Студенты профильных вузов предложили новые подходы к организации производства пероксидных инициаторов – ключевых компонентов для выпуска современных полимерных материалов. Финалисты направления «Нефтехимия» XIV сезона Международного инженерного чемпионата CASE-IN, который проходит при поддержке президентской платформы «Россия – страна возможностей», разработали проекты, объединяющие микрофлюидный синтез, искусственный интеллект и цифровое управление производством.
Кейс, подготовленный ПАО «СИБУР Холдинг», был посвящен одной из актуальных задач отрасли - переходу от традиционных периодических процессов в крупнотоннажных реакторах к непрерывному микрофлюидному синтезу. Такой подход позволяет перейти от реакторов объемом, достигающимнескольких кубических метров, к микрореакторам, в которых одновременно находится всего около 75 мл реакционной смеси. Это значительно снижает риск теплового разгона, обеспечивает точный контроль температуры в диапазоне от -20 до +150 °C и позволяет получать продукт с чистотой свыше 99% без сложных стадий очистки.
Победителем направления «Нефтехимия» стала команда «Инициаторы» Казанского национального исследовательского технологического университета, предложившая наиболее сбалансированную модель модульного производства. Студенты разработали адаптивную платформу, позволяющую выпускать семь видов пероксидных инициаторов, включая TBPEH, TBPND и EFOX 60, на едином комплексе оборудования. Вместо создания отдельных технологических линий для каждого продукта команда применила принцип numbering-up - масштабирование производства за счет увеличения количества параллельных микрофлюидных каналов. Такой подход позволяет быстро адаптировать производство к изменениям спроса: при необходимости отдельные модули можно законсервировать либо менее чем за 15 минут перенастроить на выпуск другой марки продукции.
Для управления производством авторы использовали технологии искусственного интеллекта. Применение RAG-подхода (Retrieval-Augmented Generation) позволило объединить патентную и технологическую документацию в единую базу знаний. После векторизации данных и загрузки в SQL-базу система способна оперативно подбирать оптимальные режимы синтеза, анализировать температурные режимы и характеристики прекурсоров. По расчетам команды, внедрение цифровых инструментов позволяет повысить экономическую эффективность проекта примерно на 36%.
«В этом году кейс как будто «живой», он приближен к реальной технико-экономической ситуации в компании СИБУР. Надеемся, наше решение положительно скажется на производстве полимеров в России», - отметил капитан команды Анвер Фейзрахманов.
Серебряным призером стала команда «МИЛА» Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева. Авторы проекта сделали ставку на глубокую цифровизацию технологического проектирования. Разработанная ими система искусственного интеллекта сокращает анализ технологических данных с двух недель до нескольких минут, существенно ускоряя подбор оптимальных технологических решений.
Еще одним ключевым элементом проекта стал трехзонный микрофлюидный реактор из карбида кремния (SiC), объединяющий стадии алкализации, этерификации и охлаждения. Использование карбида кремния обеспечивает высокую теплопроводность и коррозионную стойкость оборудования, что особенно важно при работе с органическими пероксидами.
Одновременно студенты предложили модель промышленной кооперации, предусматривающую передачу части стадий синтеза специализированным предприятиям. По их оценке, это позволяет снизить капитальные затраты на строительство производства на 15-20%.
«Наше решение объединяет десять продуктов в три технологических кластера. В качестве основного мы выбрали низкотемпературные инициаторы. Применение микрофлюидного синтеза позволило переключаться между производством продуктов внутри кластера за 4-8 часов без остановки производства. Использование искусственного интеллекта ускорило технологический скрининг и кластеризацию в 24 тысячи раз при точности 95%, а аутсорсинг четырех стадий синтеза снизил капитальные затраты на 15-20%», - рассказала капитан команды Елизавета Филь.
Бронзу завоевала команда Supercharged Тюменского индустриального университета. Студенты сосредоточились на стратегическом проектировании производства и разработали математическую модель выбора оптимальной площадки строительства в Тобольске, Казани или Нижнекамске с учетом сырьевой базы, транспортной логистики и расположения потребителей. Для управления производством команда создала ИИ-агента «Рубис», который контролирует соблюдение технологических параметров и помогает поддерживать чистоту готовой продукции на уровне около 99%. Дополнительно авторы использовали методологию Bow-tie analysis для анализа технологических рисков и оценки эффективности защитных барьеров на всех этапах разработки производства.
«Я участвую в CASE-IN с 2022 года. За это время у меня было пять финалов в Москве, два из которых - победные. Чемпионат дает главное: пространство для роста, знакомство с единомышленниками и возможность решать реальные отраслевые задачи, открывая путь в большую науку и индустрию», - отметил капитан команды Дмитрий Белов.
По словам заместителя проректора по научной работе и международному сотрудничеству - начальника научно-инновационного управления Кузбасского государственного технического университета имени Т. Ф. Горбачева Романа Беляевского, все три команды предложили разные подходы к решению одной технологической задачи.
«Команда «Инициаторы» лидирует благодаря наиболее сбалансированному сочетанию цифровых инструментов и производственной логики. «МИЛА» показала лучший результат в оценке эффективности внедрения искусственного интеллекта, а Supercharged - наиболее сильный подход к оптимизации выбора производственной площадки и принятию стратегических решений», - отметил эксперт.
Представленные проекты демонстрируют общий вектор развития современной нефтехимии. Производство пероксидных инициаторов становится более компактным, гибким и безопасным благодаря микрофлюидным реакторам, цифровым системам управления и технологиям искусственного интеллекта. Предложенные студентами решения направлены на развитие отечественных технологий непрерывного синтеза, повышение промышленной безопасности, сокращение капитальных затрат и укрепление технологической независимости российской нефтехимической отрасли.