В России добыча нефти и газа сопровождается одной из самых острых проблем отрасли — дефицитом доступного метанола на промыслах. Это вещество действует как растворитель, поэтому необходимо почти на каждом этапе процесса добычи углеводородов: его используют, например, для предотвращения образования гидратов — ледоподобных кристаллов из газа и воды — в трубопроводах и стволах скважин. Борьба с гидратообразованием повышает безопасность извлечения и транспортировки продуктов добычи. Но чем дальше месторождение от централизованных производств метанола, тем дороже обходится его доставка. Перевозка требует специальных условий, строительство складов для хранения сезонных запасов — значительных вложений, а любая задержка поставок чревата остановкой работ и потерями для компаний. Проблему усугубляют и новые экологические стандарты. Государство все жестче регулирует факельное сжигание газового сырья — попутный нефтяной газ, низконапорный природный газ, шахтный метан, требуя его переработки и сокращения углеродного следа предприятий. Однако существующие промышленные комплексы производства метанола слишком дороги и громоздки, чтобы размещать их на небольших и удаленных месторождениях. В результате компании оказываются перед выбором: либо тратить огромные средства на логистику, попутно нарушая экологические требования, что связано с уплатой штрафов и общественным давлением. Ученые Пермского Политеха разрабатывают компактный блочно-модульный комплекс, способный рентабельно производить метанол прямо на месте добычи. Себестоимость подобного производства в пересчете на единицу продукции сравнима с действующими крупнотоннажными предприятиями, однако конечная цена метанола, производимого на месторождении из собственного сырья для потребителя-недропользователя в 3-4 раза ниже по сравнению с закупаемым на бирже напрямую у крупного производителя. Кратный рост цены происходит из-за сложностей логистики и хранения.
На одну из частей разработки получен патент. Проект «Технология малотоннажного синтеза метанола из природного газа» выиграл грант конкурса, который проводился в ПНИПУ в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Предложенная идея ученых объединяет экономическую эффективность и экологичность. Разработка направлена на создание блочно-модульного комплекса, в основе которого — универсальные химические реакторы с малогабаритными радиальными элементами.
— В отличие от крупных заводов, которые требуют сложной и крайне дорогой инфраструктуры — парогенераторов, систем водоподготовки, воздухоразделительных установок — новая система обходится без этих дорогостоящих узлов. Благодаря чему комплекс остается компактным, простым в эксплуатации и доступным по цене. При этом он способен вырабатывать до 40 тысяч тонн метанола в год, что делает технологию применимой не только для крупных, но и для малых месторождений. Производимый метанол может использоваться как для собственных нужд предприятий, так и для реализации на локальном рынке, обеспечивая регион дополнительным источником дохода, — комментирует участник проекта, заместитель директора Центра трансфера технологий по работе с индустриальными партнерами ПНИПУ Вадим Котов.
Особенно важно, что новый класс аппаратов, разрабатываемых командой проекта, не ограничивается только выпуском метанола. Универсальность реакторов позволяет получать широкий ассортимент продуктов газохимии.
— Это означает, что предприятия смогут адаптировать производство под конкретные потребности, будь то сырье для дальнейшей химической переработки или материалы для внутреннего использования. Такой подход открывает путь к созданию небольших, но высокоэффективных производств, способных снизить зависимость добывающий предприятий от крупных централизованных заводов и сделать переработку газа более гибкой, — рассказывает руководитель проекта, доцент кафедры оборудования и автоматизации химических производств, кандидат технических наук Александр Кондрашов.
Сегодня проект достиг уровня технологической готовности УГТ4, что подтверждает его практическую состоятельность. Это означает, что разработка уже прошла стадию лабораторных экспериментов и доказала возможность стабильной работы в условиях, приближенных к реальным. Следующим шагом станет создание опытно-промышленного образца производительностью до тысячи тонн метанола в год. После отработки технологии пилотный модуль можно будет масштабировать до 40 тысяч тонн продукции в год, а значит, сделать решение массовым и доступным для десятков российских предприятий.
Таким образом, новая технология решает сразу несколько проблем. Во-первых, она снижает зависимость нефтегазовой отрасли от поставок метанола в удаленные районы со сложным климатом и слабо развитой инфраструктурой и сокращает логистические издержки добывающих компаний. Во-вторых, она помогает выполнять экологические нормы, превращая попутный нефтяной газ и низконапорный природный газ из отходов в ценное сырье. В-третьих, она делает переработку доступной даже для небольших месторождений, обеспечивая равные условия развития для разных регионов.