Сферы применения силикагеля
Массовый потребитель в основном знает силикагель в гранулированной форме как наполнитель для кошачьих туалетов. Это далеко не единственное промышленное приложение силикагеля. По своей природе он представляет собой пористую и аморфную форму диоксида кремния. Известен достаточно давно, изначально применялся для адсорбции паров в противогазовых баллонах. Первый патент на синтетический силикагель был получен в 1918 году.Различные области применения силикагеля в промышленности обусловлены его химическими свойствами. Это превосходный адсорбент, поглощающий влагу и газы всей поверхностью и объемом. Не горит, не токсичен, термостоек. Варианты использования:
- В качестве защиты товаров, продуктов, оборудования от повышенной влажности при хранении и транспортировке.
- В качестве наполнителя при производстве шин и особых сортов резины.
- В производстве пластиковых окон, для осушки воздуха, промышленных газов.
- В фармацевтической промышленности для упаковки и защиты лекарственных препаратов.
- Для сбора или разделения компонентов лекарственного вещества (хроматография).
- В качестве носителя катализатора в нефтехимической промышленности для очистки и обезвоживания газов.
- Для производства полиолефинов, химического разделения, фильтрации, производства пластмасс.
- Для производства средств личной гигиены и парфюмерии.
- В качестве индикатора уровня влажности (индикаторный силикагель) в разных отраслях помимо пищевой и фармацевтической индустрий.
- Порошковый силикагель в пивном производстве для фильтрации.
В недавнее время на рынке появилось несколько стартапов, предлагающих инновационные продукты и технологии на основе диоксида кремния. Sol-Gel Technologies разрабатывает дерматологические препараты, в которых используется система доставки лекарств на основе диоксида кремния (пористые микрокапсулы). Захват создает защитный барьер между лекарством и кожей и контролирует скорость высвобождения лекарства. Система разработана для улучшения переносимости и эффективности косметических средств для местного применения.
Рынок силикагеля в России и в мире
Глобальный рынок силикагеля в 2019 году был на уровне 546,6 млн долларов в денежном выражении. По оценкам экспертов к 2027 году он должен достигнуть объема 703,5 млн долларов США, с ежегодным приростом 3,4 %. Основными драйверами роста выступают потребности в продукте пищевой промышленности, фармацевтики, производства красок и лакокрасочных покрытий, пластиков и печатной индустрии.Неблагоприятным фактором может стать потребительское предпочтение продуктов на биологической основе. Хотя у силикагеля обширная область применения в качестве пищевой добавки: стабилизатора, эмульгатора, противовспенивающего агента, вещества предотвращающего седиментацию и т.д.
В списке крупнейших мировых производителей силикагеля:
- Evonik Industries;
- Clariant;
- Solvay;
- Merck Group;
- China National Bluestar Company Limited;
- Fuji Silysia Chemical;
- Silicycle;
- Multisorb Technologies;
- W.R. Grace & Co.;
- Thermo Fischer Scientific
В Россию на текущий момент ввозится более 50 тыс. тонн силикагеля в год, что примерно соответствует емкости внутреннего рынка. Основные направления его использования:
- наполнитель для шин и резинотехнических изделий (58 %);
- гигиенический наполнитель (22 %);
- для производства косметики и зубных паст (8 %);
- для фильтрации пива (4 %);
- для строительства (3 %);
- для лакокрасочных материалов (1,5 %);
- прочее (3,5 %).
По большому счету весь импортируемый в Россию силикагель ― китайского происхождения. Даже BASF производит практически весь свой индикаторный и технический силикагель на заводе в Китае. Связано это с тем, что в процессе синтеза образуется сульфатный сток, который необходимо каким-то образом обезвреживать, перерабатывать. Китайские производители (по слухам) просто сливают промышленные стоки в океан.
Фактически единственным производителем силикагеля в РФ является Салаватский катализаторный завод ― ООО «СкатЗ». Номинальная производительность ― 20 тысяч тонн в год. Он производит катализаторы и адсорбенты в основном для нефтегазового сектора, то есть работает на нужды Газпрома, где силикагель применяется для очистки и обезвоживания газа перед транспортировкой.
В небольших объемах порошковый силикагель для пищевой промышленности производят Башкирская содовая компания (г. Стерлитамак, Башкортостан) и ООО «Экокремний» (Брянская область).
Необходимость в отечественном силикагеле давно назрела. Зависимость от поставок продукта, тем более из одной страны, соответственно, по факту от монопольного ценообразования ― не слишком комфортные условия для развития нуждающихся в силикагеле отраслей.
Качество российского продукта обычно ниже зарубежных аналогов. Он уступает по следующим ключевым параметрам:
- влагостойкость;
- сорбционная емкость;
- структурные и текстурные характеристики;
- наличие усадки слоя при многократных циклах адсорбции;
- наличие брака при сушке.
Проблема
Для рынка в России качественный силикагель востребован, потребность в нем есть. Проекты по запуску производства разных видов силикагеля появляются регулярно. На практике внедрить подобный проект оказывается затруднительно: нет современной технологии, позволяющей выпускать не уступающий по качеству зарубежным аналогам продукт, необходимо решать проблему промышленных отходов (сульфатного стока).Технологии, которые сейчас есть в российской химической промышленности по силикагелю, по большому счеты основаны на разработках 50-60-х годов прошлого века. К этому суммируется общая и характерная для отечественных предприятий изношенность оборудования и применение морально устаревших подходов. По большому счету качество партии зависит от навыков конкретного технолога на производстве, чем от самой технологии и показателей приборов.
Следовательно, стоит задача усовершенствовать, модернизировать существующие технологии производства силикагеля, чтобы он соответствовал современным требованиям.
В реализации подобного проекта существует ряд трудностей:
- Высокие требования к техническому заданию и продукту как таковому. Продукт должен соответствовать стабильному качеству импортного аналога.
- Непрерывное аналитическое сопровождение работ на высоком уровне.
- Сложность при отработке технологии в лаборатории, в силу ряда причин в лаборатории практически невозможность точно сымитировать производственные параметры.
- Параметры синтеза при опытной отработке технологии (время контакта реагентов, условия формирования, выдержки, промывки) сложно масштабируются и должны быть реализовано на опытной линии непосредственно у заказчика.
Все перечисленные проблемы решаемы при правильном инжиниринговом сопровождении проекта. В следующем материале расскажем о конкретных вариантах производства силикагеля с заданными параметрами, технологических решениях и доступной альтернативе для сырьевой базы.
