(Получение) Технология получения водорода и водородсодержащих газовых смесей контактным пиролизом природного газа в реакторе с жидкометаллической средой

Организация: Самарский государственный технический университет (СамГТУ)

Краткое описание: Термическое разложение (пиролиз) метана является альтернативным подходом к получению водорода из природного газа без образования CO2 в ходе процесса. Образующийся при этом углерод изолировать намного проще, чем углекислый газ, образованный в результате осуществления паровой конверсии. Кроме того, имеются предпосылки к развитию новых рынков углеродных материалов.

Значительным препятствием к промышленному внедрению пиролиза метана для получения водорода является удаление твердого углеродного продукта из зоны реакции. При разложении метана в колонных реакторах в отсутствие катализаторов твердый углерод осаждается на стенках разогретого реактора, что препятствует прохождению газового потока или даже приводит к его полной блокировке. Каталитический пиролиз метана в насадочных реакторах или реакторах с псевдоожиженным слоем сопровождается осаждением углерода на поверхности катализатора, приводя к дезактивации каталитической системы. Регенерация дезактивированного катализатора выжиганием углерода приводит к эмиссии углекислого газа, сравнимой с эмиссией при паровом риформинге.

Предлагаемая технология позволяет упростить утилизацию образующегося углеродного продукта и предотвратить его связывание со стенками аппаратуры или гранулами катализатора. Технология реализуется барботажем природного газа через среду плавящегося при температурах пиролиза металлического теплоносителя, а образующийся при этом углерод агрегируется на поверхности пузырьков и далее поднимается на поверхность металлического слоя за счет разницы в плотностях. Технологией предусматривается непрерывное удаление углерода с поверхности жидкометаллического слоя, что позволяет обеспечить непрерывное получение водорода и метано-водородных смесей. Основными технологическими параметрами, обеспечивающими заданную конверсию природного газа, являются температура, время пребывания сырьевого газа в жидкометаллической среде, размеры образующихся пузырьков газа.

Преимущества процесса:

– стоимость производства водорода соизмерима с традиционным процессом паровой конверсии метана. Поэтому данная технология может представлять интерес для промышленных решений, нуждающихся в «дешевом» водороде;

– получение водорода и углерода без выделения CO2;

– получение ценного углеродного продукта.

Этап реализации проекта: Создан опытно-лабораторный стенд генерации метано-водородных смесей и водорода, моделирующий принципиальную работу установки контактного пиролиза природного газа в жидкометаллической среде.

Партнеры проекта:

– Институт нефтехимического синтеза РАН — разработка каталитических систем для контактного пиролиза природного газа в жидкометаллических средах;

– ПАО «Газпром» — индустриальный партнер-заказчик.

К какому направлению относится разработка, технология: получение водорода.