Сибирские ученые нашли новый способ утилизации попутного нефтяного газа
В Федеральном исследовательском центре "Институт катализа имени Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской Академии наук (СО РАН)", где при поддержке Российского научного фонда ведется эта работа, отмечают, что применение новых катализаторов существенно приблизит переход к экологически чистой энергетике.
По словам руководителя проекта, научного сотрудника Института катализа СО РАН Сергея Ускова, в России существует проблема, связанная с недостаточной утилизацией ПНГ - побочного продукта нефтяной добычи. Как известно, в нем, в отличие от традиционного природного газа, помимо метана и этана, содержатся более тяжелые углеводороды - пропан, бутан и т. д. При этом, согласно исследованиям, в одной тонне нефти может содержаться от одного до нескольких тысяч кубометров попутного газа.
- ПНГ обладает чрезмерно высокой теплотой сгорания и низкой детонационной стойкостью. Это накладывает ограничения на условия его утилизации. Процесс низкотемпературной паровой конверсии, который был ранее разработан и запатентован в Институте катализа СО РАН, предлагалось проводить на неблагородных никелевых катализаторах, - рассказал руководитель проекта.
Как сообщает пресс-служба Института катализа, в ходе исследования, результаты которого опубликовал журнал Chemical Engineering Journal, ученые выяснили, что катализатор, содержащий всего один весовой процент родия, который наносится на смешанный оксид церия-циркония, обладает высокой активностью в течение длительного времени, не зауглероживается и позволяет получать топливный газ с необходимыми характеристиками в диапазоне низких температур (300-400 градусов Цельсия).
Одна из ключевых особенностей родиевых катализаторов - генерирование этана в небольших количествах, которого достаточно для регулирования топливных характеристик получаемого газа. Эти и другие характеристики дают родиевому катализатору существенные преимущества перед катализаторами на основе неблагородных металлов, говорится в статье.
- Родий может рассматриваться в качестве альтернативы никелю за счет своей более высокой активности и стабильности. Другим преимуществом родиевых катализаторов является то, что их можно использовать без предварительной обработки в восстановительной среде, - отметил Сергей Усков.
Ученые обнаружили, что в ходе реакции за счет взаимодействия пропана с водородом образуется смесь этана и метана, что позволяет получать из ПНГ газовые смеси с умеренной теплотой сгорания и высокой детонационной стойкостью. В дальнейшем этот газ можно использовать как топливо для получения электроэнергии, которую затем можно применять для нужд нефтепромысла или поставлять в магистральную сеть.
Данная работа по проекту Российского научного фонда будет продолжена и в 2023 году. Производство отечественных катализаторов для нефтепереработки и нефтегазохимии входит в приоритетное направление по импортозамещению, обозначенное рабочей группой по вопросам снижения зависимости нефтеперерабатывающей и нефтегазохимической промышленности от импорта оборудования, комплектующих, технологий и услуг (работ), созданной при экспертном совете Минэнерго России.
В интервью изданию СО РАН "Наука в Сибири" заместитель директора, руководитель отдела технологии каталитических процессов ФИЦ "Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН" Александр Носков заявил, что отрасль нефтепереработки не должна столкнуться с большими проблемами из-за санкций.
- Для производства топлива используется всего около десятка основных катализаторов. Спрос на каждую марку большой, а имеющиеся мощности позволяют оперативно нарастить объемы производства, - цитирует ученого издание.
Те катализаторы, которые уже эксплуатируются, прослужат от трех до десяти лет. Поэтому в данный момент ситуация не критична. Между тем, по словам директора Института катализа СО РАН Валерия Бухтиярова, зависимость нефтепереработки от импортных катализаторов составляет 60-70 процентов, азотной и химической промышленности - 90 процентов, крупнотоннажного производства полимеров - почти 100 процентов.
По мнению Александра Носкова, наиболее остро перед российской нефтеперерабатывающей промышленностью сейчас стоит вопрос импортозамещения катализаторов гидроочистки и гидрокрекинга в связи с тем, что такие технологии недавно стали применяться в России. А объем их потребления уже составляет соответственно 3,5-4 тысячи тонн и 1-1,5 тысячи тонн в год.
На прошедшем в Новосибирске IX международном форуме технологического развития "Технопром-2022" Институт цитологии и генетики и Институт катализа СО РАН представили совместный проект "БиоКатТех", которым предусмотрено создание двух центров коллективного пользования (ЦКП), включая центр "Опытное производство катализаторов". С его помощью будет налажен выпуск наукоемких катализаторов для их последующего использования в стратегически важных отраслях реального сектора экономики.