Ответ на пост «Метан из воздуха»
Скорее некроответ на некропост.
Рассчитываем энергетический баланс процесса Фишера – Тропша при получении углекислого газа из воздуха, а водорода электролизом из воды.
СО2 + 2Н2 = СН4 + 2О2.
Из формулы реакции видно, что для ее воспроизведения потребуется 1 объем СО2 и 2 объема Н2
Для простоты расчетов возьмем 1 моль СО2 и 2 моля Н2.
Расчет энергетического баланса проведем исходя из самых суровых условий, с небольшим избытком энергопотребления (спишем на потери).
Подогреваем входящий воздух с – 60°С ДО +25°С.
Так как содержание углекислого газа в атмосфере составляет всего 0,03%, то для того, чтобы собрать 1 моль СО2, через абсорбер нужно прогнать и нагреть до +25°С 3340 моль воздуха. То есть нагреваем на 85°С.
Теплоемкость воздуха составляет 1030 дж/кг.
Средняя молярная масса = 28,98г/моль.
Отсюда ((28,98 * 3340) / 1000) * 1030 * 85 = 8 474 244,66 джоулей. Округлим до 8 500 000 джоулей.
В принципе, на этом моменте можно уже прекратить остальные расчеты, но я все же продолжу.
Ловим углекислый газ из атмосферы. Для этого используем DAC-сорбенты, например, моноэтаноламин (МЕА). Его преимущество в том, что десорбция происходит при нагреве всего до 110°С.
Для данного вещества константа сорбции углекислого газа составляет 0,4 моль газа на 1 моль моноэтаноламина, при +25°С и 1 атмосфере давления. («Chemical Engineering Journal» 2016 год»)
Чтобы абсорбироввать его потребуется 2,5 моль МЕА, при +25. Так как молярная масса МЕА = 61,08г/моль, вес МЕА составит 152,7 граммов.
Десорбция углекислогогаза.
Так как процесс десорбции происходит при нагреве до 110 С, рассчитаем, сколько на это будет затрачено энергии. Нужно нагреть МЕА с + 25°С до +110°С.То есть на 85°С.
молярная масса МЕА = 61,08г/моль
Удельная теплоемкость = 2,44 дж/г.
Отсюда: 61,08 * 2,44 * 2,5 * 85 = 31 669,98 джоуля. Округлим до 32 000 джоулей.
Подогрев воды.
Предположим, что вода приходит с температурой +1°С. Нужно нагреть ее до +25°С.
1 моль воды имеет массу 18,01528 г / моль.
Теплоемкость воды = 4200 дж/кг.
Отсюда: 18,01528 / 1000 * 4200 * 24 = 1815,940 джоулей. Округлим до 2 000 джоулей.
Электролиз воды.
Электролиз будем проводить в щелочном электролизере.
При электролизе 1 моля воды, мы получаем 2 моля водорода и 1 моль кислорода.
Так как энергия Гиббса при +25°С = 237,24кДж/моль, а КПД электролизера примерно 70%, то затраченная на электролиз энергия примерно составит около 241 000 джоулей. Округлим до 250 000 джоулей.
Теперь, для запуска процесса Фишера – Тропша, нужно нагреть водород и углекислый газ до температуры +250°С.
Рассчитаем, сколько энергии потребуется на это.
Углекислый газ
Догреваем от температуры 110°С, то есть на 140°С.
Молярная масса 44.01г/моль.
Удельная теплоемкость 849 дж/кг.
Отсюда 1 / 1000 * 44,01 * 849 * 140 = 5231,0286 джоулей. Округлим до 5300 джоулей.
Водород
Догреваем от + 25°С до + 250°С, то есть на 225°С.
Молярная масса 1,00811 г/моль.
Удельная теплоемкость 14304 дж/кг.
Отсюда 1 / 1000 * 1,00811 * 14304 * 225 = 3677,101 джоулей. Округлим до 3700 джоулей.
В ходе реакции на никелевом катализаторе образуется 1 моль метана и 1 моль кислорода.
Расходы:
Подогрев воздуха = 8 500 000 джоулей
Десорбция 1 моль углекислого газа = 32 000 джоулей.
Подогрев воды = 2 000 джоулей.
Получение 2 моль водорода = 250 000 джоулей.
Нагрев углекислого газа до температуры реакции = 5300 джоулей
Нагрев водорода до температуры реакции = 3700 джоулей
Итого Расходы: 8 793 000 джоулей. Из них 250 000 джоулей электрической энергии и 8 643 000 джоулей тепловой.
Итого доходы:
При полном сгорании 1 моль метана получим 803 200 джоулей тепловой энергии.
Выводы:
Как можно заметить, чуда не произошло. Разница между приходом энергии и ее расходом десятикратная, не в пользу прихода. Это ставит под вопрос целесообразность использования таких установок в зимнее время. Большая часть энергии тратится на подогрев гигантских объемов воздуха, из которого сорбируется углекислый газ.
В летнее время энергобаланс работы такой установки положителен, но в расчетах не учтена экономическая составляющая.
Так, например, стоимость кобальтового или никель-железного катализатора, используемого в реакторе, может оказаться довольно высокой.
Также, в процессе электролиза, используется дистиллированная вода и электролит (например, КОН), который также немого расходуется. Не учтена стоимость водоподготовки, а также осушения и фильтрации газов после электролизера.
Не учтена стоимость моноэтаноламина и срок его использования до начала деградации.
Все эти факторы могут привести к тому, что даже в летнее время, стоимость замены расходников не покроется стоимостью произведенной тепловой, или электрической энергии.
З.Ы.
Сам не химик. Скорее просто любитель)
Все данные подсказал мне великий Гугл и жена его Википедия.
Надеюсь, настоящие химики подскажут, если я где – то ошибся.
Выход метана в реакторе принял за 100%, т.к. нашел информацию что на никель - железном катализаторе составляет 99,8%, правда при 300°С.
Если что, моль вот:
Пермские специалисты улучшили жидкость для изоляции нефтяных и газовых скважин
Ученые Пермского политеха совместно со специалистами «Лукойл-Инжиниринг» разработали улучшенный состав для изоляции нефтяных и газовых скважин. Он способен эффективно работать в сложных породах, где есть карстовые полости и каверны и существует риск серьезного поглощения ими бурового раствора.
Как пишут авторы разработки в научном журнале «Записки горного института», улучшенный состав представляет собой сложную смесь оксидов, карбонатов, сульфатов магния и кальция и полимера из группы гептополисахаридов, к которой относится, например, гиалуроновая кислота — один из важнейших компонентов межклеточного вещества тканей животных и человека. Взаимодействуя с остальными реагентами, полимер «сшивается», добавляя составу структурной прочности.
«Состав после начала сшивки становится устойчивым к размыву в процессе его закачки в пласт, не подвержен разбавлению даже в условиях движения пластовых вод, — отмечается в статье. — Загрязнение состава скважинными или пластовыми жидкостями не влияет на процесс набора прочности, в том числе в условиях сероводородной агрессии. Устойчивость подтверждена лабораторными исследованиями в различных средах. По результатам исследований сделан вывод, что сшивка полимера внутри тампонажного состава делает состав неразмываемым».
«Сшивка» состава занимает в среднем 20 минут, по истечении которых он превращается в упругий гель, устойчивый к повышенным нагрузкам. До этого состав остается текучим, что позволяет закачивать его в скважину без существенных энергозатрат.
В настоящее время разработка готовится к опытно-промысловым испытаниям.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Во Вьетнаме открыли два новых нефтегазовых месторождения
Шельфовое месторождение во Вьетнаме. Фото нефтяной компании PetroVietnam
Государственная нефтяная компания Вьетнама PetroVietnam объявила об открытии двух новых шельфовых месторождений нефти и газа с начальными запасами более 100 млн баррелей.
Месторождение «Ронг», расположенное на юго-востоке страны, по оценке специалистов имеет запасы в 16,5 миллиона баррелей сырой нефти. «Ронг» эксплуатируется совместным вьетнамско-российским (бывшим вьетнамско-советским) предприятием Vietsovpetro. За более чем 40 лет деятельности его специалисты открыли шесть месторождений, расположенных в принадлежащей Вьетнаму шельфовой части Южно-Китайского моря.
Предварительный объем залежей второго открытого месторождения — «Бунга Астер» — оценивается в 84 миллиона баррелей. Добыча на «Бунга Астер» началась 5 мая 2024 года. Первая введенная в эксплуатацию скважина показала начальный уровень добычи около 2100 баррелей в сутки.
На начало 2024 года по объемам добычи нефти Вьетнам занимает 36-е место в мире с месячным уровнем добычи в 165–167 тысяч баррелей.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Казанские ученые создали реагент тройного действия для добычи и транспортировки нефти
Олений переход в системе трубопроводов Восточно-Мессояхского месторождения
Ученые Казанского федерального университета создали универсальный реагент для добычи и транспортировки нефти и газа в условиях Арктики и Крайнего Севера. Он препятствует образованию гидратов на промысловом оборудовании — областей, где вода и газ образуют частицы соединения, похожего на лед, которые при слипании между собой превращаются в пробку, закупоривающую трубопроводы.
Как рассказали «Энергии+» авторы разработки, новое вещество представляет собой растворимый в воде полиуретан. Но не простой, а модифицированный. Изначально вещества подобного класса использовались в фармацевтике для пролонгации — то есть продления — действия лекарственных препаратов. Его синтезируют путем смешивания нескольких специально подобранных исходных веществ — мономеров — с дальнейшей их полимеризацией.
Разработанное нами соединение — это ингибитор кинетического действия. Из-за своих свойств он замедляет процессы образования гидратов в скважинах и трубопроводах в десятки и сотни раз в зависимости от концентрации. Вместо двадцати минут получается, условно говоря, двадцать часов. Благодаря этому флюид успевает проскочить наиболее опасные области — например, холодную зону в трубопроводе — без образования гидратных пробок.
— Роман Павельев. Ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории методов увеличения нефтеотдачи НЦМУ.
Кроме гидратных пробок ингибитор препятствует образованию коррозии и солевых отложений. Все это, отмечает Роман Павельев, позволяет существенно продлить срок бесперебойной работы нефте- и газотранспортного оборудования и снизить финансовые издержки, связанные с его ремонтом.
На разработку получено три патента и подана одна заявка на изобретение. На август 2024 года запланированы первые испытания в полевых условиях — на работающей нагнетательной газовой скважине.
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Газпром - не национальное достояние
За снятие, поверку счётчика, затем его обратную установку в частном доме содрали 11к. Плюс хотели за ту одну неделю, когда счётчик не стоял, ещё 14к за расход газа, хотя даже в январе месяце никогда больше 5к не выходило, а тут в апреле как будто 50+ должны получается. Понятно теперь за чей счёт и как будут свою прибыль увеличивать
Нефтегазовые доходы в апреле 2024 г. — превысили 1,2 трлн. Демпферные выплаты в очередной раз увеличились + для нефтяников и дивидендов
🛢️ По данным Минфина, НГД в апреле 2024 г. составили 1229₽ млрд (+89,8% г/г), месяцем ранее — 1307,5₽ млрд (+90% г/г). Низкая база I полугодия 2023 г. даёт о себе знать, тогда курс ₽ и цена на сырьё (в апреле 2023 г. средняя цена Urals составляла 58,63$, а курс $ — 81₽) не оставляли никаких шансов по заработку нефтяникам (поэтому % рост год к году так велик). Главным драйвером такого роста доходов выступает цена на сырьё и стабильный курс $, средний курс $ в апреле составил 92,9₽ (в марте — 91,7₽), средняя же цена Urals в апреле по некоторым расчётам 73$ за баррель (в марте — 70,34$). Напомню вам, что Минфин спрогнозировал НГД за 2024 г. в размере 11,5₽ трлн (за 4 месяца 2024 г. заработали ~4,1₽ трлн), при цене на российскую нефть — $71,3, а курсе доллара — 90,1₽, это ~6400₽ за бочку. В апреле цена за бочку сложилась в ~6800₽, план Минфина вполне реализуем при заданных параметрах. А теперь давайте подробно разберём отчёт:
🗄 НДПИ (1₽ трлн vs. 995₽ млрд месяцем ранее) и ЭП (34,8₽ млрд vs. 36,5₽ млрд месяцем ранее), повышение НДПИ связано с нефтью, адаптация под новые санкции проходит успешно. ЭП уже давно находится на низком уровне, связано это с налоговым манёвром (постепенное уменьшение ЭП на нефть вплоть до её обнуления за 6 лет, с 2019 до 2024 г., одновременно с манёвром предполагается плановое постепенное повышение НДПИ). Конечно, стоит ещё отметить, как увеличивается налог на газ и газовый конденсат. Газпром выплачивает дополнительный налог в размере 50₽ млрд в месяц, данный налог действует с 1 января 2023 по 31 декабря 2025 г., при этом государство за счёт повышения НДПИ на газ заберёт у Газпрома 90% выручки, которую компания получит в результате опережающего роста тарифов в 2024–2026 гг. Также новый НДПИ на конденсат для Газпрома может принести бюджету дополнительно 70–80₽ млрд в год (замещение демпферных выплат).
🗄 Налог на дополнительный доход (НДД) составил 452,5₽ млрд (месяцам ранее — 587,5₽ млрд), он платится поквартально. Прошлая плата была за IV квартал 2023 г., эта за I квартал 2024 г., именно снижение НДД по сравнению с прошлым месяцем повлияло на уменьшение НГД в целом.
🗄 В апреле регулятор выплатил компаниям по демпферу — 187,2₽ млрд (в марте — 164,4₽ млрд, хорошая месячная динамика). Статья, чувствительная для бюджета РФ и довольно сладкая для нефтяников. Выплата демпфера в апреле 2024 г. намного выше 2023 г. — 107₽ млрд, данная статья откровенно влияет на выплаты дивидендов от нефтяников (смотрю и радуюсь на ЛУКОЙЛ, Роснефть в своём портфеле).
📌 На сегодняшний день нефтяники себя чувствуют вполне комфортно (Лукойл, Роснефть, Татнефть, Газпромнефть и т.д.), даже с учётом увеличения НДПИ (налоговый манёвр). Данные за апрель были интересны и тем, что Россия дополнительно (к уже действующему сокращению на 500 тыс. б/с до конца 2024 г.) сократила добычу нефти, и её экспорта совокупно на 471 тыс. б/с во II кв. 2024 г. (добыча РФ в июне составит 8,979 млн б/с), как вы можете заметить, пока что нефтяники проходят безболезненно данный период. Помимо этого, Минфин прогнозирует профицит НГД в мае — 183,58₽ млрд, но так как в апреле недобрали 72,65 млрд, то ведомство направит на покупку иностранной валюты и золота — 110,94₽ млрд. Операции будут проводиться в период с 8 мая по 6 июня 2024 г (ежедневно будет покупаться 5,55₽ млрд). Как итог, с учётом зеркалирования всех операций ФНБ продажа валюты в мае увеличится до 6,25₽ млрд в день начиная с 8 мая (в марте продавали по 7,1₽ млрд, в апреле по 0,6₽ млрд). Поддержка ₽ усиливается, а это значит некое давление на цены сырья и успокоение для инфляции.
С уважением, Владислав Кофанов
Телеграмм-канал: t.me/svoiinvestor
В Москве научились получать водород при производстве стали
Фото iStock
Ученые Национального исследовательского университета «МЭИ» создали новую технологию получения водорода. Они предложили использовать в качестве сырья конвертерные газы, которые образуются на металлургических производствах при переработке чугуна в сталь.
Как уточняется в оригинальном исследовании, схема работает следующим образом: конвертерный газ, нагретый до температуры 1500–1700 градусов, поступает в реактор, где смешивается с природным газом. В результате температура смеси падает до 900–1000 градусов, а благодаря реакции метана, содержащегося в природном газе, и двуокиси углерода, которой богат газ конвертерный, образуются оксид углерода (СО) и водород (Н2). Кроме того, за счет охлаждения смеси происходит ее очистка: содержащие металл примеси отвердевают и отделяются, после чего возвращаются на производство. Полученный же газ остается лишь дополнительно охладить, получив парогазовую смесь, и направить ее в реактор пароводяной конверсии.
Содержащие металл отходы производства могут использоваться в качестве временного катализатора для ускорения необходимых реакций, а потом возвращаться обратно в технологический процесс.
«Проведенные расчеты показали, что на металлургическом предприятии с объемом производства 10 миллионов тонн конвертерной стали в год можно получить 92 тысячи тонн водорода, себестоимость которого составит не более семи рублей за кубометр, — отмечается в сообщении вуза. — При этом достигается экологический эффект: выделение парниковых газов на предприятии сократится на 947 тысяч тонн в год».
Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/
Хорошо разбираетесь в звездах и юморе?
Тогда этот вызов для вас! Мы зашифровали звездных капитанов команд нового юмористического шоу, ваша задача — угадать, кто возглавил каждую из них.
Переходите по ссылке и проверьте свою юмористическую интуицию!