ТЕХНОЛОГИЯ КОНТАКТНОГО ПИРОЛИЗА ПРИРОДНОГО ГАЗА

В.Е. Парфенов, А.А. Пименов, Н.В. Никитченко, Г.О. Никольский 

Самарский государственный технический университет 

Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244, 443100 

Е-mail: 

parfenov.ve@gmail.com

 

Почти  96%  мировых  запасов  водорода  производится  на  основе  ископаемых  топлив,  и  лишь 

получается по технологии паровой конверсии метана или в процессе газификации угля. 

В  процессе  паровой  конверсии  метана  образуется  как  минимум  0,25  моль  CO

2

  на  1  моль 

2

  для  современной  промышленной  установки  без  применения 

производимого водорода [2], что соответствует 0,45 моль CO

2

 на 1 моль Н

. Такое количество выбросов 

включает  в  себя  часть  CO

2

,  образующегося  при  сжигании  природного  газа  для  производства  пара  и 

298

Пиролиз метана является альтернативным подходом к получению водорода из природного газа 

без  образования  CO

2

  в  ходе  процесса.  Брутто-процесс  может  быть  описан  уравнением  умеренно 

4

 → C↓ + 2H

↑ ((∆H°

 = 74,9 кДж/моль).  

Образующийся  при  этом  твердый  углерод  изолировать  намного  проще,  чем  углекислый  газ, 

образованный  в  результате  осуществления  паровой  конверсии.  Кроме  того,  имеются  предпосылки  к 

развитию новых рынков углеродных материалов. 

Значительным  препятствием  к  промышленному  внедрению  пиролиза  природного  газа  для 

получения водорода является удаление твердого углеродного продукта из зоны реакции. При разложении 

метана  в  колонных  реакторах  в  отсутствие  катализаторов  твердый  углерод  осаждается  на  стенках 

разогретого реактора, что препятствует прохождению газового потока или даже приводит к его полной 

блокировке. Каталитический пиролиз метана в насадочных реакторах или реакторах с псевдоожиженным 

слоем  сопровождается  осаждением  углерода  на  поверхности  катализатора,  приводя  к  дезактивации 

каталитической системы. Регенерация дезактивированного катализатора выжиганием углерода приводит 

к выбросам углекислого газа, сравнимыми с выбросами при паровой конверсии метана. 

Предлагаемая технология позволяет упростить утилизацию образующегося углеродного продукта 

и  предотвратить  его  связывание  со  стенками  аппаратуры  или  гранулами  катализатора.  Технология 

реализуется  барботажем  природного  газа  через  среду  плавящегося  при  температурах  пиролиза 

металлического теплоносителя, а образующийся при этом углерод агрегируется на поверхности пузырьков 

и  далее  поднимается  на  поверхность  жидкометаллического  слоя  за  счет  разницы  в  плотностях. 

Проведенные в данной области работы систематизированы авторами в обзоре [3]. 

Авторами  проведены  теоретические  и  экспериментальные  исследования  гидродинамики, 

теплообмена  и  диффузии  при  получении  водорода  и  твердых  углеродных  частиц  при  пиролизе  в 

жидкометаллическом  теплоносителе.  На  основе  результатов  исследований  сконструирован  опытно-

лабораторный  стенд  генерации  (ОЛСГ)  метано-водородных  смесей  и  водорода.  Изучено  влияние 

технологических параметров пиролиза природного газа в жидкометаллическом теплоносителе на выход и 

характеристики  получаемых  метано-водородных  смесей  и  водорода.  Проведенные  испытания  ОЛСГ 

показали возможность получения метано-водородных смесей из природного газа с содержанием водорода 

в  продуцируемой  метано-водородной  смеси  более  70%  с  производтельностью  0,5 нм

3

/час  по  сырью.