Разработка актуальна для освоения малых и средних месторождений России, где ранее использовать традиционные методы хранения и транспортировки было невыгодно, с ее помощью появляется перспектива отказа от сжигания ПНГ на месторождениях.
Ученые Казанского федерального университета (КФУ) представили инновационные технологии, которые способствуют решению проблем углеродного следа, декарбонизации и более эффективному использованию попутного нефтяного газа (ПНГ).
Об этом сообщили в пресс-службе КФУ.
Среди инновационных технологий важным открытием являются промоторы гидратообразования, которые были разработаны и прошли успешные лабораторные испытания в молодежной лаборатории "Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов" Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ.
Анионные поверхностно-активные вещества и производные аминокислот эффективны в роли актвиваторов роста газогидратов для технологии хранения газа.
С помощью разработки появляется перспектива отказа от сжигания НПГ на месторождениях.
Разработка актуальна для освоения малых и средних месторождений России, где ранее использовать традиционные методы хранения и транспортировки было невыгодно, а также открывает новые возможности для газификации удаленных населенных пунктов.
Однако использование промоторов вызывает сильное пенообразование во время стадии регазификации, что может быть препятствием для внедрения разработки.
Помимо этого, некоторые промоторы небезопасны для окружающей среды и могут оказывать негативное воздействие.
Ученые из Казани нашли решение этой проблемы в создании новых промоторов, подробности разработки опубликованы в Energy&Fuels.
Также в ходе данного исследования были разработаны новые производные аминокислот в качестве первоклассных промоторов, которые превосходят по эффективности поверхностно-активные вещества, но при этом не обладают проблемами пенообразования во время формирования и разложения газовых гидратов.
Результаты экспериментов в автоклаве высокого давления доказали, что все производные аминокислот значительно улучшают кинетику образования гидрата метана.
Это позволяет создать технологию, созданную на основе перспективных соединений для транспортировки и хранения газа.
Как отметил лаборант-исследователь Ш. Гайнуллин:
синтезированные нами промоторы, в отличие от большинства используемых соединений, не являются поверхностно-активным веществами (ПАВ);
к сожалению, большинство ПАВ токсичны и образуют большое количество пены при диссоциации гидратов, что усложняет их использование;
наши соединения не обладают данными свойствами.
Тезисы младшей научной сотрудницы лаборатории Ю. Чирковой:
нам удалось выявить зависимость "структура-свойство", что важно для установления механизмов промотирования гидратообразования;
исследование также позволило совершить рывок навстречу промышленной реализации гидратной технологии хранения и транспортировки газа в России.
Однако от использования ПАВ казанские ученые не отказываются и пытаются решить их негативные стороны с помощью разработок, повышая эффективность гидратных технологий.
Также ученые КФУ представили эффективный класс карбоксисульфированных поверхностно-активных веществ (CSS) – в качестве промоторов газогидратов.
Подробности работы были опубликованы в ACS Applied Energy Materials.
В качестве оптимальных промоторов использовались реагенты с бутильными и додецильными фрагментами в молекуле.
Результаты экспериментов в автоклаве высокого давления показали, что гидрофильно-гидрофобный баланс сильно влияет на их промотирующую активность.
Тезисы ведущего научного сотрудника лаборатории Р. Павельева:
мы первыми показали, что данные соединения эффективно промотируют процесс гидратообразования;
проведенная работа позволит создавать отечественные реагенты для хранения и транспортировки газа в виде гидратов;
в обыденности карбоксисульфированные поверхностно-активные вещества (CSS) добавляются в состав многих шампуней и моющих средств, мы же использовали CSS как промоторы гидратообразования;
они имеют хорошую степень биодеградации, т.е. в условиях окружающей среды они лучше разлагаются, чем известные ходовые промоторы;
также наши промоторы не являются токсичными, имеют высокий профиль безопасности для живых организмов и окружающей среды, что было показано в наших исследованиях.
Отмечается, что такие промоторы синтезируются простым методом в мягких условиях.
В их состав можно включить широкий спектр исходных веществ для изменения их физико-химических свойств и повышения эффективности промотирования.
Как уточнил научный сотрудник лаборатории М. Семенов:
было синтезировано 7 молекул с различными алкильными цепями для исследования влияния структурных свойств поверхностно-активного вещества на образование газовых гидратов.
Тезисы младшего научного сотрудника лаборатории А. Фархадиана:
в ближайшее время будут реализованы работы по повышению эффективности промотирования и снижению пенообразования при диссоциации газогидрата;
кроме того, в структуру поверхностно-активного вещества будут включены некоторые новые функциональные группы, что значительно улучшит кинетику образования гидрата метана;
уже в ближайшее время будет изучен эффект наших промоторов на образование гидрата CO2, что решает проблему утилизации парниковых газов.
Помимо этого, в 2023 г. совместно с представителями промышленности в Казанском университете будет создана уникальная лабораторная установка по синтезу и исследованию искусственного образования гидратов.
Тезисы руководителя лаборатории и заведующего кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ КФУ М. Варфоломеева:
в рамках лаборатории мы активно работаем над гидратными технологиями для нескольких применений:
это утилизация ПНГ и углекислого газа,
использование гидратов для хранения и транспортировки ПНГ в качестве источника энергии и ценного сырья;
особенно актуальны гидратные технологии для удаленных регионов и регионов Крайнего Севера, где широко используемые способы доставки природного газа оказываются сложно реализуемыми и дорогими;
нам удалось разработать промоторы, которые обеспечивают хорошую эффективность стадии получения гидратов за счет высокой скорости процесса и хорошей конверсии газа;
теперь мы сосредоточились над тем, как сделать гидрат стабильным при более мягких условиях, что очень важно для упрощения требований к емкостям для хранения и транспортировки.
Напомним, 28 января 2023 г. пресс-служба Минобрнауки РФ сообщила, что иченые из Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ нашли способ, увеличивающий эффективность газовых гидратов для транспортировки топлива.
Тогда исследователи из КФУ выяснили, что использование сульфированного касторового масла вместе с кварцевым песком ускоряет процесс образования гидратов и позволяет вместить больше топлива.
При совместном использовании касторки и песка конверсия газа в гидрат увеличивается до 95%.