Краткий очерк научно-педагогической и общественной деятельности  доктора химических наук, профессора

Ж. К. Каирбекова

 

«Важно не то место, которое мы занимаем,

а то направление, в котором мы движемся»

Л.Н.Толстой

 

Каирбеков Жаксынтай Каирбекович родился 16 марта 1944 года в поселке Тургай Джангильдинского района Костанайской области в многодетной семье педагога с 30-летним стажем Каирбека Искакова и любящей, заботливой домохозяйки Магуль Искаковой, которые воспитали вместе девятерых детей и каждому из них дали возможность учиться и получить высшее образование. Двое из детей стали учеными докторами наук, профессорами и трое кандидатами наук, доцентами.

В 1964 году Ж.К. Каирбеков окончил с золотой медалью одиннадцатилетнюю среднюю школу имени И. Алтынсарина и поступил на химический факультет Казахского государственного университета им. С.М. Кирова, который успешно окончил в 1969 году. После окончания университета он был призван в ряды Советской Армии в звании лейтенанта и нес службу сначала командиром взвода, а затем командиром отдельной химической роты.

 

В 1971 г. поступил в аспирантуру Института органического катализа и электрохимии им. Д.В. Сокольского. С 1973 года работал на кафедре коллоидной химии, катализа и нефтехимии КазНУ им. аль-Фараби, ранее кафедра катализа и технической химии, на должностях младшего, старшего и затем ведущего научного сотрудника.  В настоящее время является профессором кафедры физической химии, катализа и нефтехимии КазНУ им. аль-Фараби.

В 1977г. Каирбеков Ж.К. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Исследование структуры и физико-химических свойств скелетных рутениевых и осмиевых катализаторов» под руководством академика Д.В.Сокольского. В этот период Ж.К. Каирбеков руководил хоздоговорными работами, в том числе работал совместно с таким ведущим научным центром, как Московский химико-технологический институт им. Д.И. Менделеева под руководством академика АН СССР В.В. Кафарова и доктора технических наук В.Н. Писаренко. Результаты проведенных совместных исследований были доведены до промышленного внедрения.

С 1993 г. Ж.К. Каирбеков – ведущий, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией комплексной переработки углеводородного сырья НИИ новых химических технологий и материалов при КазНУ им.аль-Фараби. В мае 1996 г. в Специализированном совете Д 53.18.01 при ИХН МН-АН РК им. А.Б. Бектурова им защищена докторская диссертация на тему «Каталический синтез гетероциклических и ароматических аминов и их практическое использование» по специальности 02.00.03- органическая химия. В 1998 г. ему присуждено ученое звание профессора.

Ж.К. Каирбеков является видным ученым в области тонкого органического синтеза,  катализа и переработки твердого углеводородного сырья. Его трудовая биография тесно связана с КазНУ им. аль-Фараби. Он прошел путь от студента и аспиранта до доктора химических наук, ведущего профессора университета, лучшего преподавателя вуза. На протяжении своей трудовой биографии он постоянно занимается научными исследованиями и практическим внедрением полученных результатов в промышленное производство.

Наиболее важными результатами его научных исследований является теоретическое обоснование, разработка и реализация концепции синтеза гетероциклических и ароматических аминов. Под его руководством проведены исследования по каталитическому восстановлению функционально-замещенных нитропроизводных гуанидина, хлорбензойных кислот, трихлорфенилпиразолона, N,N-диэтиланилина, изофталиевой кислоты, N-(дикарбоксилфенил)-N-(п-нитробензоил) мочевины дифенилового эфира-2- сульфокислоты, нитрозодифениламина, бензоилцианускусноэтилового эфира, а также 2,4-динитротолуола, 3,5-динитро-о-ксилола, нитросульфанилида, 4,4-динитростильбен-2,2-дисульфокислоты в соответствующие органические гетероциклические и ароматические амины с высокими выходами. На основании проведенных исследований разработаны и предложены высокоэффективные и экологически безопасные технологии производства 16 полифункциональных замещенных органических аминов. Результаты исследований по каталитическому восстановлению нитросоединений предложены Кемеровскому ПО «Азот» совместно с НИИ «Химполимеры» (г. Березники) в качестве исходных данных для проектирования цеха по восстановлению Na-соли нитродифениламина; в цехе №4 АО ТОС (г. Долгопрудный) запущена установка колонного типа со стационарным слоем катализатора С-9 для непрерывного процесса восстановления п-нитробензоилцианоуксусноэтилового эфира мощностью 38 т/год; разработана новая оригинальная двухстадийная (вместо семи) технология получения водного раствора цветного проявляющего вещества для цветного фото- и кинопроизводства, которая получила высокую оценку в центральной лаборатории киностудии «Казахфильм» при многослойном цветном проявлении. Большое теоретическое значение имеет открытое Каирбековым одностадийное каталическое цикловосстановление N'-бис (метилмеркапто)-метилен-N-3-нитрогуанида в 3-амино-5-меркапто-1,2,4-триазол, установление влияния энергетических и структурных характеристик металлов и других факторов на селективность образования и выход производного 1,2,4-триазола. Разработанные Ж.К.Каирбековым каталитические способы синтеза аминов и полупродуктов - витаминов А, Е, В2, В6 внедрены на Болоховском, Долгопрудненском, Краснодарском и Березниковском химзаводах с экономическим эффектом 1 млн. 600 тыс.рублей (в ценах до 1991 г).

В настоящее время научные интересы профессора Ж.К. Каирбекова тесно связаны с разработками в области теории и практики технологии каталитической пеработки углеводородного сырья. Под его руководством и при непосредственном участии проводится работа по созданию научных основ комплексной переработки углеводородного сырья Республики Казахстан. Приоритетное внимание уделяется углям и горючим сланцам, как перспективным видам органического сырья, которые могут в значительной степени компенсировать ожидаемую нехватку продуктов на основе нефти и газа в будущем.

В 2004г. на XIV экономическом форуме при непосредственном участии Ж.К. Каирбекова был организован международный круглый стол «Уголь – альтернативное сырье для энергетики и химической промышленности» (г.Крыницы, Польша), результаты работы которого во многом определили основные приоритеты его дальнейшей научной деятельности.

Развиваемые под руководством Ж.К. Каирбекова методы переработки углей, такие как гидрогенизация, газификация и ряд других, весьма перспективны для получения не только конкурентоспособных, но и в ряде случаев обладающих новым оригинальным комплексом свойств материалов. В результате взаимодействия углей разной степени метаморфизма в широком диапазоне температур с такими химическими агентами, как водород, оксиды углерода, вода (водяной пар), кислород, а также с рядом растворителей, образуется своеобразный набор веществ разной химической природы, представляющих собой новые товарные продукты как топливного, так и химико-технологического назначения.

Достижением в научном, технологическом и экспериментальном плане является разработка нового эффективного процесса ожижения угля путем каталитического гидрогенолиза при низких давлениях (50-100 атм.) с получением 65-70 % светлых фракций и 25-30 % тяжелых углеводородов от органической массы угля. Технико-экономические исследования показали, что стоимость 1 т «угольной нефти» не превысит 50$ США при стоимости 1 т угля 3 $.

Профессором Ж.К. Каирбековым совместно с академиком К.А. Жубановым  разработан проект создания экспериментального наукоемкого угленефтехимического комплекса, производительностью 40 тыс. т угля и 16 тыс. т мазута в год. Процесс прошел опытно-промышленные испытания на разработанном пилотном стенде производительностью 50 кг угля в сутки. Испытания подтвердили высокую эффективность и окупаемость процесса и качество получаемых горюче-смазочных материалов, а также различных видов полупродуктов для нефтехимического синтеза (бензола, толуола, ксилола, этилбензола и др.).

Научная новизна разработанной технологии по сравнению с зарубежными аналогами (российскими, германскими, американскими, японскими и южно-африканскими) обусловлена оригинальными технологическими решениями на стадиях подготовки, ожижения, гидрогенолиза угля, гидрирования и использования продуктов процесса. Технология отличается использованием малодефицитных, дешевых катализаторов одноразового действия на основе природных рудных материалов и отходов, привлечением специального нефтеперерабатывающего оборудования для комплектации углехимического мини-завода. Кроме того, в проекте применены оригинальные технологические решения процессов сушки и термоподготовки угля, переработки шлама и другие.

Работы в области переработки угля осуществлены с привлечением иностранных инвесторов в соответствии с заключенным Соглашением между Правительством РК и Правительством КНР о научно-техническом сотрудничестве и Контрактом на техническое сотрудничество между ДГП НИИ Новых химических технологий и материалов и ООО ХПИ по китайско-российскому научно-техническому сотрудничеству провинции Хэйлунцзянь (г.Харбин, КНР).

ДГП НИИ НХТиМ разработал, изготовил и запустил пилотный стенд по ожижению угля производительностью 50 кг угля в сутки, разработал и представил заказчику пояснительную записку рабочего проекта строительства угленефтехимического комплекса производительностью 30 тыс. т угля в год, расчеты и чертежи газомазутной печи, компьютерную программу расчета атмосферной ректификационной колонны, чертежи ректификационной колонны, полный комплект чертежей блока подготовки угля и угольной пасты. Закончен расчет реакторов и другого оборудования для блока ожижения угля, работающего при высокой температуре и давлении. Решены вопросы использования оборотной воды, утилизации отходов и очистки отходящих газов.

В настоящее время профессором Ж.К. Каирбековым совместно с учеными Московского государственного горного университета проводятся научные исследования по разработке новых технологий комплексной переработки горючих сланцев и угля. Наиболее актуально данное направление исследований для создания технологии совместной переработки бурых углей и сланцев Кендырлыкского, Мамытского и Шубаркольского месторождений Казахстана. Опытным путем установлено, что органическая и минеральная части горючих сланцев оказывают активирующее действие на термокаталитическое превращение бурых углей, тяжёлых нефтяных остатков и жидких высококипящих отходов нефте­химических производств. Показано, что при крекинге углеводородного сырья в присутствии горючих сланцев в области температур 390-440 °C, активно протекают реакции гидри­рования непредельных углеводородов (α-метилстирол алифатические алкены), восстановления кислородных соединений (ацетофенона в этилбензол), подав­ляются реакции димеризации (α-метилстирола в его димер), конденсации до коксообразных продуктов и ускоряется деструкция углерод–углеродной связи (превращение 2-фенил-2-гидроксифенилпропана в фенол и изопропилбензол). Минеральная часть сланца, содержащая алюмо­силикаты, оксиды железа и другие, каталитически активные формы металлов, в свою очередь, акти­вирует протекание реакции крекинга. Как показали результаты исследования каталитических свойств горючих слан­цев, в процессе гидрогенолиза органической массы угля и тяжёлого нефтяного сырья при оптимальных условиях наблюдается высокая степень их превращения в жидкие дистилляты, с низким  коксо-  и окатышеобразованием.

Под руководством Ж.К. Каирбекова разработаны технологические схемы термокаталитического крекинга горючего сланца и угля, горючего сланца и гудрона, горючего сланца и мазута. Важными преимуществами изученных процессов является: отсутствие стадий деасфальтизации и деметаллизации, поскольку асфальтены, никель и ванадий в процессе переработки осажда­ются на минеральной части сланцев и вместе с продуктами выводятся из реактора; осуществление процесса без специальных до­рогостоящих катализаторов и водорода; достигается обессеривание жидких продуктов на 50-60 %; используется простое в тех­ническом исполнении оборудование. Технология позволяет существенно снизить капи­тальные и эксплуатационные затраты на пере­работку тяжёлого нефтяного сырья в моторные дистилляты и конку­рентоспособна с некоторыми современными про­цессами деструктивной переработки нефтяных остатков.

Профессор Ж.К. Каирбеков известен научной общественности не только фундаментальными исследованиями в области технологии переработки твердых горючих ископаемых, но и комплексным подходом к их переработке. В ходе изучения бурых углей Казахстана профессором Ж.К. Каирбековым совместно с учениками было установлено, что гуминовые вещества в расчете на органическую массу угля (ОМУ) содержатся в них от 4,5 до 50%. Угли месторождений Ой-Карагай (40,5%) и Киякты (54%) являются прочной базой для выработки гуминовых удобрений, стимуляторов роста растений и других гуминовых препаратов, а угли с меньшим содержанием гуматов Мамыт (28,6%) и Кендырлык (11,5%) требуют дополнительного химического, механического и  резонансно-волнового модифицирования. В процессе исследований оптимизированы технологические параметры окисления Мамытского угля кислородом и озоном в присутствии оксидов азота и полимерметаллических катализаторов. Разработаны технологии получения сложных гуминовых удобрений и стимуляторов роста растений трех видов (углеаммиачное, гумофос и гумоаммофос) с сочетанием различных минеральных добавок и гуминовых стимуляторов из окисленных углей Казахстана. Разработаны технологии получения наноструктурированных полимерметаллических катализаторов на основе гуматов из окисленных углей для процессов получения сульфокислот в результате окисления фенола, восстановления нитросоединений и кубовых красителей. Оптимизированы технологические условия получения новых высокоэффективных гуминовых сорбентов на базе силикогуматных композитов для очистки сточных вод от тяжелых металлов. Оптимизированы технологические условия  получения углещелочного реагента буровых растворов для глубокого бурения при нефте- и газодобыче.

Высокий научный потенциал исследований, проводимых под руководством профессора Ж.К. Каирбекова, позволил сформировать и выиграть тендер на выполнение фундаментальных, прикладных, инновационных, международных программ и проектов, таких как«Разработать научные основы переработки горючих ископаемых и получения новых материалов» (21 тема), «Разработка технологии глубокой переработки органического и минерального сырья и получения наноструктурированной композиционной продукции различного назначения» (17 тем), «Разработка гибридной радиационно-плазменной и кавитационно-гидрогенизационной технологии обработки низкосортных энергетических углей», совместного Казахстанско-Китайского проекта целевой научно-технической программы: «Теория и практика утилизации гуминовых веществ – возобновляемых источников химического сырья».

Выполняются консалтинговые услуги для АО ННТХ «Парасат» по темам: «Создание опытно-промышленного производства гуматов из казахстанских углей производительностью 30 000 т/год»; «Создание опытно-промышленного производства брикетированного топлива из Шубаркульского угля производительностью 40 000 т/год».

Работы Ж.К. Каирбекова вышли и на международный уровень. Заключен договор  о научно-техническом сотрудничестве по проблемам ожижения улей, производства гуминовых  кислот и угольных  брикетов с Хэйлунцзянским государственным центром научно-технического сотрудничества и промышленной трансформации ( г. Харбин, КНР).

Профессор Ж.К. Каирбеков уже в течение многих лет активно внедряет накопленный научный опыт в своей педагогической деятельности на базе факультета химии и химической технологии КазНУ им. аль-Фараби. Он является одним из наиболее уважаемых и востребованных педагогов, пользующихся большим авторитетом у студентов и преподавателей. Им разработаны и читаются на русском и казахском языках  в бакалавриате, магистратуре и докторантуре ведущие курсы: «Общая химическая технология», «Теория гетерогенного катализа», «Научные основы приготовления промышленных катализаторов» и др. Он является основным автором и разработчиком типовых учебных программ  «Основы химической технологии» и «Общая химическая технология». Большое значение профессор Ж.К. Каирбеков уделяет научно-исследовательской работе выпускников, приучая их к трудолюбию, умению анализировать и самостоятельно мыслить. Выпускные работы и магистерские диссертации, выполненные под руководством профессора Ж.К. Каирбекова, неоднократно отмечены призовыми местами и почетными грамотами МОН РК. Профессором Ж.К. Каирбековым в соавторстве опубликовано 4 монографии, более 450 научных статей и тезисов, получено 7 актов внедрения в учебный процесс, изданы 2 учебника и 10 учебных пособий (в том числе методические указания для лабораторного практикума, внедрена в учебный процесс установка высокого давления для процесса каталитической гидрогенизации бурых углей). Получено 19 авторских свидетельств и патентов РК.

Ж.К. Каирбеков в течение многих лет является членом Диссовета по защитам докторских, кандидатских диссертаций по специальностям 02.00.03-органическая химия 02.00.15-катализ, бессменным членом ГАК по защите выпускных квалификационных работ студентов и магистрантов.

В монографии «Моделирование жидкофазных каталитических гидрогенизационных процессов и промышленных реакторов с неподвижным слоем катализатора» (соавторы К.А. Жубанов, У.А. Садыков) сформулированы основы стратегии исследования каталитических процессов, систематизированы математические модели и даны корелляционные соотношения для расчетов параметров моделей химических реакторов. В монографии «Каталитическая гидрогенизация угля и тяжелого углеводородного сырья» (соавторы М.И. Байкенов, К.А. Жубанов и др.) обобщены результаты получения легких углеводородов и других продуктов из угля, высоковязкой нефти, тяжелых нефтяных остатков и приведены теортически возможные и экспериментально установленные механизмы реакций деструктивной гидрогенизации угля и высоковязкой нефти. В монографии «Теория и практика переработки угля» (соавторы К.А. Жубанов, В.С. Емельянова, Ж.К. Мылтыкбаева, Б.Б. Байжомартов) обобщены результаты современных физико-химических исследований в области структуры и свойств органической массы угля, на примере модельных соединений и непосредственно на угольном веществе, установлена взаимосвязь структуры и свойств углей с применением методов химической термодинамики и формальной кинетики. Проделана большая работа по сбору, описанию и критической оценке всего комплекса мероприятий по переработке горючих ископаемых.

Профессор Ж.К. Каирбеков находится в постоянном творческом поиске. В связи с требованиями современной науки и технологии им был пересмотрен курс «Общая химическая технология» с точки зрения экологизации дисциплины, о чем было неоднократно доложено на Международных научно-методических конференциях университета.

За неоценимый вклад в развитие образования и науки, высокие достижения в сфере научной и педагогической деятельности профессор Каирбеков был дважды удостоен Государственного гранта МОН РК «Лучший преподаватель вуза» (2008, 2013 гг.).

Ж.К. Каирбеков воспитал целую плеяду молодых талантливых ученых и педагогов, которые успешно трудятся в различных сферах науки, образования и производства. Под его руководством защищено 2 докторских, 17 кандидатских диссертаций и 1 - на соискание доктораPh.D.

         Профессором Каирбековым Ж.К. создана научная школа по технологии комплексной переработки углеводородного  сырья, признанная в ведущих научных центрах России, Польши и Китая. Результаты его труда оценены юбилейными наградами и грамотами МОН РК и университета.

Надежным тылом профессора Ж.К. Каирбекова является его дружная семья. Супруга Есеналиева Маншук Зейнуллаевна – кандидат химических наук, доцент, работает в НИИ НХТиМ ведущим научным сотрудником. Сын Алтай закончил механико-математический факультет КазНУ им.аль-Фараби и факультет «финансы и кредиты» КазЭУ им. Т. Рыскулова, кандидат технических наук. Дочь Акмарал закончила Алматинский технологический университет по специальности «экономика и менеджмент». Внук Алижан – ученик 3 класса, внучка Аружан - ученица 1 класса, внучке Жасмин недавно исполнилось 3 месяца.