Голубое топливо по «зеленой технологии». Как бизнес заботится о природе
25 марта пройдет крупнейшая на планете ежегодная экологическая акция — «Час Земли». Это флешмоб, который проводится с 2007 года. Суть мероприятия — снизить до минимума энергопотребление в течение 60 минут. А его цель — привлечь внимание к глобальным экологическим проблемам, в частности, к изменению климата.
Впрочем, проект «Час Земли» является, по большей части, агитационным и направлен на экологическое воспитание человечества. Процесс сохранения и защиты окружающей среды должен вестись непрерывно. И он, конечно, идет: в различных отраслях экономики, в первую очередь, в промышленности реализуется множество экологических идей, внедряются энергосберегающие технологии, разрабатывается оборудование, которое позволяет снижать вредное техногенное воздействие на природу. Как раз такой проект предложили специалисты крупного уральского предприятия — «Газпром трансгаз Екатеринбург».
Главный виновник парникового эффекта
Как известно, главную роль в глобальном парниковом эффекте играет углекислый газ. А выделяется он, в том числе, в результате такого технологического процесса, как транспортировка голубого топлива.
Известно, что трубопроводный газ проходит тысячи километров, прежде чем попадет с месторождения до конечного потребителя. Прокачать по магистралям большие объемы на огромные расстояния невозможно без потери давления. Поэтому на всем пути следования газопроводов строятся компрессорные станции, оснащенные газоперекачивающими агрегатами (ГПА). Оборотная сторона работы газовой турбины — это дымовые газы, которые образуются при сжигании топлива. Самый вредный в их составе — углекислый газ.
Уральские газовики посчитали: в хозяйстве предприятия эксплуатируется 125 ГПА, больше половины — на газотурбинном приводе. И по данным отдела охраны окружающей среды и энергосбережения газотранспортной компании, ежегодные выбросы в атмосферу составляют порядка 750 тысяч тонн углекислоты. Цифра впечатляет!
В результате специалисты предприятия в тесном сотрудничестве с российскими учеными создали уникальную технологию утилизации дымовых газов. А для проверки и отработки инновационных решений была создана опытная установка. Ее испытания успешно прошли в конце прошлого года.
10 лет спустя: результат научных изысканий
При разработке технологии ставились две цели. О первой из них, экологической, уже сказано — это сокращение вредных выбросов в атмосферу. Вторая была еще амбициознее: провести утилизацию с максимальным экономическим эффектом и получить на выходе вторичные энергоресурсы, которые найдут свое дальнейшее применение в промышленности и на производстве. Кстати, до этого в России не были известны способы утилизации дымовых газов путем химического превращения углекислоты в полезные органические соединения.
Идея создания принадлежала руководителю проектно-конструкторского и инжинирингового центра уральского Трансгаза Олегу Мишину:
— Углекислый газ всегда был основным отходом любого производства, а мы смогли вовлечь его в технологию и использовать как реагент. Уникальность в том и состоит, что это не производство, а процесс утилизации, который позволил получать полезные продукты. Одна реакция толкает другую, все стадии глубоко связаны между собой и при этом практически не требуют подведения тепла извне.
От идеи до готовой технологии и ее воплощения «в железе» прошло почти десять лет. Но сами научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы продолжались три года, и в них приняли участие три коллектива: ученые московского института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН), а также института высокотемпературной электрохимии и института органического синтеза им. И. Я. Постовского Уральского отделения РАН.
Установка состоит из двух основных частей. В блоке электролиза из влажных дымовых газов выделяется водород, необходимый для проведения дальнейших химических реакций, и чистый кислород. Во втором блоке размещены химические реакторы, в которых синтезируют вторичные энергоносители.
Два в одном: экология и экономика
Создатели утверждают, что с помощью химических преобразований они могли бы произвести любое органическое вещество. Но для инженеров-газовиков было важно иметь на выходе продукт, полезный для отрасли. Им стал метанол. Он давно и успешно используется на газотранспортных предприятиях для борьбы с гидратными пробками, которые закупоривают трубопроводы при избыточной влажности природного газа.
Но и это не все. Инженерам и ученым хотелось доказать тезис о разнообразии возможностей переработки, и во втором реакторе они получили диметиловый эфир. Область его применения еще шире, чем у метанола. При определенных инженерных решениях его можно использовать в качестве моторного топлива для удовлетворения собственных нужд предприятия и обеспечения работы технологического транспорта и энергетических установок. Также он востребован как самостоятельный коммерческий продукт — в качестве пропеллента, сырья для химической промышленности, растворителя, хладагента.
Во время испытаний состав полученных веществ проверили на хроматографе. Анализ подтвердил, что концентрация метанола и диметилэфира в продуктах реакций высокая и достигает 95%. Производительность пилотной установки — 149 г метанола и 104 г диметилэфира в час. Конечно, это далеко от показателей промышленного производства, но экспериментальное оборудование служит для другого. На нем отрабатывают все режимы технологических этапов процесса, описывают его закономерности, чтобы на практике убедиться, что выбранная методика проектирования технологической линии правильная.
Раскрыть все карты по понятным причинам газовики и ученые пока не могут. Впереди еще много работы, которая завершится получением патентов на изобретения. Однако полученные результаты уже впечатляют, ведь помимо экологического аспекта это ноу-хау принесет еще и экономическую выгоду.
Реклама. ООО «Газпром трансгаз Екатеринбург». https://ekaterinburg-tr.gazprom.ru