Специалисты Центра компетенций Национальной технологической инициативы «Водород как основа низкоуглеродной экономики» на базе Института катализа СО РАН разрабатывают структурированные катализаторы, которые предназначены для получения синтез-газа и метанола на нефтегазовых месторождениях.
Метанол помогает решить проблему образования гидратов, мешающих процессу газодобычи, а сама технология позволит использовать попутный нефтяной газ, который часто просто сжигают. Исследование поддержано Российским научным фондом.
Метанол — одноатомный спирт, важный для химической и нефтегазовой промышленности продукт. Мощности его производства в мире превысили в 2023 году 180 млн тонн, из них 3.9 млн тонн приходится на Россию.
В процессах получения углеводородов метанол используют, чтобы предотвратить образование газовых гидратов, или клатратов — твердых кристаллических соединений, напоминающих рыхлый лед. Они образуются при контакте с газа с водой и затрудняют процесс добычи природного газа (ПГ). Сам метанол получают из синтез-газа (смеси угарного газа и водорода) — продукта паровой конверсии метана, основного компонента природного газа.
На нефтегазовых месторождениях есть проблема — отсутствует локализация производства метанола, и его приходится завозить. Метанол можно получать также из попутных нефтяных газов (ПНГ), но сейчас их сжигают. Локальные производства нужны, чтобы оптимизировать издержки на предприятиях на отдаленных северных территориях, куда метанол доставлять затратно.
Ученые Водородного центра компетенций НТИ разрабатывают структурированные катализаторы, которые помогут создать компактные установки для генерации синтез-газа путем парциального окисления ПГ или ПНГ последующего его превращения в метанол.
«Цель нашей работы — получать предшественник метанола, синтез-газ, непосредственно с месторождения природного газа путем парциального окисления. В этом процессе участвуют только газ и воздух. В качестве основы для катализатора мы используем металлическую подложку с высокой теплопроводностью из фехралевого сплава. У процесса есть особенность — если во входной части реактора, в зоне выделения тепла, использовать классические катализаторы, например, из керамики, то происходит сильный разогрев и катализатор быстро деактивируется. Металлическая подложка помогает интенсифицировать тепло- и массоперенос. На нее мы наносим защитный слой оксида алюминия, далее промежуточный слой оксида алюминия для увеличения удельной площади поверхности, и, наконец, катализатор — родий- или платиносодержащий на основе церий-циркония», — рассказывает научный сотрудник ЦК НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики» Владимир Рогожников.
Из синтез-газа можно получать не только метанол, но и водород с помощью доочистки. Ранее ученые ЦК НТИ оптимизировали процесс получения синтез-газа для водородной энергетики — автотермический риформинг метана.
Изображение: структурированные катализаторы на основе фехралевой подложки. Источник: пресс-служба Центра НТИ «Водород как основа низкоуглеродной экономики»
