В условиях глобального перехода к низкоуглеродной экономике, использование попутных нефтяных газов приобретает особую актуальность. В России эта проблема особенно остро стоит на удаленных северных территориях, где доставка необходимых химических реагентов, таких как метанол, сопряжена с высокими затратами. Специалисты Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа СО РАН предлагают инновационное решение — разработку структурированных катализаторов для получения синтез-газа и метанола непосредственно на нефтегазовых месторождениях.
Суть нового метода
Метанол, являясь одноатомным спиртом, играет ключевую роль в предотвращении образования газовых гидратов — кристаллических соединений, затрудняющих добычу природного газа. Сегодня мировое производство метанола достигло более 180 млн тонн, из которых 3,9 млн тонн приходится на Россию. Однако, несмотря на такой объем, на многих месторождениях отсутствуют локальные мощности по производству метанола, что требует его доставки извне.
Разрабатываемая технология позволяет получить синтез-газ методом парциального окисления природного или попутного нефтяного газа, используя только газ и воздух. Этот процесс осуществляется с помощью инновационных катализаторов на основе металлических подложек из фехралевого сплава, которые обеспечивают эффективный тепло- и массоперенос. Защитный слой оксида алюминия и катализатор на основе родий- или платиносодержащего церий-циркония значительно повышают устойчивость и эффективность процесса.
Преимущества метода
Синтез-газ, полученный таким образом, может использоваться не только для производства метанола, но и для генерации водорода, что открывает дополнительные перспективы в контексте развития водородной энергетики. Поддержка Российского научного фонда позволяет ученым осуществлять оптимизацию процессов, таких как автотермический риформинг метана, что в конечном итоге способствует более широкому внедрению водородных технологий.
Что такое синтез-газ
Синтез-газ, или синтезированный газ, представляет собой смесь угарного газа (CO) и водорода (H₂), иногда с добавлением диоксида углерода (CO₂) и азота (N₂). Его название происходит от слова «синтез», так как он используется в химических процессах для создания различных органических соединений.
Производство синтез-газа
Синтез-газ производится из различных углеродсодержащих материалов, таких как природный газ, уголь, биомасса или даже отходы. Основные методы его производства включают:
1. Паровой риформинг метана: Это наиболее распространенный метод, при котором природный газ (метан, CH₄) реагирует с водяным паром при высоких температурах в присутствии катализатора, образуя водород и угарный газ.
2. Газификация угля или биомассы: Этот процесс включает окисление углеродсодержащих материалов при высокой температуре и в условиях недостатка кислорода, что приводит к образованию синтез-газа.
3. Автотермическое реформирование: Этот метод сочетает элементы парового реформинга и частичного окисления, обеспечивая термическую устойчивость процесса.
4. Частичное окисление: В этом методе углеводороды сжигаются в недостатке кислорода, что приводит к образованию синтез-газа.
Применение синтез-газа
Синтез-газ имеет множество применений в промышленности:
1. Производство аммиака: Один из основных компонентов синтез-газа — водород, который используется для синтеза аммиака (NH₃) в процессе Габера-Боша.
2. Производство метанола: Синтез-газ служит сырьем для производства метанола (CH₃OH), который используется как химическое сырье и топливо.
3. Фишер-Тропш синтез: В этом процессе синтез-газ преобразуется в жидкие углеводороды, которые могут использоваться как синтетическое топливо.
4. Производство чистого водорода: Синтез-газ может быть использован для выделения чистого водорода, который находит применение в различных отраслях, включая энергетику и транспорт.
5. Электроэнергетика: В газотурбинных установках синтез-газ используется как топливо для производства электроэнергии.
Синтез-газ является важным промежуточным продуктом, который играет ключевую роль в химической промышленности и энергетике.
Выводы
Таким образом, внедрение структурированных катализаторов представляет собой важный шаг в направлении более устойчивой и экономически эффективной добычи газа и производства метанола в России. Это не только решает проблему утилизации попутных нефтяных газов, но и способствует сокращению углеродного следа, что в долгосрочной перспективе имеет значительное значение для экологической безопасности и экономической стабильности страны.
Источник: h2nti.ru
Понравилась статья? Тогда ставьте лайк 👍 и подписывайтесь на наш канал. Это поможет нам понять, что вам действительно интересно, – чтобы рассказать об этом более подробно. Посещайте наш сайт (www.pagz.info), чтобы ознакомиться с более подробной информацией по этой теме.
