Исследование процесса получения водорода методом пиролиза попутного нефтяного газа
- Авторы: Керосиров Е.В.1, Кудинов И.В.1
-
Учреждения:
- Самарский государственный технический университет
- Выпуск: Том 1 (2023)
- Страницы: 439-440
- Раздел: Теплотехника и тепловые машины
- URL: https://journals.eco-vector.com/osnk-sr2023/article/view/346673
- ID: 346673
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Обоснование. Сжигание попутного нефтяного газа (ПНГ) на факелах является крупной растратой ресурсов и приводит к значительным выбросам парниковых газов и других загрязняющих веществ [1–3]. Данный факт вынуждает нефтяную промышленность внедрять инновационные технологии, чтобы конкурировать на растущем энергетическом рынке. На сегодняшний день существует три альтернативных способа переработки попутного нефтяного газа — прямое сжигание ПНГ на факелах; выработка тепла в газовых котлах, работающих на ПНГ; выработка электроэнергии и тепла на ТЭЦ. Предлагается рассмотреть альтернативный способ переработки ПНГ — получение водорода путем пиролиза попутного нефтяного газа без образования оксидов углерода. Данный метод позволит реализовать энергетические ресурсы, которые в настоящее время сгорают в атмосфере.
Цель — провести исследование процесса получения водорода методом пиролиза попутного нефтяного газа, найти оптимальные технологические характеристики процесса.
Методы. Для осуществления процесса пиролиза ПНГ в газовой фазе была изготовлена лабораторная установка (рис. 1) с обеспечением возможности загрузки различных катализаторов.
Рис. 1. Лабораторная установка для осуществления процесса пиролиза ПНГ в газовой фазе: а — реактор; б — щит управления
Перед началом работы в реактор загружается катализатор, с помощью которого увеличивается конверсия реакции пиролиза. Затем система опрессовывается и освобождается от кислорода с помощью подачи инертного газа в реактор. Концентрация остаточного кислорода контролируется с помощью газового хроматографа. После этого в систему подается попутный нефтяной газ, содержащий 65 % метана и 35 % пропан-бутановой смеси. Включается нагрев электропечи, при этом температурный диапазон реакции составляет от 550 до 1000 °С. Состав полученной газовой смеси оценивается с помощью газового хроматографа. Для анализа получаемого углерода был использован метод электронной микроскопии.
Результаты. Были рассмотрены 5 различных катализаторов и выявлен их каталитический эффект. По предварительным исследованиям, наилучший каталитический эффект показал катализатор состава 90 %Ni/10 %Al2O3. Результаты эксперимента по исследованию характеристик процесса пиролиза ПНГ с катализатором 90 % Ni/10 % Al2O3 приведены на рис. 2. При 920 °С в газовой смеси на выходе из реактора содержится 77,9 % водорода, 21,1 % метана и 0 % предельных углеводородов.
Рис. 2. Зависимость содержания водорода от температуры
Выводы.В результате научно-исследовательской работы был исследован процесс получения водорода методом пиролиза попутного нефтяного газа без образования оксидов углерода. Выявлены оптимальные технологические характеристики процесса:
Полный текст
Обоснование. Сжигание попутного нефтяного газа (ПНГ) на факелах является крупной растратой ресурсов и приводит к значительным выбросам парниковых газов и других загрязняющих веществ [1–3]. Данный факт вынуждает нефтяную промышленность внедрять инновационные технологии, чтобы конкурировать на растущем энергетическом рынке. На сегодняшний день существует три альтернативных способа переработки попутного нефтяного газа — прямое сжигание ПНГ на факелах; выработка тепла в газовых котлах, работающих на ПНГ; выработка электроэнергии и тепла на ТЭЦ. Предлагается рассмотреть альтернативный способ переработки ПНГ — получение водорода путем пиролиза попутного нефтяного газа без образования оксидов углерода. Данный метод позволит реализовать энергетические ресурсы, которые в настоящее время сгорают в атмосфере.
Цель — провести исследование процесса получения водорода методом пиролиза попутного нефтяного газа, найти оптимальные технологические характеристики процесса.
Методы. Для осуществления процесса пиролиза ПНГ в газовой фазе была изготовлена лабораторная установка (рис. 1) с обеспечением возможности загрузки различных катализаторов.
Рис. 1. Лабораторная установка для осуществления процесса пиролиза ПНГ в газовой фазе: а — реактор; б — щит управления
Перед началом работы в реактор загружается катализатор, с помощью которого увеличивается конверсия реакции пиролиза. Затем система опрессовывается и освобождается от кислорода с помощью подачи инертного газа в реактор. Концентрация остаточного кислорода контролируется с помощью газового хроматографа. После этого в систему подается попутный нефтяной газ, содержащий 65 % метана и 35 % пропан-бутановой смеси. Включается нагрев электропечи, при этом температурный диапазон реакции составляет от 550 до 1000 °С. Состав полученной газовой смеси оценивается с помощью газового хроматографа. Для анализа получаемого углерода был использован метод электронной микроскопии.
Результаты. Были рассмотрены 5 различных катализаторов и выявлен их каталитический эффект. По предварительным исследованиям, наилучший каталитический эффект показал катализатор состава 90 %Ni/10 %Al2O3. Результаты эксперимента по исследованию характеристик процесса пиролиза ПНГ с катализатором 90 % Ni/10 % Al2O3 приведены на рис. 2. При 920 °С в газовой смеси на выходе из реактора содержится 77,9 % водорода, 21,1 % метана и 0 % предельных углеводородов.
Рис. 2. Зависимость содержания водорода от температуры
Выводы.В результате научно-исследовательской работы был исследован процесс получения водорода методом пиролиза попутного нефтяного газа без образования оксидов углерода. Выявлены оптимальные технологические характеристики процесса:
Об авторах
Евгений Валерьевич Керосиров
Самарский государственный технический университет
Email: kerosirovv@yandex.ru
https://vk.com/keros_1
студент, кафедра "Газопереработка, водородные и специальные технологии" (ГВСТ), инженерно-технологический факультет
Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244Игорь Васильевич Кудинов
Самарский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: igor-kudinov@bk.ru
доктор технических наук, заведующий кафедрой физики, профессор
Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244Список литературы
- Книжников А.Ю., Пусенкова Н.Н. Проблемы и перспективы использования нефтяного попутного газа в России // Экология и Энергетика. Международный контекст. 2009. № 1. С. 26.
- Щерба В.А., Гомес А.Ш.С., Воробьев К.А. Проблемы и перспективы утилизации попутного нефтяного газа в Российской Федерации // Проблемы региональной экологии. 2019. № 1. С. 139–144.
- Картамышева Е.С., Иванченко Д.С. Попутный нефтяной газ и проблема его утилизации // Молодой ученый. 2017. № 25. С. 120–124.
Дополнительные файлы
