Разработка казанских ученых ускорит превращение газа в «кристаллы», которые удобно хранить и перевозить
Перспективный метод хранения и транспортировки природного газа — это превратить его в газовый гидрат — твердое кристаллическое вещество, внешне напоминающее лед. Над созданием эффективных реагентов для ускорения гидратообразования работают ученые Института геологии и нефтегазовых технологий Казанского федерального университета (КФУ). Для этих целей они предложили перспективные промоторы гидратообразования, которые в отличие от аналогов, не образуют большое количество пены при распаде гидратов.
Для чего полезен «твердый газ»
Новая технология по преобразованию газа в гидрат будет способствовать развитию газификации небольших населенных пунктов России. Так как в силу географических особенностей тянуть трубопровод туда не выгодно, гидратный метод транспортировки и хранения газа может стать решением этой проблемы.
«Один объем гидрата может вместить до 170 объемов газа. Превращение газа в газовые гидраты — перспективный метод хранения и транспортировки природного газа», — сообщил руководитель лаборатории гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов КФУ Михаил Варфоломеев.
Как рассказала младший научный сотрудник лаборатории Юлия Чиркова, при добыче нефти на месторождениях получают определенное количество попутного нефтяного газа, который необходимо утилизировать, а не просто сжигать. Но использовать для этого широко известные методы по его сжижению или сдавливанию компрессором невыгодно из-за относительно небольших объемов.
«Гидратный метод легко масштабируется, поэтому с его помощью можно попутный нефтяной газ превращать в газогидраты, транспортировать и использовать в качестве топлива. Это более экологично, чем его сжигать», — отметила она.
Ученая пояснила, что на нефтяном месторождении с помощью специальной установки газ можно перевести в гидрат и спрессовать. Гидратные паллеты затем легко перевозить разными видами транспорта.
Новая технология по ускорению гидратообразования
Михаил Варфоломеев сообщил, что главным недостатком гидратной технологии, затрудняющим ее широкое внедрение, является низкая скорость образования и роста гидратов. Для решения этой проблемы используются промотирующие агенты, способные ускорять этот процесс.
Одна из приоритетных задач ученых лаборатории — поиск химических веществ, ускоряющих перевод газов в конденсированное состояние и позволяющих трансформировать его в гидратную форму в больших количествах.
На сегодняшний день молодым ученым КФУ удалось разработать несколько более эффективных и экологичных по сравнению с широко распространенным сейчас додецилсульфатом натрия (SDS) реагентов для ускорения гидратообразования. Эти промоторы прошли успешные лабораторные испытания.
«Синтезированные нами промоторы (производные аминокислот), в отличие от большинства используемых сейчас, не являются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Дело в том, что большинство ПАВов образуют большое количество пены при диссоциации гидратов — это усложняет их использование. Наши соединения лишены этих недостатков. Кроме того, они превосходят коммерческие ПАВы по эффективности», — рассказал лаборант-исследователь НИЛ гидратных технологий Шамиль Гайнуллин.
Эксперименты в автоклаве высокого давления доказали, что все производные аминокислот значительно улучшают кинетику образования гидрата метана.
«Оптимальные промоторы»
Для ускорения образования газогидратов ученые КФУ впервые предложили использовать эффективный класс карбоксисульфированных поверхностно-активных веществ (CSS). Результаты исследования этих ПАВов они представили в статье, опубликованной в одном из международных журналов.
«Оптимальными промоторами среди карбоксисульфированных ПАВов, с нашей точки зрения, являются реагенты с бутильными и додецильными фрагментами в молекуле. Эксперименты в автоклаве высокого давления показали, что гидрофильно-гидрофобный баланс сильно влияет на их промотирующую активность. С увеличением длины алкильной цепи (увеличением гидрофобности) эффективность их растет до тех пор, пока образец не перестает хорошо растворяться в воде», — объяснил старший научный сотрудник Роман Павельев.
Младший научный сотрудник Абдолреза Фархадиан пояснила, что карбоксисульфированные поверхностно-активные вещества хорошо изучены. Эти вещества нетоксичные, безопасны для человека и животных и быстро разлагаются в окружающей среде.
Сейчас молодые ученые активно работают над повышением эффективности промотирования и снижением пенообразования при диссоциации газогидратов.
О руководителе исследования и молодежной лаборатории
Молодежная лаборатория гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов, руководителем которой является Михаил Варфоломеев, создана в рамках нацпроекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России.
Михаил Варфоломеев — заведующий кафедрой разработки и эксплуатации месторождений трудноизвлекаемых углеводородов ИГиНГТ, руководитель научного направления методов увеличения нефтеотдачи и нефтепромысловой химии НЦМУ «Рациональное освоение жидких углеводородов планеты».
