3 августа 2021, вторник, 06:20
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Ксенон теперь можно добывать из природного газа

Ксенон
Ксенон
Wikimedia Commons

Ученые из Российского химико-технологического университета имени Д. И. Менделеева и Нижегородского государственного технического университета имени Р. Е. Алексеева предложили альтернативный способ добычи ксенона из природного газа, сообщает отдел научной коммуникации РХТУ.

Мировое потребление ксенона ежегодно растет на 15–20 %. Его применяют в лазерной, электронной, светотехнической, космической, атомной и других высокотехнологичных отраслях. Однако использование ксенона сдерживают сложности его получения. Ксенон добывают из воздуха, где его очень мало: в 1 м³ воздуха содержится всего лишь 0,08 мл ксенона. С помощью промышленной технологии низкотемпературной ректификации можно получить газ чистотой 99,9995 % стоимостью 1,15 тыс. руб. за литр. Такое производство может быть экономически обоснованным только при очень больших объемах. Поэтому авторы исследования предложили технологию получения ксенона из природного газа, который иногда содержит от 0,15 об. % ксенона, что на четыре порядка выше, чем в воздухе.

В мире уже запатентовано несколько технологий выделения ксенона из природного газа, но ни одна из них до сих пор не дошла до промышленного применения в связи с многостадийностью процесса, сложностью задействованной аппаратуры, а также низкой концентрацией ксенона в конечном продукте. Ученые РХТУ и НГТУ предложили более эффективный путь, основанный на использовании газогидратов — твердых кристаллических соединений молекул воды и газов, которые образуются в условиях повышенного давления и существуют при температурах, превышающих температуру замерзания воды.

«Разные компоненты природного газа имеют разные давления диссоциации в кристаллогидратах. Поэтому, регулируя давление и температуру, можно поэтапно выпускать из этих кристаллов разные газы, — рассказывает один из авторов работы, руководитель лаборатории SMARTполимерных материалов и технологий РХТУ, профессор Илья Воротынцев. — Именно на этом свойстве кристаллогидратов основан наш подход, с помощью которого мы извлекли из модельной смеси газов, имитирующих природный газ, 93,05 % ксенона».

Ученые проводили эксперименты на модельной газовой смеси из метана (94,85 об. %), углекислого газа (5,00 об. %) и ксенона (0,15 об. %) при температурах –1 °С и 1 °С. Исследователи испытывали разные режимы, и лучшие результаты показала непрерывная мембранно-газогидратная кристаллизация, которую проводили в реакторе объемом 4,17 л, разделенном полупроницаемой мембраной на две части с высоким и низким давлением. В отсек высокого давления помещали природный газ и воду, которые превращались в гидраты. Далее ученые постепенно меняли температуру и давление и поэтапно выпускали из гидратов углекислый газ и метан через мембрану в другую полость, при этом ксенон с водой оставались в гидратах. После они окончательно разрушали газовые кристаллы, еще раз меняя термобарические условия — в результате вода оставалась на дне этой полости, а над ней концентрировался ксенон.

Главные преимущества нового способа выделения ксенона — это низкие затраты энергии, простота экспериментальной установки и ее масштабируемость, высокая эффективность газоразделения, а также отсутствие разрушающих реагентов. По оценкам исследователей, технология позволит в несколько раз снизить себестоимость получения ксенона. «Точных расчетов по стоимости добычи пока привести не можем, так как всё будет зависеть от конкретных условий — концентрации ксенона в месторождении природного газа, местонахождения самих скважин. Но даже с учетом транспортных расходов, если мы будем вывозить вертолетами газ из Сибири до железнодорожных платформ, себестоимость его будет как минимум в два раза ниже газа, полученного из воздуха», — отмечает Илья Воротынцев.

В продолжение работы коллектив планирует экспериментально исследовать технологию на образцах природного газа, добытых из настоящих месторождений, и подобрать оптимальные условия для повышения степени извлечения ксенона.

Результаты работы опубликованы в журнале Journal of natural gas science and engineering.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.