Установка для получения метанола

Анализ природоохранной ситуации в угледобывающих регионах в целом обнаруживает отсутствие положительных сдвигов в обеспечении экологической безопасности освоения недр.  Факты свидетельствуют о том, что в горнодобывающих регионах динамика неблагоприятных, экологически опасных событий опережает появление новых знаний об их природе и принятие обществом адекватных защитных мер.

В результате проветривания как действующих, так и ликвидированных шахт в атмосферу Земли выбрасывается большое количество метана, который в целом ухудшает экологическую ситуацию. В тоже время эту проблему можно решать путем введения соответствующих технологий утилизации этого метана и использования результатов утилизации в энергетических целях, тем самым ограждается окружающая среда от вредного воздействия метана, а угледобывающее предприятие получает дополнительную прибыль.

Как разнообразна деятельность  человека, так и широк спектр токсичных газов, выбрасываемых при этом в атмосферу. Прежде всего это оксиды азота (NxOy), которые выбрасываются тепловым электростанциями. Особое внимание сейчас уделяется озонразрушающим газам – диоксиду углерода, закиси азота, метану и фторуглеродам. Выбросы этих газов ограничены в соответствии с Киотским протоколом. В настоящее время стоимость 1 т СО2 при международной торговле выбросами составляет около 10 евро, стоимость 1 т N2O превышает  3 тыс. евро, соотношение стоимости СО2 и СН4 1:21. С учетом этого очистка газовых выбросов от метана и записи азота становится экономически перспективной.

Для удаления метана предлагается окислять его до СО2  и Н2О, с получением тепла. При утилизации метана методом прямого окисления может быть получено спиртовое топливо, в состав которого входят метанол и формальдегид. Процесс производится при умеренных температурах, в результате чего окислы азота в процессе окисления метана не образуются. Учитывая соотношение цен на выбросы метана и углекислого газа, это экономически вполне оправдано.

Одним из озонразрушающих газов является метан. Из всех выбросов метана в атмосферу на долю угольных шахт приходится 10%. При добыче угля часть метана извлекается путем дегазации пластов. Эти выбросы содержат метан с концентрацией от 30 до 70 %. Такой газ может быть использован в стандартном теплоэнергетическом оборудовании. Однако объем его в выбросах угольных шахт составляет всего 15 %. Гораздо сложнее использовать вентиляционные выбросы угольных шахт, которые содержат около 1% метана. Только угольные шахты Кузбасса в России выбрасывают в атмосферу ежегодно около 2 млрд. м3 метана.

С целью реализации требований Киотского протокола можно предложить:

- процесс прямого окисления метана высокой концентрации, осуществляющийся при повышенном давлении и температуре с целью получения спиртового топлива (метанол плюс формальдегид);

- процесс прямого окисления метана с относительно низкой концентрацией, осуществляющийся до конечных продуктов СО2  и Н2О, при относительно низком давлении и повышенной температуре с целью получения тепловой энергии.

Оба процесса являются экологически чистым и исключают выброс в атмосферу метана, оксида углерода и оксидов азота.

Таким образом, конечными продуктами утилизации являются спиртовое топливо, а также тепловая энергия в виде пара и горячей воды.

 
 
 Учитывая объемы метана, выбрасываемые угольными шахтами России, Германии, Китая, Польши, Великобритании, такие установки могут найти спрос на современном рынке оборудования.

Снизить экологический ущерб действующих нефтегазовых промыслов при значительных экономических выгодах для РФ можно достичь утилизацией метаносодержащих газов в метанол – сырье большой промышленной и энергетической важности. При разработке газовых месторождений в районах Севера и вечной мерзлоты метанол необходим для предотвращения гидратообразования в стволах газовых скважин, в технологическом оборудовании и газопроводах из-за сурового климата. Метанол производится в центральных районах и поставляется на Север, с большими затратами. Метанол – токсичный продукт. Производство метанола в местах добычи нефти и газа обеспечит сокращение затрат на производство и транспорт метанола, устранив негативные последствия на биосферу от сжигания значительных количеств газа на  нефтегазопромыслах.

Решить эту проблему можно созданием малотоннажных экономически выгодных производств метанола на основе безкаталитических и энергетически малозатратных технологий, в частности – методом прямого окисления метана кислородом воздуха. Это позволит производить метанол непосредственно на нефтегазовых промыслах. Большинство газовых промыслов допускают большие выбросы газа в атмосферу или сжигают его в факельных установках.

Разработка научных основ создания малотоннажных производств метанола из наличных метаносодержащих газов, особенно на Севере, позволит экономически выгодно, технологически доступно и экологически целесообразно получать необходимые объемы ценного, дорогогостоящего и дефицитного продукта, сократить потери ценного сырья и снизить ущерб окружающей природной среде.

Научная группа в составе Кордона М.Я., к.т.н. Ананьева В.М. и Гравшенковой Е.О. по данной теме провела исследовательскую работу и получила три патента на изобретение и девять патентов на полезную модель.

 

                    

 

 

 

Дата создания: 06.02.2014 19:15
Дата обновления: 10.02.2014 13:54