Для решения проблемы утилизации нефтяного газа предложен метод его пиролиза с получением водорода и технического углерода. Создана экспериментальная установка пиролиза производительностью до 1 м3/ч. Основным ее элементом является трубчатая печь с корундовой трубой диаметром 50 мм, длина горячей зоны печи составляет 450 мм. Исследования процесса пиролиза проводились на синтетической газовой смеси, состав которой эквивалентен составу нефтяного газа с производственного объекта группы ЛУКОЙЛ, со следующими молярными долями компонентов по паспорту: CH4 – 76,89 %, C2H6 – 12,20 %, C3H8 – 4,75 %, C4H10 – 0,75 %, CO2 – 3,22 %, N2 – 2,19 %. В результате проведенной серии экспериментов были определены количественные значения выхода водорода и степени разложения нефтяного газа в реакторе пиролиза на трубчатой печи при температуре от 1000 до 1400 °С и различном расходе от 0,009 до 0,9 м3/ч. Максимальное содержание водорода в продукте составило 78,18 % при температуре 1400 °C и расходе 0,3 м3/ч. Показано, что увеличение расхода и уменьшение времени пребывания сырья в горячей зоне приводит к уменьшению содержания водорода в продуктах пиролиза. Полученные на экспериментальной установке данные позволили рассчитать материальный баланс процесса пиролиза для пилотной установки производительностью 100 м3/ч.
Список литературы
1. https://webstore.iea.org/co2-emissions-from-fuel-combustion-2018-highlights.
2. Yoro K.O., Daramola M.O. Chapter 1 - CO2 emission sources, greenhouse gases, and the global warming effect. In: Advances in carbon capture: edited by Rahimpour M.R., Farsi M., Makarem M.A.. - Woodhead Publishing, 2020. - P. 3-28. - http://doi.org/10.1016/B978-0-12-819657-1.00001-32
3. Abbas H, Daud W.M.A.W. Hydrogen production by methane decomposition. A review // International Journal of Hydrogen Energy. – 2010. – V. 35. – P. 1160–90. - http://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2009.11.036
4. Vorobev A, Shchesnyak E. Associated Petroleum Gas Flaring: The Problem and Possible Solution // Proceedings of 14th International Congress for Applied Mineralogy (ICAM2019). – Cham: Springer International Publishing. – 2019. – Р. 227–230. - http://doi.org/10.1007/978-3-030-22974-0_55
5. Solov’yanov A. Associated petroleum gas flaring: Environmental issues // Russian Journal of General Chemistry. – 2012. – № 81. - №. 12. – P. 2531-2541. - http://doi.org/10.1134/S1070363211120218
6. Hydrogen Production and Carbon Capture by Gas-Phase Methane Pyrolysis: A Feasibility Study / Р. Lott, М.В. Mokashi, Н. Müller [et al.] // ChemSusChem. –
2023. – V. 16. - № 6. - http://doi.org/10.1002/cssc.202201720
7. Harrison G.H., Sahel A. Optimal profitable allocation of associated natural gas resource on a countrywide basis to mitigate flaring // Energy Reports. – 2023. – V. 10. –
P. 2551–2566. - https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.09.015
8. Fan Y, Fowler G.D, Zhao M. The past, present and future of carbon black as a rubber reinforcing filler – A review // Journal of Cleaner Production. – 2020. –
V. 247 (11). - http://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119115
9. Evaluation of carbon-based nanostructures suitable for the development of black pigments and glazes / A. Kareiva, A. Beganskiene, J. Senvaitiene [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. – 2019. – V. 580. – http://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.123718
10. Effect of carbon blacks on electrical conduction and conductive binder domain of next-generation lithium-ion batteries / X. Lu, G.J. Lian, J. Parker [et al.] // Journal of Power Sources. – 2024. – V. 592. – http://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2023.233916
11. Liu Y, Zhai Z, Tang H. Experimental investigations on thermo-stamping of carbon fiber reinforced polyamide 6 hat-shaped components with self-resistance electrical heating: Influence on microscopic and macroscopic properties from temperature related processing parameters // Journal of Manufacturing Processes. – 2023. –
V. 85. – Р. 1133-1143. - http://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.12.025
12. URL: https://www.ggfrdata.org/
