Технология получения углеродных наноматериалов методом пиролиза

Процессы добычи и подготовки нефти сопряжены с образованием смеси различных углеводородных газов, иначе называемых попутным нефтяным газом (ПНГ). Сегодня большая часть получаемого ПНГ сжигается, нанося ущерб окружающей природной среде, либо используется в качестве энергообеспечения технологического оборудования. В то же время ПНГ можно использовать в качестве ценного сырья с целью получения различных химических веществ. В статье рассмотрены существующие на сегодняшний день методы утилизации ПНГ, предложен относительно простой и экологичный пиролизный метод. Проведен сравнительный анализ способов перемешивания сырья, в результате которого выявлено, что наиболее рациональными считаются механический и вибрационный способы. Представлена экспериментальная установка переработки нефтяного попутного газа методом пиролиза. Приведены результаты экспериментальных исследований получения углеродных волокнистых наноматериалов и водорода. В качестве исходного сырья использовался газ (CH4), полученный путем утилизации углеводородсодержащих отходов (нефтешламов). Средний выход целевых продуктов составил 81 л/ч — для водорода и 325,5 г/ч — для нановолокнистого углерода.

1. Баскаев, К. Чемодан без ручки / К. Баскаев. - Текст : непосредственный // Нефть России. - 2011. - № 1. - С. 56-59.

2. Агауров, С. Ю. Нетрадиционная утилизация ПНГ. Переработка попутного газа в естественные компоненты нефти / С. Ю. Агауров, Ю. Л. Гунбин. - Текст : электронный // Деловой журнал «Neftegaz. ru». - 2018. - № 4. - URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/pererabotka/521880-netraditsionnaya-utilizatsiya-png-pererabotka-poputnogo-gaza-v-estestvennye-komponenty-nefti/.

3. Vorobev, A. Associated Petroleum Gas Flaring: The Problem and Possible Solution / A. Vorobev, E. Shchesnyak. - DOI 10.1007/978-3-030-22974-0_55. Direct text // 14th International Congress for Applied Mineralogy (ICAM2019). - 2019. - P. 227-230.

4. New Potentialities for Utilization of Associated Petroleum Gases in Power Generation and Chemicals Production / V. S. Arutyunov, V. I. Savchenko, I. Sedov [et al.]. -DOI 10.18321/ectj662. Direct text // Eurasian Chemico-Technological Journal. - 2017. - Issue 19(3). - P. 265-271.

5. Андрейкина, Л. В. Состав, свойства и переработка попутных газов нефтяных месторождений Западной Сибири : специальность 02.00.13 «Нефтехимия», 07.00.10 «История науки и техники» : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Андрейкина Людмила Васильевна. - Уфа, 2005. - 21 с. - Текст : непосредственный.

6. Книжников, А. Проблемы и перспективы использования нефтяного попутного газа в России / А. Книжников, Н. Пусенкова. - Текст : непосредственный // Ежегодный обзор проблемы в рамках проекта «Экология и Энергетика. Международный контекст». - Москва, 2009. - Выпуск 1. - 28 с.

7. Загрязнение окружающей среды при сжигании попутного нефтяного газа на территории нефтедобывающих предприятий / Л. К. Алтунина, Л. И. Сваровская, И. Г. Ященко, М. Н. Алексеева. - Текст : непосредственный // Химия в интересах устойчивого развития. -2014. - № 22. - С. 217-222.

8. Книжников, А. Ю. Проблемы и перспективы использования попутного нефтяного газа в России / А. Ю. Книжников, А. М. Ильин. — Москва : Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2017. - 32 c. - URL: https://www.iprbookshop.ru/97448.html. - Текст : электронный.

9. Федяева, И.М. Оценка эффективности способов переработки попутных нефтяных газов месторождений Западной Сибири / И. М. Федяева, А. А. Новиков. - Текст : непосредственный // Вестник Югорского государственного университета. 2010. - № 4(19). -С. 73-80.

10. Chapter Seven - Biogas upgrading / L. Xie, J. Xu, Y. Zhang, Y. He. - DOI 10.1016/bs.aibe.2020.04.006. - Direct text // Advances in Bioenergy. - 2020. - Vol. 5. -P. 309-344.

11. Bart, J. C. J. Evolution of biodiesel and alternative diesel fuels / J. C. J. Bart, N. Palmeri, S. Cavallaro. - DOI 10.1533/9781845697761.713. - Direct text // Biodiesel Science and Technology. - 2010. - P. 713-782.

12. Получение углеродных наноматериалов с использованием пористого оксида алюминия как темплата / О. К. Красильникова, А. С. Погосян, Н. В. Серебрякова [и др.]. -Текст : непосредственный // Физикохимия поверхности и защита материалов. - 2008. - T. 44, № 4. - С. 389-394.

13. Sengupa, J. Application of carbon nanomaterials in the electronic industry. Handbook of Nanomaterials for Manufacturing Applications. Micro and Nano Technologies / J. Sengupa. DOI: 10.1016/B978-0-12-821381-0.00017-X. - Direct text. - Elsevier. - 2020. - P. 421-450.

14. Zaytseva, O. Carbon nanomaterials : production, impact on plant development, agricultural and environmental applications / O. Zaytseva, G. Neunmann. - DOI 10.1186/s40538-016-0070-8. - Direct text // Chemical and Biological Technologies in Agriculture. - 2016. - Issue 17. -P. 26.

15. Богданов, Ю. В. Моделирование динамики ротора электрошпинделя на магнитных подшипниках / Ю. В. Богданов, А. М. Гуськов. - DOI 10.7463/0115.0753146. - Текст: непосредственный // Наука и образование. - 2015. - № 1. - С. 201-220.

16. Берлин, А. Я. Техника лабораторной работы в органической химии / А. Я. Берлин. -Москва - Ленинград, 1952. - 287 с. - Текст : непосредственный.

17. Патент на полезную модель № 185231 U1 Российская Федерация, МПК C01B 3/28, C01B 32/162, B82B 3/00. Реактор для переработки углеводородов с получением водорода и нановолокнистого углерода : № 2018127269 : заявл. 24.07.2018 : опубл. 27.11.2018 / Корнеев А. Е., Соловьев Е. А., Петровский Э. А.; заявитель Сибирский федеральный университет. - 9 с. - Текст : непосредственный.

18. Petrovsky, E. A., Study of pyrolysis of oil sludge / E. A. Petrovsky, O. A. Kolenchukov, E. A. Solovyev. - Direct text // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. -2019. - Vol. 537. - P. [1-5].

19. Коленчуков, О. А. Разработка технологических энергосберегающих система на основе пиролизных реакторов / О. А. Коленчуков, Э. А. Петровский. - DOI 10.17122/ngdelo-2020-1-130-136. - Текст: непосредственный // Нефтегазовое дело. - 2020. - Т. 18, № 1. -С. 130-136.

20. Патент № 2312059 C1 Российская Федерация, МПК C01B 3/26, B01J 23/72, B01J 23/755. Способ получения водорода и нановолокнистого углерода : № 2006110780/15 : заявл. 03.04.2006 : опубл. 10.12.2007 / Соловьев Е. А., Кувшинов Д. Г., Ермаков Д. Ю., Кувшинов Г. Г.; заявитель Институт катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирский государственный технический университет. -8 с. - Текст : непосредственный

21. Патент № 2462293 C1 Российская Федерация, МПК B01D 53/00, C01B 3/26, B82B 3/00. Способ получения нановолокнистого углеродного материала и водорода : № 2011100755/05 : заявл. 12.01.2011 : опубл. 27.09.2012 / Ананьев И. В., Варфоломеева А. С., Кувшинов Г. Г. [и др.] ; заявитель Новосибирский государственный технический университет. - 9 с. - Текст : непосредственный.

22. Наноструктурированные углеродные материалы в катализе и адсорбции / В. А. Лихолобов, В. Ф. Суровикин, М. С. Плаксин [и др.]. - Текст : непосредственный // Катализ в промышленности. - 2008. - С. 63-68.