Разработка низкоуглеродной технологии производства водорода из попутного нефтяного газа

В ходе выполнения НИР «Разработка низкоуглеродной технологии производства водорода из попутного нефтяного газа» были получены следующие результаты. 1. Выполнены патентные исследования в области технологий производства водорода путем пиролиза углеводородного сырья. Предложенные в патентах разработки не обеспечивают глубокую переработку газа, не всегда используют экологически безопасные способы проведения процесса пиролиза, требуют высоких значений энерговкладов для производства водорода из углеводородного сырья, в связи с чем, разработка новых устройств, позволяющих избежать вышеперечисленные проблемы, является актуальной. 2. Выполнен расчет реактора и печи для его нагрева при заданных геометрических характеристиках разработанной установки пиролиза. Определены суммарные тепловые потери установки и коэффициент её полезного действия, найдёно количество теплоты, затрачиваемой на осуществление химической реакции пиролиза метана, произведен расчет тепловыделения в топке. Полученные в ходе расчетов результаты позволили подтвердить правильность разработанных конструктивных решений и выполнить предварительные прогнозные расчеты тепловых режимов работы установки пиролиза углеводородов. 3. Разработана установка получения водорода путем термического разложения (пиролиза) углеводородных газов (ПНГ, метана и др.) в реакторе с газовым нагревом, состоящая из реактора и газовой печи, отличающаяся тем, что для нагрева находящегося в реакторе углеводородного газа используется часть получаемого в процессе пиролиза водорода, что позволяет получать водород из ПНГ или метана практически при отсутствии выбросов окислов углерода в атмосферу . 4. Написан патент на изобретение «Установка получения водорода путем термического разложения углеводородов в реакторе с газовым нагревом». Задача, решаемая изобретением, и достигаемый технический результат заключаются в создании экологически чистого способа переработки горючих углеводородсодержащих продуктов, увеличении производительности процесса и упрощении его аппаратного оформления. 5. На основе выполненного обзора катализаторов разработано четыре методики их приготовления для процесса разложения ПНГ. Приготовлена серия катализаторов на основе разработанных способов золь-гель методом. 6. Проведено 6 экспериментов на разработанных в настоящей работе катализаторах, а также промышленном катализаторе. Наилучшие показатели процесса каталитического пиролиза попутного нефтяного газа, были достигнуты при использовании катализатора No 4 (90 Ni / 10 Al2O3 (I)). Выход водорода при температуре процесса 920 С составил 77,9%, а конверсия газовой смеси составила более 80%. 7. Проведенные испытания показали возможность получения водорода из ПНГ с процентным содержанием водорода в продуцируемой смеси более 75 %. Внедрение технологии в производство возможно при проведении долгосрочных испытаний на пилотном стенде повышенной производительности. Продолжение исследовательской работы на пилотном стенде будет проводиться в первом квартале 2023 г.