде различных плазмообразующих газов (кислород, воздух, аргон, гелий). Разработаны подход к моделированию превращений органических соединений в барьерном разряде и кинетические модели процессов трансформации циклогексана в кислороде и конверсии метана с добавкой паров воды. Эффективность подхода продемонстрирована на примере процессов, которые в настоящее время широко используются в химической промышленности. Полученные результаты являются научной основой селективного превращения углеводородов в барьерном разряде для разработки перспективных плазмохимических процессов нефтехимического и органического синтеза, позволяющие снизить углеродный след при получении конечной продукции.
Институт в рамках программ и проектов совместных исследований, договоров и контрактов активно сотрудничает с российскими и зарубежными научно-исследовательскими и производственными организациями, доля привлеченного финансирования составляет от 30 до 50 %. Среди партнеров Института ученые и специалисты Монголии, Китая, Вьетнама, США, Венгрии, Германии, Сербии, Канады, Омана и др. Совместно с немецкими партнерами получено два международных патента. Компании нефтяного комплекса Венесуэлы выразили свою заинтересованность в применении технологий, разработанных в ИХН СО РАН.
Институт регулярно проводит международные конференции «Химия нефти и газа» и «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа». В 2021 году с 27сентября по 1 сентября состоится уже 9-ая Международная научно-практическая конференция «Добыча, подготовка, транспорт нефти и газа». В рамках конференций традиционно проводятся Школы молодых ученых.
Ежегодно сотрудники института публикуют более 100 научных статей, индексируемых в российских и международных информационно-аналитических системах научного цитирования. За последние 5 лет получено 34 патента, в том числе 3 зарубежных.
В Институте создан и успешно работает Отдел коммерциализации разработок и защиты интеллектуальной собственности. За последние 5 лет заключено 7 лицензионных договоров на передачу законченных разработок в промышленность по технологиям увеличения нефтеотдачи и производству композиций для этих технологий.
В системе Росстандарта аккредитована испытательная лаборатория углеводородов и высокомолекулярных соединений нефти Института для проведения анализов нефтей, нефтепродуктов на соответствие ГОСТ, ТУ.
Разработкой технологий, изготовлением и выпуском экспериментальных партий реагентов для проведения опытно-промышленных испытаний новых материалов и технологий, разработанных в Институте, занимается специальная химико-технологическая группа.
Институт имеет лицензию и свидетельство о государственной аккредитации на осуществление образовательной деятельности по основной профессиональной образовательной программе высшего образования — программе подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению подготовки 04.06.01 — Химические науки (профиль 02.00.13 — нефтехимия).
В ИХН СО РАН работает единственный за Уралом диссертационный совет по специальности «нефтехимия», в котором защищаются кандидатские и докторские диссертации.
Молодые ученые, прошедшие обучение в аспирантуре Института, успешно работают в Институте, нефтяных компаниях и других организациях.
