ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАНО-ВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ

П.В. Снытников, Д.И. Потемкин, С.И. Усков, С.Д. Бадмаев, А.М. Горлова, В.Н. Рогожников,  

В.А. Кириллов, А.С. Брайко, З.А. Федорова, А.Б. Шигаров, В.Д. Беляев, В.А. Собянин 

Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, 

Россия, г. Новосибирск, пр. ак. Лаврентьева, 5, 630090 

E-mail: 

приобретают все большую актуальность. Однако, быстрый переход к широкому использованию водорода 

затруднен  из-за  дефицита  инфраструктуры  его  производства,  хранения  и  транспортировки.  В  качестве 

одного из вариантов постепенного перехода к водородному топливу рассматривается применение метан-

водородных смесей (МВС). 

Известен ряд решающих преимуществ метан-водородных смесей перед традиционными жидкими 

топливами:  сокращение  суммарной  токсичности  выхлопов  в  1.5-2  раза,  относительно  невысокой 

стоимостью,  отсутствием  вредных  примесей,  высокое  содержание  водорода,  обеспечивающее  при 

отсутствии  смолистых  отложений  полноту  сгорания  топлива.  Одно  из  наиболее  перспективных 

направлений - это газотурбинные установки, в режимах холостого хода, где не полностью используется 

мощность турбины и возможно в качестве топлив использовать разбавленные смеси с инициирующими 

горение добавками водорода. Схема перевода двигателя на водород-содержащее топливо “hythane” или 

“hythan”  (заранее  приготовленная  смесь  природного  газа  с  20  %  водорода),  рассматривалась 

автомобилестроителями США, Канады, Китая, но не получила широкого практического применения из-за 

необходимости  получения  водорода,  его  промежуточного  хранения  и  транспортировки  до  заправочной 

станции. Кроме того, невозможность оперативно изменять состав метано-водородной смеси не позволяет 

эффективно организовать рабочий процесс турбины. Поэтому целесообразно перейти к использованию в 

качестве добавок к природному газу не баллонного водорода, а получаемых из магистрального природного 

газа метан-водородных смесей. 

В  данной  работе  рассмотрены  термодинамические  аспекты  и  основные  подходы  к  дизайну 

катализаторов и технологической реализации реакции каталитической паровой конверсии природного газа 

в метан-водородные смеси с концентрацией водорода 20-27 об.%. 

Другим перспективным сырьем для МВС являются факельные углеводородные газы. Миллиарды 

кубометров  газа  теряются  на  факельных  установках  из-за  отсутствия  необходимой  транспортной  или 

перерабатывающей  инфраструктуры,  или  экономической  неэффективности.  Факельные  газы  (ФГ) 

включают в себя попутный нефтяной газ (ПНГ), газы сепарации установок кондиционирования газа  на 

морских месторождениях, сланцевый газ и нефтезаводские газы. Эти многокомпонентные газовые смеси 

состоят в основном из метана и его гомологов с некоторыми инертными компонентами, такими как CO

2

, 

N

,  и  не  могут  быть  закачаны  в  трубопроводы  из-за  высокой  температуры  точки  росы,  а  также 

непосредственно использованы  в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) из-за с 

высокой  теплотворной  способности  и  риска  детонации.  Таким  образом,  необходим  альтернативный 

способ утилизации ФГ. 

В работе рассмотрена  низкотемпературная паровая конверсия легких С

2+

-углеводородов  в  СН

, 

СО

  и  Н

  на  никелевых  катализаторах  при  250-350  °C  и  мольном  отношении  H

2

O/C

  0.5-1,  которая 

позволяет  снизить  калорийность  газа,  индекс  Воббе  и  температуру  точки  росы,  что  открывает 

возможность  трубопроводного  транспорта  получаемых  газовых  смесей  и  их  использования  в  качестве 

топлива  для  ДВС.  Показана  возможность  регулирования  качества  получаемого  топливного  газа  путем 

кинетически  контролируемой  частичной  конверсии  этана,  пропана  и  бутанов.  Рассчитаны  условия 

проведения  реакции  для  получения  из  ПНГ  различных  составов  для  получения  газовых  смесей, 

удовлетворяющих СТО Газпром к природному газу. 

Для ряда технологий получения МВС достигнут уровень TRL 2-5. 

В  работе  предложен  комплексный  подход  по  электропитанию  и  отоплению  дата-центров  и 

вертикальных  ферм  в  отдаленных  районах  за  счет  факельных  газов  месторождений.  Высказано 

предложение по формирование рынка утилизации СО

2

 и выработке квот на выбросы СО

 в местах добычи 

углеводородов для реализации на местах их потребления. 

Водород. Технологии. Будущее 

23–24 декабря 2020 г.  

 

 

56 

 

жүктеу/скачать 6,55 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: