29/04/2021

Ученые Института катализа СО РАН предложили получать водород и этилен из природного газа с помощью лазерного излучения

Ученые Института катализа СО РАН исследуют метод получения водорода и этилена из природного газа с помощью нанодисперсного катализатора и лазерного излучения. Сейчас при поддержке Российского научного фонда они создают вычислительную модель метода, которая необходима для масштабирования технологии от лабораторного уровня к опытно-демонстрационному. По словам ведущего научного сотрудника института, к.ф.-м.н. Валерия Снытникова, стоимость получаемых продуктов в несколько раз выше, чем стоимость природного газа, что важно для экономики.

Метан как основной компонент природного газа транспортируется и потребляется в развитых странах как энергоноситель и химическое сырье. Этот относительно дешевый углеводород привлекателен для химической промышленности в плане получения продуктов с высокой добавленной стоимостью, в числе которых  водород. Актуальность исследования ученых Института катализа СО РАН связана с развитием водородной энергетики. Этилен как один из самых многотоннажных полупродуктов широко используется в разных отраслях экономики — от сельского хозяйства до производства полимерной упаковки.

Получение водорода и этилена из метана экономически выгодно по сравнению с экспортом природного газа. Валерий Снытников приводит пример: стоимость получаемых продуктов примерно в 8 раз выше стоимости исходного сырья.

По словам ученого, существует ряд технологий получения водорода из метана, но у них есть свои ограничения. Так, ранее при сильном нагревании метана без использования катализаторов получали водород и углерод в виде сажи для производства резины, краски и других продуктов. Но стоимость сажи невысока, потребление ограничено, а достижение высоких температур энергозатратно.

Ученые Института катализа СО РАН решили проблему активации метана, для которой нужны либо температуры свыше 1200 °C, либо высокоактивные катализаторы. Однако такие катализаторы действуют на продукты конверсии еще более активно, чем на метан — они разлагают его в углерод, и это препятствует их использованию в традиционной форме. Тогда исследователи превратили катализатор в нанодисперсную пыль с высокой активностью, а затем обосновали идею получения водорода и этилена из метана с помощью наноразмерных катализаторов и лазерного излучения.

«Мы направляем лазерное излучение в поток метана, где находятся наночастицы катализатора. Они нагреваются под воздействием лазера даже выше чем 1200 °C, и на них начинает разлагаться метан. Продукты разложения — радикалы — вылетают в холодный окружающий газ, где формируют этан, этилен и водород. То есть мы создали двухтемпературную среду, где активация происходит в горячей фазе, а синтез — в «холодной», при температуре 600–800 °C», — рассказал Валерий Снытников.

Полученный группой грант РНФ нужен ученым для создания вычислительной модели лазерной конверсии метана. «Цель проекта — получение кинетических данных по гетерогенным и гомогенным реакциям водорода и основных компонентов реакционной смеси для неравновесной газопылевой среды. Мы должны определить зависимости конверсии метана и выходов продуктов от разных параметров: состава и величины наночастиц, температуры среды, числа активных центров разложения метана на поверхности пылинок и других. Полученные данные мы сведем в вычислительную модель, где будут рассчитываться процессы. Такая модель необходима для перехода от лабораторного уровня к опытно-демонстрационному реактору с большей производительностью», — пояснил Снытников.

Грант РНФ общим объемом 18 миллионов рублей рассчитан на 2021–2023 годы.

 


Другие новости этого раздела:

20/05/2022

Sulzer был вынужден приостановить работу двух дочерних компаний в Польше из-за санкций

04/05/2022

России придется скорректировать комплексную программу развития водородной энергетики

23/03/2022

«Фосагро» представила технологию использования фосфогипса для строительства дорог

17/03/2022

«Северо-Западная Фосфорная Компания» закупила новую технику в подземный рудник

28/02/2022

Ученые продвигают бионанокомпозиты в качестве удобрений

25/02/2022

Российские ученые синтезировали на основе полимерных наночастиц и палладия стабильный катализатор

15/02/2022

В КузГТУ создали мониторинговый центр для промышленных объектов

14/02/2022

Компания Dexlevo предлагает косметические продукты на основе технологии биоразлагаемых полимеров

07/02/2022

«Акрон» и Haldor Topsoe будут развивать «зеленые» технологии

04/02/2022

ТЕХНОНИКОЛЬ запустит завод в Новоульяновске за 13 млрд рублей

02/02/2022

Yara построит завод по выпуску "зеленого" водорода

19/01/2022

Липецкий государственный технический университет в День студента откроет обновленную химическую лабораторию

17/12/2021

Китайские химики создали новый перспективный катализатор

14/12/2021

Сеть карбоновых полигонов в РФ расширена до 16 регионов

07/12/2021

Московский НПЗ и Lummus Technology заключили контракт на поставку оборудования