Ученые создают катализаторы для получения метанола на отдаленных нефтегазовых месторождениях

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 представляет собой одноатомный спирт, важный для химической и нефтегазовой отраслей промышленности. Мощности его производства в мире в 2023 году превысили 180 млн. тонн, из них 3,9 млн. тонн приходятся 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 газа с водой и затрудняют процесс добычи природного газа. Сам метанол получают из синтез-газа (смеси угарного газа и водорода), являющегося продуктом паровой конверсии метана и основным компонентом природного газа.
На нефтегазовых месторождениях существует проблема отсутствия локализации выпуска метанола, поэтому его приходится завозить. Метанол можно получать также из попутных нефтяных газов, но сейчас их сжигают. Локальные производства нужны, чтобы оптимизировать издержки на предприятиях на отдаленных северных территориях, куда метанол доставлять затратно.
Ученые Центра компетенций Национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" разрабатывают структурированные катализаторы, которые помогут создать компактные установки для генерации синтез-газа путем парциального окисления природного газа или попутных нефтяных газов и последующего его превращения в метанол.
Целью работы является получение синтез-газа непосредственно с месторождения природного газа путем парциального окисления. В этом процессе участвуют только газ и воздух. В качестве основы для катализатора используется металлическая подложка с высокой теплопроводностью из фехралевого сплава.
Научный сотрудник Центра компетенций Национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" Владимир Рогожников рассказал об особенностях процесса. Если во входной части реактора в зоне выделения тепла использовать, например, классические катализаторы из керамики, то произойдет сильный разогрев, а катализатор быстро деактивируется. Металлическая подложка помогает интенсифицировать тепло- и массоперенос. На нее наносятся защитный слой оксида алюминия, промежуточный слой оксида алюминия для увеличения удельной площади поверхности и, наконец, родий- или платиносодержащий катализатор на основе церий-циркония.
Из синтез-газа можно получать не только метанол, но и водород с помощью доочистки. Ранее ученые Центра компетенций Национальной технологической инициативы "Водород как основа низкоуглеродной экономики" оптимизировали автотермический риформинг метана, представляющий собой процесс получения синтез-газа для водородной энергетики.

Источник: ЦК НТИ "Водород как основа низкоуглеродной экономики"