Катализатор из стеклоткани с никелем.
Ученые разработали технологию переработки отходов добычи природного газа в метан без дополнительной энергии. Новое устройство было протестировано в лаборатории и в компьютерной модели для проверки работы на реальных месторождениях, включая полярные регионы. Этот метод может служить альтернативой традиционному сжиганию газового конденсата, которое вредит окружающей среде из-за токсичных продуктов горения. Технология использует простое оборудование, удобное для доставки в отдаленные арктические месторождения. поддержанного Российским научным фондом (РНФ), опубликованы в журнале Energy.
Газовый конденсат образуется при разведке и добыче природного газа. Это смесь жидких углеводородов, таких как этан или пропан, пары которых присутствуют в извлеченном газе. Конденсат — это ценное сырье для нефтеперерабатывающей промышленности, но в России почти 70% его добычи … приходится В труднодоступные регионы Арктики, например на полуострове Ямал, удалённые от мест переработки, вывоз этого побочного продукта затруднителен.
Невозможность эффективного использования или транспортировки привела к тому, что исторически его сжигали. Это вредит окружающей среде в местах добычи из-за выделения угарного газа, сажи и токсичных продуктов неполного сгорания.
В качестве альтернативы сжиганию газового конденсата может быть предложена переработка путём реакции гидрогенолиза. Она заключается в обработке водородом, из-за чего сложные углеводородные соединения, составляющие газовый конденсат, превращаются в более легкие, стабильные и удобные для транспортировки, например, метан. Такой способ сокращает выброс вредных продуктов горения у месторождений. Полученный метан можно закачивать в трубопроводы, увеличивая объем добытого природного газа. Однако такой подход до сих пор не получил практического применения. требовал Сложное, дорогое оборудование и большая энергия, необходимая для предварительного нагрева газовой смеси.
Ученые из Тюменского государственного университета (Тюмень) и Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН (Новосибирск) предложили Преобразовывать газовый конденсат в метан без дополнительного тепла, задействуя энергию собственных химических реакций. Успешно реализовано путём применения ранее… разработанных Катализаторы на основе никеля и стекловолокна позволяют изготавливать картриджи с особенной формой, обеспечивающей эффективную работу. проводят Теплота выделятся интенсивнее из-за использования структурных картриджей, что уменьшает потребность во внешней энергии для запуска реакции в реакторе.
Ученые усовершенствовали конструкцию реактора для усиления теплообмена, так как процесс гидрогенолиза с применением стекловолокнистых катализаторов все равно требовал предварительного нагрева газового конденсата. Внутренние перегородки снизили температуру запуска реакции до 300°С при обычных условиях выше 400°С. Наилучшие результаты показала технология периодического изменения направления движения реагентов внутри реактора. В этом случае внешняя энергия была нужна только для первоначального запуска и работы насосов, а далее реакция поддерживалась без дополнительного нагрева, что позволяло перерабатывать любой объем газового конденсата с температурой окружающей среды.
Чтобы проверить эффективность новых методов при разработке газовых месторождений, учёные… применили Специалисты использовали математическое моделирование для наложения экспериментальных данных на модель промышленного реактора. Это дало возможность учесть много факторов: ход реакций, доставку реагентов к катализатору и вывод продукта, теплоперенос внутри реактора, теплообмен газа с катализатором и движение потоков. Расчеты показали высокую эффективность всех подходов, наиболее перспективной оказалась технология с периодическим изменением направления потока реакционной смеси в реакторе.
В перспективе учёные предвидят оптимизацию катализатора с целью уменьшения его объёма для проведения реакции. Кроме того, исследователи детально проработают технологические параметры оборудования для промышленной переработки газового конденсата, чтобы создать опытный образец и провести его испытания в условиях реального производства.
Исследование открывает возможность создавать доступные, лёгкие, компактные и автономные модули для переработки газового конденсата. Такое оборудование можно доставить на месторождения природного газа, в том числе удалённых, так как технология не предполагает строительства массивных теплообменников. Поскольку отработанные фреоны могут использоваться в качестве источника тепла для производственных нужд, например, для нагрева воды, это сделает технологию избыточной. Наша технология снижает негативное воздействие на уязвимые экосистемы российского Севера. Дополнительно, мы сможем сохранить углеводородное сырье для его последующего использования. — говорит в интервью доктор технических наук, ведущий научный сотрудник Института катализа имени Г.К. Борескова СО РАН Андрей Загоруйко, участник исследования, поддержанного грантом РНФ.
Пресс-служба Российского научного фонда предоставила информацию и фото.