Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологического процесса матричной конверсии природных и попутных газов в синтез-газ с низким содержанием азота

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
природный газ, попутный газ, конверсия, синтез газ, водород, проницаемые объемные матрицы, матричная конверсия углеводородов, поверхностное горение

Цель проекта:
Проект направлен на достижение одной из важнейших целей современного топливно-энергетического комплекса – создание экономически эффективной технологии конверсии обильных ресурсов природного газа, в том числе из малодебитных и нетрадиционных источников, в более востребованные и более легко транспортируемые на мировые рынки жидкие химические продукты и моторные топлива. Целью реализации проекта является разработка принципиально новой, не имеющей мировых аналогов энергоэффективной автотермической технологии конверсии природных и попутных газов в синтез-газ с низким содержанием азота, основанной на поверхностном горении углеводородов в проницаемых объемных матрицах. Создание такой технологии откроет принципиальную возможность решения важнейших проблем повышения энергоэффективности производства и преобразования энергии органического топлива. Эффективная малотоннажная технология матричной конверсии углеводородов в синтез-газ позволит прекратить факельное сжигание попутных газов, обеспечить экономически эффективную конверсию природного газа в жидкие химические продукты и моторные топлива, повысить эффективность использования углеводородных топлив и снизить эмиссию вредных выбросов за счет их частичной конверсии в синтез-газ, практически решить проблему создания водородной энергетики и водородного транспорта, повысить обеспеченность удаленных российских регионов химическими продуктами и моторными топливами, производимыми из местных ресурсов.

Основные планируемые результаты проекта:
Созданы научные основы и выполнена технологическая проработка принципиально нового, не имеющего мировых аналогов энергоэффективного автотермического метода конверсии природного газа в синтез-газ с низким содержанием азота, имеющего в 4-5 раз более высокую объемную производительность и, соответственно, меньшую металлоемкость, не требующего использования катализаторов и дорогостоящих специальных материалов.
Создана демонстрационная установка матричной конверсии природного газа при атмосферном давлении воздухом, обогащенным воздухом и кислородом, производительностью 8 м3 по входящему газу.
Разработана конструкция и изготовлен демонстрационный образец матричного конвертора природного газа воздухом при повышенных (до 20 атм) давлениях, необходимых для использования синтез-газа в процессах синтеза метанола и синтетических жидких углеводородов, производительностью 4 м3 по входящему газу.
Будут разработаны оптимальный вариант технологического процесса конверсии природного газа в синтез-газ с низким содержанием азота, оптимальная конструкция конвертора и режимы процесса.
Будет разработан проект технического задания на ОКР «Создание опытно-промышленного матричного конвертора», что позволит приступить к созданию промышленного образца принципиально нового, не имеющего мировых аналогов конвертора природного газа в синтез-газ с низким содержанием азота с целью отработки промышленного процесса и его последующего практического внедрения в реальных секторах экономики.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
В результате завершения проекта будут созданы научные основы принципиально нового, не имеющего мировых аналогов энергоэффективного автотермического метода конверсии природного газа в синтез-газ. Будут изготовлены и испытаны демонстрационные образцы конверторов атмосферного и высокого давления производительностью по входящему газу 8 м3/ч и 4 м3/ч, соответственно. Будет разработан проект технического задания на ОКР «Создание опытно-промышленного матричного конвертора», что позволит приступить к созданию промышленного образца принципиально нового, не имеющего мировых аналогов конвертора природного газа в синтез-газ с низким содержанием азота с целью отработки промышленного процесса и его последующего практического внедрения в реальных секторах экономики.
Создание эффективной малотоннажной технологияи матричной конверсии углеводородов в синтез-газ позволит прекратить факельное сжигание попутных газов, обеспечить экономически эффективную конверсию природного газа в жидкие химические продукты и моторные топлива, повысить эффективность использования углеводородных топлив и снизить эмиссию вредных выбросов за счет частичной конверсии топлива в синтез-газ, практически решить проблему создания водородной энергетики и водородного транспорта, повысить обеспеченность удаленных российских регионов химическими продуктами и моторными топливами, производимыми из местных ресурсов.
Разрабатываемая технология является принципиально новой, не имеющей мировых аналогов, и полностью базируется на фундаментальных отечественных исследованиях и разработках. Ввиду отсутствия в мировой практике экономически эффективных малотоннажных технологий конверсии природного газа в синтез газ, можно утверждать, что данная разработка значительно опережает мировой уровень.
Заявленные результаты будут достигнуты путем теоретического анализа процессов поверхностного горения углеводородов, кинетического моделирования их окислительной конверсии, экспериментальными исследованиями на лабораторных прототипах конверторов различной конструкции, испытаниями и отработкой процесса конверсии на укрупненных демонстрационных установках атмосферного и высокого давления производительностью по входящему газу 4-8 м3, а также разработки проекта технического задания на ОКР по созданию опытно-промышленного матричного конвертора. Это позволит приступить к созданию промышленного образца принципиально нового, не имеющего мировых аналогов конвертора природного газа в синтез-газ с низким содержанием азота с целью отработки промышленного процесса и его последующего практического внедрения в реальных секторах экономики. С целью снижения рисков, связанных с возможной неустойчивостью процессов поверхностного горения при высоких давлениях одновременно отрабатывается вариант конвертора атмосферного давления с последующим компримированием полученного синтез-газа. Для снижения рисков, связанных с масштабированием конвертора, при разработки проекта технического задания на ОКР по созданию опытно-промышленного матричного конвертора будет рассмотрен вариант повышения его производительности за счет использования нескольких однотипных модулей на основе отработанной демонстрационной установки.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Основной областью применения результатов проекта является нефтегазовая отрасль и другие предприятия ТЭКа. Планируемые результаты реализации проекта откроют возможность создания принципиально новой малотоннажной технологии конверсии углеводородных газов в синтез-газ и далее создания на ее основе экономически рентабельных технологий конверсии природного газа в жидкие химические продукты и моторные топлива. Это позволит погасить тысячи факелов, экономически оправданными методами прекратив факельное сжигание попутного газа. В промышленную разработку смогут быть введены сотни малодебетных месторождений природного газа и огромные ресурсы газа из нетрадиционных источников. Появится возможность практически решить проблему создания водородной энергетики и водородного транспорта, повысить обеспеченность удаленных российских регионов химическими продуктами и моторными топливами, производимыми из местных ресурсов. Появление принципиально новой эффективной технологии, несомненно, окажет влияние на развитие научных и технологических исследований как непосредственно в данной, так и в смежных областях. Заинтересованность отечественных и зарубежных компаний, не имеющих в настоящее время альтернативных технологий для создания малотоннажной газохимии, станет основой сотрудничества с ними по данной тематике. Создаваемые в рамках проекта демонстрационные установки высокого и низкого давления позволят активно пропагандировать и популяризировать новую отечественную технологию, а также развивать ее далее, используя созданную в рамках проекта исследовательскую инфраструктуру.

Текущие результаты проекта:
На основе теоретического анализа процессов поверхностного горения углеводородов, кинетического моделирования процессов окислительной конверсии, экспериментальных исследований на лабораторных прототипах конверторов различной конструкции, испытаний и отработки процесса конверсии на укрупненных демонстрационных установках атмосферного и высокого давления созданы научные основы принципиально нового, не имеющего мировых аналогов энергоэффективного автотермического метода конверсии природного газа в синтез-газ, имеющего в 4-5 раз более высокую объемную производительность, не требующего использования катализаторов и дорогостоящих специальных материалов.
Создана и успешно испытана демонстрационная установка матричной конверсии природного газа при атмосферном давлении воздухом, обогащенным воздухом и кислородом, производительностью 8 м3 по входящему газу.
Разработана конструкция и изготовлен демонстрационный образец матричного конвертора природного газа воздухом при повышенных (до 20 атм) давлениях, необходимых для использования синтез-газа в процессах синтеза метанола и синтетических жидких углеводородов, производительностью 4 м3 по входящему газу.