В Тюмени, в Институте криосферы Земли СО РАН опробовали метод транспортировки природного газа в твердых гранулах. По этому методу очень мелкий порошок диоксида кремния смешивается с водой в блендере, в результате чего получается вещество, очень похожее на муку. В 100 граммах этого вещества 5 граммов приходится на силикат, а 95 граммов — на воду. Далее, это вещество помещается в реактор, в котором при охлаждении и под давлением подается природный газ, образующий с водой гидрат метана. Только в отличие от обычного гидрата метана это соединение гораздо более стабильно, его можно хранить и перевозить при температуре примерно -15 градусов и при атмосферном давлении. При нагревании гидрат метана распадается на газ и воду. В лаборатории гранулы полученного соединения поджигали и они горели, как обычно горит газ.
Разработчики предлагают этот метод на смену сжижению природного газа, в котором Россия зависит от иностранных технологий, оборудования и комплектующего, так сказать, в порядке импортозамещения.
Почему опробовали? Потому что это, в сущности, не открытие. Потому что «сухая вода», состоящая из смеси мелких частиц силиката и воды, была открыта еще в 1960-х годах и запатентована в 1968 году. Ее использовали в косметике. Не путать с «сухой водой» из систем пожаротушения. Там совсем другое вещество — перфторизопропилкетон, и к нашему случаю отношения не имеет. Именно в качестве компонента для искусственного гидрата метана смесь воды и диоксида кремния использовал Энди Купер из Университета Ливерпуля в 2010 году, тоже для нужд транспортировки природного газа. По этому поводу была даже публикация в Forbes. Однако, несмотря на многообещающее начало, технология не получила применения.
Если смотреть с точки зрения народнохозяйственного планирования, то причины отсутствия интереса к этой разработке вполне очевидны. Разработчики часто пренебрегают хозяйственными аспектами своих изобретений. Во-первых, неясно, какой диоксид кремния нужен. Подойдет песок или используется чистый диоксид кремния? Если второй вариант, то получение чистого диоксида кремния весьма затратное дело. Во-вторых, получение мелкого помола диоксида кремния и суспензии диоксида кремния и воды требует оборудования и энергозатрат. В лаборатории сделать ее нетрудно, но речь ведь идет о тысячах тонн. Скажем, газогидрат метана содержит до 180 кубометров метана в кубометре гидрата, так что для 100 тысяч кубометров метана потребуется 584 тонны суспензии, в которых будет 29 тонн диоксида кремния. В-третьих, само образование гидрата метана требует расхода энергии на давление и охлаждение, а также оборудования для этого, весьма сложного и дорогостоящего. В-четвертых, требуется аппарат по регазификации и расходы энергии на нагрев гидрата метана. В-пятых, суспензия после отдачи газа остается в своей прежней форме или ее нужно снова регенерировать? Наконец, в-шестых, какой будет цикл? Как готовить суспензию, как ее загружать в реактор гидратирования, как извлекать полученный гидрат метана, как его загружать в аппарат по регазификации, как потом выгружать отработанную суспензию и как ее возвращать к гидратированию?
Слишком много возникает вопросов, чтобы считать технологию применимой. Проблем встает несколько: аппаратное оформление, стоимость, производство и обслуживание установок; стоимость суспензии; общий расход энергии на весь цикл гидратирования и регазификации (это важный вопрос, поскольку, к примеру, на сжижение и перевозку СПГ тратится много энергии: на 3 тонны СПГ тратится тонна СПГ, то есть расходуется около 25% от объема); перевозки гидрата метана и суспензии.
Пока что мы знаем, что это возможно. Но данных слишком мало, чтобы сделать даже грубую экономическую прикидку и сравнить с имеющимися способами транспортировки газа — трубопроводным и в виде СПГ. Тут должны быть веские выгоды, чтобы новый метод вытеснил старые. Кстати, потери СПГ при перевозке судами очень малы. К примеру, газовоз «Маршал Василевский», перевозящий за год 2,4 млн кубометров газа, терял всего 640 кубометров или 0,026% своего груза.
На мой взгляд, в транспортных целях эта технология может использоваться, если будут решены следующие технические вопросы. Первое — нужно точно выяснить, что происходит с суспензией диоксида кремния и воды после отдачи газа; сохраняет ли она свои свойства и годится ли для повторного образования гидрата метана без регенерации. Если суспензия сохраняет свои свойства и может выдержать хотя бы несколько циклов без регенерации, то ее применение возможно. Второе — возможно ли сконструировать универсальный реактор, подходящий как для образования гидрата метана, так и для его регазификации. В этом случае суспензию не потребуется никуда перегружать, что резко упрощает весь процесс. Тогда можно будет построить судно, в котором будет трюм с этим универсальным реактором. В этот реактор закачали газ, получили гидрат метана, перевезли, потом регазифицировали. Теоретически это может дать существенное упрощение технологии перевозки газа, в частности, перестанет быть необходимым береговой СПГ-завод, системы охлаждения СПГ на судне, а также системы регазификации. Требования к танкам также становятся проще, поскольку не требуется охлаждение до -160 градусов.
Потенциальные, то есть теоретически допустимые выгоды смотрятся такими: упрощение технологии и снижение капиталоемкости, а также возможное снижение суммарных энергозатрат, что, впрочем, еще нужно подсчитать.
Так что, надо довести работу до конца и ответить на вопросы, связанные с эксплуатацией и экономикой этой технологии. Может быть, она окажется выгоднее СПГ.
