Проект нацелен на повышение эффективности разделения и очистки природного и/или попутного газа, которое основано на комбинировании двух методов, различных по своей физико-химической природе. С одной стороны это газогидратная кристаллизация, базирующаяся на энергии адсорбции газовых молекул в кристаллические решетки, состоящие из воды, а с другой стороны – мембранная технология, основанная на механизме растворения-диффузии, в результате которой молекулы газа проходят через мембрану с разной скоростью, в зависимости от их проницаемостей.Методы мембранного газоразделения, обладающие низким уровнем энергопотребления, высокой промышленной и экологической безопасностью, находят все более широкой применение. поэтому предлагаемый к поддержке проект направлен на осуществление разработки гибридной и/или совмещенной технологической схемы, сочетающей газогидратную кристаллизацию и мембранное газоразделение. А именно, первичное разделение газовой смеси планируется осуществлять на гибридном газогидратно-мембранном блоке, а дальнейшее разделение потоков будет осуществляться следующим каскадом газогидратно-мембранных блоков, а окончательную очистку потока метана предполагается осуществлять с помощью гибридного метода – мембранно-абсорбционного газоразделение. Этот подход, сочетающий абсорбцию примесных компонентов в слое жидкости и их последующее удаление через мембрану, за счет гибридного подхода обеспечит высокую степень выделения целевого компонента – метана и требуемую чистоту этого компонента.
В предлагаемом решении блоки сепарации и адсорбционной очистки традиционной технологической схемы переработки природного и попутного газа заменяются на альтернативный блок, который позволяет осуществлять эти этапы разделения в едином массообменном аппарате, что поможет улучшить масштабируемость установки, а также к уменьшению стадий процесса переработки.
Необходимость проведения НИР обусловлена повышением степени извлечения и чистоты ценных компонентов из природного и попутного газов, которые будут достигаться в едином массообменном аппарате.
В ходе процесса получают такие целевые компоненты, как, например, этан, из которого производят этилен. Этилен является основой для этилового спирта, этиленгликоля, глицерина, которые являются продуктами крупного химического производства.
Метан используют в качестве топлива, которое выделяет меньше углекислого газа, чем другие виды углеводородного топлива, а также как компонент химических реакций для получения сероуглерода, формальдегида.
Диоксид углерода находит применение в сельском хозяйстве как способ удобрения, необходим в фармацевтике для создания инертной среды для синтезов, также используется в качестве консерванта.
Использование сероводорода необходимо для получения серной кислоты, элементной серы и сульфидов.
На базе лаборатории ННГУ уже имеются хроматограф, а также хроматомасс-спектрометр для определения состава газовой смеси, регуляторы расхода газов, вакуумный насос и главный модуль газогидратной кристаллизации, который использовался для газогидратной кристаллизации. В ходе НИОКР в него будет встроен мембранный модуль для исследования разделения природного и/или попутного газа с помощью не только газогидратной кристаллизации, но и мембранной технологии.

Главный модуль – газогидратный кристаллизатор выполнен из нержавеющей стали. Охлаждение газогидратного кристаллизатора осуществляется теплообменником по принципу «труба в трубе, подача хладагента осуществляется за счет холодильных машин (аммиачных или фреоновых)
В верхней части реактора расположена мембрана коммерчески доступная и соответствующая параметрам нашего разделения, имеющая хорошую селективность по компонентам природного газа, которая разделяет модуль на области с повышенным и пониженным давлениями. В нижней части массообменного аппарата расположена вода, которая участвует в газогидратообразовании.
В свободный объем массообменного аппарата подается газовая смесь под давлением. Компоненты с наименьшим давлением диссоциации переходят в газогидратную фазу. Перепад давлений создаёт движущую силу, которая обусловливает переход некоторых газов с наибольшей газопроницаемостью через мембрану. Извлечение этих компонентов из реактора производят с помощью вакуум-компрессора.
Компоненты смеси, которые не перешли в газогидратную фазу и не прошли через мембрану, выходят из массообменного аппарата и могут проходить на дальнейшие стадии переработки и очистки.

На страницу проекта