Казанские ученые предложили способ, позволяющий увеличить срок хранения попутного газа

В Казанском федеральном университете (КФУ) выяснили, что касторовое масло позволяет увеличить срок хранения попутного нефтяного газа в твердом состоянии. Созданный сотрудниками НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Института геологии и нефтегазовых технологий (ИГиНГТ) КФУ биопромотор на основе касторового масла позволяет стабилизировать гранулы газогидратов на длительный срок.

В нефтедобывающих регионах ежегодно сжигаются миллиарды кубометров попутного нефтяного газа. Это — и потери ценного сырья, и серьезная экологическая проблема. Транспортировать такой газ обычными способами — по трубам, в сжиженном или сжатом виде — далеко не всегда возможно. Поэтому уже несколько десятилетий ученые во всем мире разрабатывают альтернативу — технологию хранения газа в виде газовых гидратов.

«Это твердые, похожие на снег или лед кристаллы, в которых молекулы газа «упакованы» в «клетки» из молекул воды. В одном объеме газового гидрата помещается до 160 объемов обычного метана. При этом в форме гидрата газ не взрывоопасен», — объяснил один из авторов исследования, ведущий научный сотрудник НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов ИГиНГТ КФУ Матвей Семенов.

Для того чтобы газогидратная технология получила широкое распространение, необходимо решить две главные проблемы: в твердое состояние газ должен переходить быстро и долгое время в нем находиться при соблюдении определенных температурных условий.

Чтобы ускорить образование газогидратов, в воду добавляют поверхностно-активные вещества — промоторы. Десятилетиями для этой цели использовали SDS (додецилсульфат натрия) — обычный синтетический ПАВ. Он ускоряет процесс, но формирует рыхлые гранулы гидрата, из которых газ быстро улетучивается, причем при их «таянии» образуется много пены. К тому же SDS плохо разлагается в природе.

Для интенсификации процесса гидратообразования ученые КФУ создали биопромотор на основе касторового масла, который химически модифицировали за счет добавления карбоксильных и сульфонатных групп.

«У биопромотора из касторового масла три преимущества, важных для промышленного применения. Первое — пеллеты хранятся дольше и теряют меньше газа. Второе — отсутствие пены сильно упрощает извлечение газа из гидрата: на крупном производстве стойкая пена —серьезная проблема. В-третьих, касторовое масло — возобновляемое сырье, биоразлагаемое и гораздо менее токсичное, чем SDS. При динамическом перемешивании биопромотор показывает конверсию 97 % — выше, чем у SDS», — сообщил Матвей Семенов.

В то же время, отмечает ученый, у SDS есть и преимущество — он образует гидрат за 20 минут, а биопромотор на основе касторового масла — за 100 минут в статических условиях.

Но главное требование, которым руководствовались создатели промотора на основе касторки, — экологичность.

«Мы химически модифицировали касторовое масло так, чтобы оно приобрело свойства поверхностно-активного вещества. Проведенные нами тесты на токсичность биопромотора свидетельствуют о том, что он примерно в пять раз менее токсичный, чем SDS, и при этом полностью биоразлагаемый. Он соответствует современным требованиям «зеленой» химии», — рассказал еще один автор исследования, лаборант-исследователь НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов ИГиНГТ КФУ Улукбек Мирзакимов.

Для России, где значительная часть добычи ведется в экологически уязвимых регионах, это особенно важно, считают авторы.

Источник: https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/nauka/100769/