Ученые Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ синтезировали новое поверхностно-активное вещество, содержащее сульфонатные, амидные и карбоксильные группы (SSAC). Данное вещество используется в качестве промотора процесса гидратообразования. Исследование проходило на базе молодежной лаборатории гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ.

На сегодняшний день один из самых перспективных методов хранения и транспортировки природного газа – это превратить его в газовый гидрат. Данное твердое кристаллическое вещество внешне напоминает лед. Один объем гидрата может вместить до 170 объемов газа, что наглядно подтверждает перспективность заявленного метода. Он является альтернативой технологиям сжиженного природного газа и трубопроводного транспорта. При этом «твердый газ» может быть применен при более мягких условиях, чем СПГ. Особенно данная технология интересна для регионов со сложными климатическими условиями, где как раз очень сложно и дорого строить трубопроводы. Еще одно достоинство – это самая безопасная из всех технологий хранения и транспортировки газа.

В одном из последних исследований ученым Казанского университета удалось существенно ускорить образование газовых гидратов. Промотор SSAC был синтезирован путем объединения химических свойств двух наиболее эффективных групп ускорителей аминокислот и сульфированных ПАВ (например, додецилсульфата натрия (SDS)), что принципиально отличает его от существующих реагентов. В отличие от известных аналогов, новый промотор не образует большое количество пены при распаде гидратов. Реагент успешно прошел лабораторные испытания. Подробности исследования опубликованы в Applied Energy.

«Высокоэффективный промотор гидратообразования может либо создавать более мягкие условия реакции, либо ускорять скорость образования гидрата. В нашем исследовании, посвященном кинетическим промоторам гидратообразования, мы отметили, что эти типы промоторов усиливают кинетику гидратообразования, способствуя взаимодействию между молекулами газа и воды. Эффективность промоторов оценивается не только по увеличению скорости и сокращению времени образования гидрата, но и по таким факторам, как расход газа, емкость хранения при низких концентрациях и способность обратно выделять газ без образования пены», – сообщила инженер-проектировщик НИЛ Гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов Института геологии и нефтегазовых технологий КФУ, младший научный сотрудник молодежной лаборатории Садех Элахе.

Дизайн нового промотора основан на анализе предыдущих исследований кинетических промоторов гидратообразования в сочетании с опытом ученых КФУ в области синтеза.

«Создание каждого нового соединения часто связано с большим количеством проб и ошибок, однако нам посчастливилось достичь действительно уникальных результатов», – подчеркнула исследовательница.

Приоритетной задачей данной научной работы является разработка кинетического промотора гидратообразования, который должен превзойти известные коммерческие промоторы, такие как додецилсульфат натрия (SDS). Следующим этапом исследования станет выход разработки в промышленные масштабы.

«Синтезированный промотор является первым, отвечающим всем необходимым критериям: относительно простой синтез, превосходные кинетические характеристики, процесс диссоциации без пены и, самое важное – высокая эффективность по конверсии газа в гидрат при очень низких концентрациях, что существенно снижает затраты на применение химических реагентов. Теперь мы планируем детальнее проработать технологическое использование нового промотора под условия определенных месторождений», – сообщил руководитель лаборатории Михаил Варфоломеев.  

По мнению ученых, данная разработка станет основой для создания последующих, инновационных и эффективных альтернатив в области изучения гидратообразования для решения практических задач энергетики и нефтегазовой отрасли.

Для справки.

Молодежная лаборатория гидратных технологий утилизации и хранения парниковых газов, руководителем которой является Михаил Варфоломеев, создана в рамках нацпроекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России.