Попутный нефтяной газ обладает чрезмерно высокой теплотой сгорания и низкой детонационной стойкостью, кроме того, состав входящих в него газов может меняться даже в рамках одного месторождения. Для решения этих проблем Институт катализа СО РАН разработал специальный процесс низкотемпературной паровой конверсии ПНГ, но применял при этом неблагородные никелевые катализаторы. Сейчас ученные предлагают заменить никель на более активный и стабильный родий.
«Другим преимуществом родиевых катализаторов является то, что их можно использовать без предварительной обработки в восстановительной среде», — цитируются в сообщении слова руководителя проекта, научного сотрудника Института катализа СО РАН Сергея Ускова.
Авторы статьи обнаружили, что в ходе реакции за счет взаимодействия пропана с водородом образуется смесь этана и метана. Это позволяет получать из ПНГ газовые смеси с умеренной теплотой сгорания и высокой детонационной стойкостью. Получаемый газ можно эффективно использовать в качестве топлива для получения электроэнергии, которую затем можно применять для нужд нефтепромысла или поставлять в газопроводы.
Исследование показало, что родиевый катализатор проявляет высокую активность в течение длительного времени, не зауглероживается и позволяет получать топливный газ с необходимыми характеристиками в диапазоне низких температур (300–400 °С). Одна из ключевых особенностей родиевых катализаторов — генерирование этана в небольших количествах, которого достаточно для регулирования топливных характеристик получаемого газа. Кроме того, ученые установили, что присутствие паров воды в реакционной смеси усиливает эффект накопления этана при более высоких температурах. Исследователи связывают это с тем, что реакция превращения этана в метан подавляется в присутствии паров воды.
«С фундаментальной точки зрения нам интересна сама возможность селективного получения этана из пропана. Поэтому мы намерены разобраться, как протекает реакция и каким образом можно управлять этим процессом. На этом и будет сфокусирована дальнейшая работа по проекту», — отмечает С. Усков.
Работа по данному проекту будет завершена в 2023 году. Полученные в ходе работы результаты в перспективе могут использоваться в технологии эффективной утилизации попутных нефтяных газов.
На сегодняшний день для утилизации ПНГ могут успешно применяться микротурбины российского производства, не требующие какой-либо подготовки попутного нефтяного газа. Такие микротурбины производятся трех номиналов мощности и легко группируются в кластеры для обеспечения необходимых объемов утилизации попутного нефтяного газа c получением электроэнергии и тепла.