Актуальность проблемы обусловлена истощением легкодоступных месторождений природного газа. Крупные и доступные источники, открытые десятилетия назад, постепенно исчерпываются. Добывающие компании вынуждены осваивать новые, более сложные регионы — арктический шельф, глубоководные участки морей, удалённые районы Сибири и Дальнего Востока.

При этом до 30% добытого газа сжигается прямо на месте из-за сложностей с его транспортировкой и очисткой. Существующие компактные установки для переработки метана в синтез-газ имеют низкую эффективность — обычно не более 60–75% конверсии, а их эксплуатация связана с высокими затратами.

Ключевая проблема заключается в том, что природный газ, состоящий на 70–98% из метана, часто содержит примеси, требующие очистки. Строительство масштабных очистных комплексов и газопроводов от каждой удалённой скважины экономически нецелесообразно.

Специалисты Пермского Политеха предложили решение — компьютерную модель, которая позволяет оптимизировать параметры установки. Модель учитывает изменение температуры и состава газа вдоль трубы, что помогает рассчитать оптимальную длину реактора.

По результатам расчётов установлено, что при температуре 750°C и расходе газа 0,01 кг/с достаточно реактора длиной 1,2 метра. Увеличение длины не приводит к существенному повышению эффективности, но значительно увеличивает затраты.

Новая модель позволяет достичь 90% эффективности переработки метана. Это даёт возможность создавать компактные и экономичные установки для переработки газа прямо на местах добычи. Полученный синтез-газ можно использовать для генерации электроэнергии или производства жидкого топлива.

Разработка имеет большое значение для газодобывающей отрасли. Она позволяет сократить вредные выбросы в атмосферу, повысить эффективность использования природных ресурсов, создать экономичные энергокомплексы для удалённых регионов, превратить бесполезно сжигаемый газ в ценный продукт.

Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» и опубликовано в сборнике конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Руководителями проекта выступили заведующий кафедрой «Оборудование и автоматизация химических производств» доктор технических наук Евгений Мошев и заведующий учебной лабораторией кафедры Илья Слабоденюк.