Оригинальные технологии, положенные в основу разработки оборудования по утилизации попутных нефтяных газов, основаны на методах:

— высокотемпературной пароводяной газификации (или пиролиза) исходного сырья и последующего синтеза синтетических углеводородов с заданными свойствами в среде жидких теплоносителей (расплавах неорганических и органических соединений);

—  разделения углеводородов путем компрессии и низкотемпературной конденсации с использованием холода от изоэнтропийного процесса расширения в волновом детандере-компрессоре и парокомпрессионного цикла на смешанном хладоагенте.

Предложенное техническое решение можно использовать и для утилизации других отходов. Потенциальные потребители разработанного оборудования.

• Нефтегазодобьтающие предприятия.
На нефтяных скважинах попутный газ обычно сжигают на факеле. Как правило, эти объекты расположены достаточно далеко от газовых магистралей и населенных пунктов, а объем сжигаемого газа незначителен по сравнению с общей добычей. Это делает невыгодным транспортировку попутного газа к ближайшему магистральному трубопроводу или его сжигание в газопаротурбинной установке с выработкой тепла и электроэнергии, поскольку затраты на строительство и эксплуатацию специальных газопроводов, теплоэлектростанций, ЛЭП и сопутствующей инфраструктуры не окупаются. Введенные в соответствии с Киотским протоколом штрафы за сжигание газа резко снижают экономические показатели процесса добычи.

Применение предлагаемого оборудования позволит переработать попутные газы в жидкие углеводороды и направить их в транспортный нефтепровод нефтепромысла, что в зависимости от объема повысит рентабельность добычи на 5—7 %.

• Нефтегазоперерабатывающие предприятия.
Физические свойства слаботекучих отходов крекинг-процесса и перегонки нефти не позволяют использовать их в энергетике и нефтехимии. Обезвреживание путем сжигания невозможно, размещение в окружающей среде экономически невыгодно из-за высокой стоимости очистных сооружений и отчуждения больших территорий. На наш взгляд, предложенная технология наиболее приемлема для утилизации таких отходов.

• Угледобывающие предприятия.
С использованием предлагаемого оборудования шахтный метан можно переработать в жидкие углеводороды.

• Маслоэкстракционные заводы.
При производстве растительного масла образуется около 1,5—3 % смолообразных отходов, не поддающихся сжиганию и дальнейшей переработке. Как правило, их размещают на полигонах, откуда в окружающую среду попадают токсичные вещества. Это влечет за собой штрафы и, как следствие, увеличение себестоимости основной продукции. И здесь наши разработки могут решить проблему.

• Предприятия пищевой промышленности и агропромышленного комплекса (заводы по производству сахара, спирта, пива, молочных продуктов, дрожжей и т. д.).
Влажный жом сахарной свеклы, дрожжевые остатки, продукты жизнедеятельности дрожжевых культур невозможно сжечь без предварительной осушки или разместить на полигоне без обработки в очистных сооружениях, что требует больших экономических затрат. Для утилизации таких отходов предложенные нами технические решения существенно эффективнее.

Получение синтез-газа происходит при введении непосредственно в объем высокотемпературного расплава (жидкого теплоносителя) специально подготовленного сырья и его удержание под зеркалом расплава до полной газификации (пиролиза).

Большая скорость и полнота газификации (пиролиза) обеспечиваются комплексным воздействием на органические соединения следующих факторов:

— высокие температуры 950—1 000 °С;

— эффективный перенос тепла теплоносителем (расплавом) к органическим соединениям;

— действие специально подобранных катализаторов, вызывающих образование в расплавах активных ионных пар, которые многократно ускоряют разрыв молекулярных связей органических соединений;

— развитие во всем рабочем объеме реактора микроразрядных процессов, сопровождающихся микроплазменным и кавитационным эффектами с образованием зон сверхвысоких температур и давлений на границах разрядов;

— удержание сырья под зеркалом расплава, его максимально эффективное перемешивание и распределение по всему объему рабочей зоны реактора за счет его формы и специальных газодинамических устройств;

— непосредственный подвод тепла в систему от погруженных в расплав специальных горе-лочных устройств.

Перечисленные преимущества выгодно отличают предлагаемый метод от существующих, в которых условия теплопереноса намного хуже, а ионно-каталитические, кавитационные и другие эффекты отсутствуют.

Наши разработки дают возможность:

— в несколько раз сократить габариты реакторов и значительно уменьшить капитальные вложения;

— снизить тепловые потери, соответственно, сократить энергопотребление и обеспечить безусловный положительный тепловой баланс;

— применить в качестве основного конструктивного материала реактора пиролиза — газификации жаропрочные стали и сплавы без внутренних малостойких теплозащитных покрытий и перекладываемых футеровок, что обеспечивает эксплуатацию в течение не менее 70 000 ч.

Достоинства разработанной технологии позволяют проектировать и изготавливать экономически рентабельные промышленные установки.

Для расчета материального баланса в качестве сырья выбраны бурый уголь и попутный нефтяной газ. Исходные данные и результаты показаны в табл. 1—3.

Таблица 1

                                                                                        * Синтетическое жидкое топливо.