Физико-химические основы технологии и дизайн катализаторов для переработки промысловых факельных газов в метанол

Проект направлен на разработку физико-химических основ технологии и дизайн катализаторов для переработки факельных газов нефте- и газопромыслов в метанол-сырец. В настоящее время существует проблема переработки факельных газов (ФГ), сжигаемых в существенных количествах, которые представляют собой сложные смеси углеводородов переменного состава с высоким содержанием С2+-углеводородов. Факельному сжиганию на промыслах подвергаются попутные нефтяные газы нефтегазовых месторождений, газы дегазации конденсата газоконденсатных месторождений, конденсат малоконденсатных газовых месторождений. Для решения проблемы предлагается конвертировать ФГ в метанол при совмещении по давлению стадий получения синтез-газа и синтеза метанола. Предложение является актуальным, так как метанол, являясь ингибитором гидратообразования, широко применяется на газоконденсатных месторождениях и завозится даже на отдаленные промыслы. Предлагаемое решение потенциально позволяет существенно снизить стоимость оборудования и операционные затраты за счет отказа от компрессоров в схеме и работе при невысоком общем давлении 3-5 МПа. Использование предлагаемого процесса позволит расширить ресурсную базу химической промышленности и снизить экологическую нагрузку на окружающую среду. В ходе реализации проекта был проведен широкий круг теоретических и экспериментальных исследований в области различных реакций получения синтез-газа из модельных смесей углеводородов и последующего синтеза метанола и выбора катализаторов для них. В части разработки процессов и катализаторов конверсии углеводородов в синтез-газ были получены очень “ценные” результаты. Предложенные Rh- и Pt/Ce0.75Zr0.25O2/Al2O3/FeCrAl катализаторы позволяют проводить парциальное окисление, паровую и автотермическую конверсию природного газа, факельных газов и сжиженного углеводородного газа (СУГ) в синтез-газ в условиях близких к термодинамической границе выделения углерода. Катализаторы не требовательны к составу углеводородного сырья и способны конвертировать даже такие калорийные смеси, как СУГ. А возможность реализации парциального окисления и парокислородной конверсии позволяет избегать использования дорогих трубчатых печей реформинга. По мнению автора, предложенные решения имеют высокий практический потенциал для использования в составе малотоннажных установок получения синтез-газа. В части синтеза метанола не удалось достичь значимых результатов. Предложенные катализаторы на основе оксида индия были высокоселективны в синтезе метанола, но их активность сильно уступала промышленным Cu-Zn-Al катализаторам. Поэтому в расчетах ориентировались на его характеристики. Также было установлено, что давление 2-3 МПа недостаточно для достижения высокой производительности по метанолу. Поэтому эксперименты и расчеты проводили при давлении 4-5 МПа.