Не столько алмазы из газа. Газпром нефть начала конкурс на моделирование опытной установки для производства сверхтвердых материалов

Санкт-Петербург, 29 сен - ИА Neftegaz.RU. 27 сентября 2019 г. стало известно о начале конкурса Газпромнефть НТЦ, дочки Газпром нефти, на научно-техническое исследование технологических процессов и моделирование опытной установки по производству сверхтвердого синтетического материала и электроэнергии из углеводородного газа.

Условия Конкурса:
- прием заявок - до 2 октября 2019 г.;
- срок выполнения работы - 9 мес, не позднее 30 июня 2020 г.

Изучаемая возможная продукция из газа:
- синтетические алмазы,
- структурированный углерод,
- синтез - газ, водород,
- твердые синтетические углеводороды,
- теплоизоляционные материалы,
- волокнистые плиты и маты,
- ячеистые полимерные материалы, наполнители для стройматериалов, облицовка.

Серьезность намерений Газпром нефти подтверждает 2 факта:
- конкурс гораздо жестче по условиям, чем тендер. Это регламентированная закупка ФЗ № 94-ФЗ от 21 июля 2005 г. и статьями 447-449 ГК РФ. Победитель обязан выполнить условия конкурса,
- 10 лет вперед - таков горизонт изучения рынка твердых синтетических материалов РФ для победителя конкурса, включая объемы и потребность в них в регионах деятельности Газпром нефти.


Для любознательных напомним, что есть разные технологии получения нановолокнистого углеродного материала и водорода на основе процесса разложения углеводородов в присутствии гетерогенных катализаторов:

- разложение метана в присутствии нанесенных на SiO₂ соединений железа при температуре 650-800°С ,
- разложение метана при температуре 650-800°С на катализаторе, включающем восстановленные оксиды железа и соединения алюминия, магния, титана и кремния,
- разложение метана при температуре 700-750°С или углеводородов С₂-С₃ при температуре 500-600°С с использованием катализатора, содержащего никель, медь и трудновосстанавливаемые оксиды в массовом соотношении соответственно (50:70):(20-40):(10:14),
которые периодичные и не обеспечивают высокой производительности.
Есть относительно новый техпроцесс непрерывный разложения углеводородов на углеродный материал - в реакторах вертикального, горизонтального или наклонного исполнения, в которые непрерывно подают порошкообразный катализатор, содержащий переходные металлы подгруппы железа.


Конечно, алмазы интересуют Газпром нефть не с ювелирной точки зрения.
Буровые долота включают необработанные алмазы, которые крепятся к Победиту - тоже прочному сплаву, состоящему из карбида вольфрама с добавками кобальта и углерода, разработанному еще при социализме.
Хотели Победитом победить капитализм, но - не вышло.
В связи с усложнением добычи нефти и газа, возрастают требования и потребности к буровым долотам и другому буровому и режущему инструменту в нефтегазе.
И алмазов необработанных сейчас нужно больше, да и Победит пора бы заменить более твердым материалом.
Когда стачивается алмаз на буровом долоте, то приходит пора стачивания Победита, причем довольно быстро.

Газпром нефть давно озабочена поднят вопросом добычи глубокозалегающих палеозойских отложений и, главным образом, образований фундамента.
См. проект Палеозой - совместный проект Газпром нефти и Neftegaz.RU.
Гранит на глубине 3-5 км, где расположен Палеозой, - горячая штучка для бурового инструмента.
Буровое долото придется менять почти каждые 50 метров прит бурении гранита при такой температуре.
А это - непроизводительные расходы: простой бурового флота, простой бригады бурильщиков и тд.
Так что интерес у Газпром нефти к алмазам и сплавам сугубо практический.


В Газпром нефти уже есть программа компьютерного предсказания сверхтвердых материалов Успех.
Уже удалось получить устойчивую кристаллическую фазу в бинарной системе вольфрам-бор: пентаборид вольфрама WB₅, по твердости уступает алмазу и кристаллическому нитриду бора, но тверже и прочнее Победита.
Лабораторные образцы в России были получены ФГБУН Институт высоких давлений им Верещагина уже около 1 года назад, теперь пришла пора опытных установок, на которых сверхтвердые материалы можно получить проще и дешевле.


Для производства искусственных алмазов используются ряд технологий:
- основной на сегодня из-за относительно невысокой стоимости - использование высокого давления и высокой температуры (high pressure high temperature - HPHT).
Оборудование для HPHT - многотонные прессы, которые могут развивать давление до 5 ГПа при 1500 °C.
- химическое осаждение из газовой фазы (chemical vapor deposition - CVD) - над подложкой создается плазма из атомов углерода, из которой атомы постепенно конденсируются на поверхность, образуя алмаз,
- формирование наноразмерных алмазов при помощи ударной волны от взрывчатки.


Автор: О. Бахтина