19 января 2021, вторник, 03:22
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Разработан новый метод очистки природного газа

Pixabay

Ученые из Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева, Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева и Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского разработали новый метод очистки природного газа от примесей, в котором одновременно используются мембранные технологии и новый абсорбент на основе ионной жидкости. Исследователи продемонстрировали, что таким методом можно получать высокочистый метан с концентрацией до 99,998 %. Результаты работы опубликованы в журнале Separation and Purification Technology, кратко о них сообщила пресс-служба РХТУ.

Основной компонент природного газа — метан, повсеместно используемый как в промышленности, так и в бытовых целях. Но, помимо него, в природном газе содержатся примеси, такие как диоксид углерода и сероводород, которые снижают теплотворную способность, провоцируют образование газовых гидратов и коррозию трубопроводов, а также создают другие проблемы. Поэтому природный газ необходимо очищать от них еще до подачи в трубопровод. Кроме того, помимо метана, так можно получать еще и сырье для химической промышленности, к примеру, почти 90 % мирового производства серы приходится на обработку сероводорода, выделенного из природного газа.

В промышленности для очистки природного газа чаще всего используют растворы аминов. При этом в процессе очистки их нагревают и охлаждают, используя сложную установку из множества модулей. Сейчас ищут альтернативные способы очистки природного газа — например, с применением различных мембранных технологий. Авторы нынешнего исследования предложили совместить мембранный подход с использованием высокоэффективных абсорбентов. В одном аппарате создаются две полости, разделенные мембраной, на которую сверху нанесен абсорбент. В полость над мембраной подается неочищенный природный газ — он барботируется через абсорбент, который почти беспрепятственно пропускает молекулы CH4, но задерживает H2S и CO2. В результате на выходе из абсорбента получается чистый метан, который по отдельному каналу выводят из надмембранной полости, а внутри абсорбента остаются H2S и CO2, которые отводятся в полость под мембраной за счет разницы давления: в полости над мембраной оно выше, чем в полости под мембраной.

Российские исследователи уже применяли такой метод для самых разных задач, а в этой работе они сконцентрировались именно на очистке природного газа и синтезировали новый абсорбент на основе ионной жидкости (так называют жидкость, полностью состоящую из ионов, — например, расплав соли при температуре выше температуры плавления).

«В абсорбенте должны растворяться, а потом отводиться кислые газы, и поэтому к нему несколько противоречивые требования: с одной стороны, сорбент у нас должен быть с хорошей сорбционной емкостью, то есть должен хорошо брать молекулы газов, а с другой стороны, он должен их и хорошо отдавать, чтобы H2S и CO2 испарялись через мембрану, — рассказывает один из авторов работы Илья Воротынцев, заведующий лаборатории "SMART полимерных материалов и технологий" РХТУ. — Мы протестировали много всего и, наконец, в этой работе нашли такой оптимальный вариант с ионной жидкостью. В результате мы без снижения давления в непрерывном режиме получали метан, очищенный до уровня 99,998 об. %».

Для нового метода была нужна ионная жидкость, в которой почти не растворяется метан и хорошо растворяются диоксид углерода и сероводород. В этой роли выступил синтезированный учеными индазолид тригексилтетрадецилфосфония, где за счет объемного аниона индазолида значительно снижена растворимость метана. Синтезированная ионная жидкость использовалась в смеси с одним из классических абсорбентов для очистки природного газа на основе аминов — так, с одной стороны, получилось снизить суммарную стоимость абсорбента, а с другой — значительно повысить его эффективность. Селективность такой смеси для пар газов CO2/CH4 и H2S/CH4 составила 62 и 107 соответственно. Эта величина показывает производительность системы с точки зрения разделения газов — то есть поток H2S через единичную площадь нового абсорбента в сто с лишним раз меньше, чем поток CH4.

Главной частью экспериментов было определение эффективности очистки природного газа от сероводорода и углекислого газа. Исходная смесь подавалась в аппарат, а на выходе измерялась чистота потока метана. Из бинарной смеси CH4/H2S (изначальное содержание H2S — 5 об. %) получался метан чистотой в 99,998 об. %, а из смеси CH4/CO2 (изначальное содержание CO2 — 20 об. %) — 93,34 об. %. В других работах, посвященных мембранной очистке природного газа, по словам ученых, такой чистоты еще никто не достигал. Таким образом, совместное использование мембраны и абсорбента позволило значительно повысить эффективность процесса. По сравнению же с промышленными методами очистки природного газа аминами, новый подход не только экономичнее, но и экологичнее: аминовые абсорбенты постепенно загрязняются и подлежат утилизации, а в методе российских химиков абсорбент на основе ионной жидкости непрерывно очищается за счет диффузии газов через мембрану под действием перепада давления.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.