Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Ученые создали модель для компактных энергокомплексов в Арктике
Метан, основной компонент природного газа, — ценный ресурс для энергетики и промышленности. Его сжигают на электростанциях для генерации электричества и тепла. Легкодоступные месторождения почти истощены, поэтому его добывают на удаленных источниках. Однако не весь газ подходит для транспортировки в городские инфраструктуры. Поэтому его часто сжигают, что наносит двойной ущерб: экологический — из-за выбросов углкислого газа и непрогоревшего метана, чей парниковый эффект в 80 раз сильнее первого. Существующие компактные установки для переработки метана в синтез-газ сталкиваются с низкой эффективностью (обычно не более 60-75% конверсии) и высокими затратами. Ученые Пермского Политеха предложили решение — компьютерную модель, которая рассчитывает параметры установки, позволяя достичь 90% переработки метана и создавать экономичные энергокомплексы для удаленных регионов.
Статья опубликована в сборнике конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030»
Крупные и легкодоступные месторождения газа, открытые десятилетия назад, постепенно истощаются. Их запасов уже недостаточно для покрытия растущих мировых потребностей в энергии. Поэтому добывающие компании вынуждены осваивать новые, более сложные регионы — арктический шельф, глубоководные участки морей, удаленные районы Сибири и Дальнего Востока. Именно там сосредоточены основные неразработанные запасы газа.
Природный газ в основном состоит из метана (на 70-98%). Это ценное топливо для электростанций, заводов и транспорта, но проблема в том, что не весь добытый газ можно доставить потребителям. Он часто содержит примеси, которые необходимо очищать, а строить гигантские очистные комплексы и газопроводы от каждой удаленной скважины невероятно дорого. В итоге до 30% ценного ресурса сжигают прямо на месте. Это не только экономически невыгодно, но и наносит вред климату из-за выбросов CO₂.
– Сейчас проблема решается через создание компактных малотоннажных установок, которые можно разместить прямо у скважины. Их задача — не сжигать газ, а перерабатывать его в более полезные продукты. Ключевой элемент такой установки — химический реактор. По сути, это длинная труба, где метан под высоким давлением и температурой смешивается с водяным паром и пропускается через катализатор — специальное вещество, ускоряющее реакцию в тысячи раз. Весь этот процесс называется конверсией, и в результате получается синтез-газ – смесь водорода и угарного газа. Этот продукт можно использовать для генерации электроэнергии или превращать в жидкое топливо, которое легко транспортировать, – объясняет Евгений Мошев, заведующий кафедрой «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ, доктор технических наук.
В мире подобных малотоннажных установок всего несколько сотен. Это в том числе связано с тем, что несмотря на пользу для экологии и возобновление ресурсов, их маленький размер ограничивает объемы переработки и делает ее нерентабельной. Конверсия метана, то есть то, сколько газа удается переработать, на таких аппаратах обычно составляет всего 60-75%. Перед специалистами стоит задача сделать эти установки эффективнее, чтобы сократить количество сжигаемого ресурса и выбросы углекислого газа в атмосферу.
Повысить эффективность переработки можно за счет увеличения длины реактора и количества катализатора — так у молекул газа будет больше времени и возможностей вступить в реакцию. Однако у этого способа есть серьезный недостаток: реакция требует постоянного нагрева, и в длинном реакторе температура распределяется неравномерно — в начале она высокая, а ближе к концу сильно падает. Из-за этого катализатор на выходе перестает работать, и установка становится нестабильной.
Чтобы решить эту проблему, ученые Пермского Политеха создали точную компьютерную модель такой установки, которая показывает, как меняются температура и состав газа вдоль трубы. Это позволило рассчитать оптимальную длину реактора, при которой катализатор работает максимально эффективно без перерасхода энергии и материалов.
– Для расчета мы взяли минимальную температуру, при которой метан вступает в реакцию, но не требует избыточных энергозатрат, и допустимый объем газа, который можно подать в компактный реактор. Модель показала, что при 750°C и расходе газа 0,01 кг/с достаточно реактора длиной 1,2 метра. Увеличение длины привело бы к росту капитальных и эксплуатационных затрат без существенного повышения эффективности, – комментирует Илья Слабоденюк, заведующий учебной лабораторией кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ.
Разработка ученых Пермского Политеха решает ключевую проблему энергетики и экологии — утилизацию попутного нефтяного газа, который сегодня массово сжигается на удаленных месторождениях. Предложенная учеными компьютерная модель позволяет создавать компактные и экономичные установки для переработки метана с эффективностью в 90%. Это дает практическую пользу добывающим компаниям, работающим в труднодоступных регионах (Арктика, шельф, Сибирь), позволяя превращать бесполезно сжигаемый газ в ценный синтез-гас для генерации энергии или производства жидкого топлива прямо на месте. Таким образом, разработка вносит прямой вклад в сокращение вредных выбросов и повышение ресурсоэффективности всей газодобывающей отрасли.
Telegram 
Дзен 
VK Для разрыва связи между молекулами водорода понадобились золото, титан и ультрафиолетовое излучение. Полученный водород ученые использовали для преобразования углекислого газа в этилен.
Анализ спектра далекой галактики ADFS-KMTDOG-102, ранее изученной с помощью телескопа «Джемини-Юг», показал, что «маленькие красные точки» (Little Red Dots, LRDs) — крошечные и скрытые в пыли галактики — могут оказаться предшественниками так называемых голубых запыленных галактик (Blue Dust-Obscured Galaxies, BlueDOGs), которые возникли в эпоху «космического полудня».
Вымирания крупных таксономических групп, таких как роды, за последние 500 лет оказались редкими и локализованными. Это говорит о том, что современный кризис биоразнообразия еще не достиг масштабов глобальной катастрофы, сравнимой с массовыми вымираниями прошлого.
В астрономии размер имеет большое значение: от диаметра главного зеркала телескопа напрямую зависит его разрешающая способность. Если на Земле габариты научных инструментов ограничены скорее бюджетами их строителей, то для космических телескопов мы достигли технологического предела. Что-то сложнее и крупнее «Джеймса Уэбба» построить фактически невозможно, по крайней мере, в ближайшие десятилетия. А для получения прямых изображений землеподобных экзопланет нужно зеркало в 10 раз крупнее. Но американские инженеры и астрономы нашли любопытное геометрическое решение этой проблемы.
В марсианских Долинах Маринера последние полтора десятка лет наблюдают вещество, которое лишь недавно удалось идентифицировать. Как выяснилось, это минерал, для возникновения которого нужны в том числе вода, кислород и температура от плюс 100 градусов Цельсия.
В данных космического телескопа «Джеймса Уэбба» ученые обнаружили объект, который может оказаться галактикой, сформировавшейся всего через 90 миллионов лет после Большого взрыва. Если открытие подтвердится, она станет абсолютным рекордсменом, побив рекорд предыдущего чемпиона почти на 200 миллионов лет. Однако исследователи осторожны — загадочный сигнал может иметь и другое, не менее интересное объяснение.
Недавнее появление в Солнечной системе межзвездного объекта 3I/ATLAS вызвало новую волну обсуждения вопроса о том, как отличить комету или астероид от внеземного космического корабля либо другого артефакта, не созданного человечеством. Астрономы рассказали, что у искусственного объекта могут быть четыре характерные особенности.
Влияет ли формат знакомства на качество последующих романтических отношений в паре? Научные данные на этот счет разнятся. Новое исследование по вопросу представила группа психологов из Польши, Австралии и Великобритании. В попытке понять, при каком сценарии удовлетворенность отношениями выше, а любовь крепче — когда двое нашли друг друга в Сети или познакомились в жизни, — ученые опросили свыше 6000 тысяч человек из разных стран.
Астрономы подсчитали, что с поверхности летящего по Солнечной системе межзвездного объекта 3I/ATLAS каждую секунду испаряется около 40 килограммов водяного льда. Такую сильную кометную активность он проявил, будучи в три с половиной раза дальше Земли от Солнца. По мнению ученых, это довольно необычно.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно