Разработка и испытания лабораторных образцов катализаторов для установок получения водорода из углеводородного сырья

Одним из направлений развития водородной энергетики является производство и реализация промышленной продукции для водородной энергетики, в том числе установок по производству водорода, в различные сектора экономики Российской Федерации. Основным промышленным многотоннажным способом получения водорода (или синтез-газа H2+CO) является паровая конверсия природного газа с последующей конверсией водяного газа и очисткой (абсорбционной или адсорбционной). Источники попутного нефтяного газа, как правило, рассредоточены по большим площадям и имеют низкий дебит. Транспортировка таких объемов газа при отсутствии газотранспортной системы является сложной задачей. Особенностью последних тенденций является создание малотоннажных мобильных и стационарных установок непосредственно на промыслах, позволяющих в перспективе создать децентрализованную сеть источников чистого водорода для нужд водородного автотранспорта, топливных элементов, развития экспорта водорода и т.д. «Сердцем» данных процессов являются металл-оксидные катализаторы, технология производства которых оптимизирована с учетом режима эксплуатации установок, а также геометрических характеристик промышленных реакторов. На данный момент, доля импорта катализаторов риформинга метана составляет более 90%, а отечественные катализаторы обеспечивают только ранее построенные установки на НПЗ. Доступные на рынке промышленные катализаторы паровой конверсии углеводородов представляют собой металл-оксидные высокопрочные гранулы особой геометрической формы с равномерно распределенным активным компонентом по объему, а также с внутренними и/или внешними каналами, минимально влияющих на гидравлическое сопротивление слоя катализатора. Современные катализаторы парового риформинга природного газа должны демонстрировать устойчивую работу при соотношениях пар/газ не более 2. Избыток водяного пара ведет к росту энергозатрат. Поскольку в настоящее время показатели активности единицы поверхности и стабильности катализатора риформинга у всех ведущих производителей практически на одном уровне, на первый план выходят вопросы оптимизации формы и размера гранул катализаторов, которые смогут обеспечить большую производительность мобильных установок. Использование катализаторов сложной формы позволяет многократно увеличить эффективность процессов, реализуемых в трубчатых реакторах. Таким образом, требуется разработка уникальных катализаторов с учетом последних научных достижений в области получения материалов, свойства которых оптимизированы под особенности условий эксплуатации (температурный режим, давление, расход сырья, перепад давления) малотоннажных установок получения водорода из углеводородного сырья. Разработка нового катализатора предполагает усовершенствование технологии его получения за счет изменения его геометрической формы (сферические или цилиндрические гранулы меньшего размера), использования доступного порошкового сырья, а также оптимизации распределения активного компонента по объему гранул.