ВЕСТНИК САМАРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Представлен комплексный анализ эффективности технологий пиролиза метана при применении различных катализаторов с использованием DEA-метода. Исследование основано на обширном наборе экспериментальных данных, полученных в лабораторных условиях. Применение DEA-метода позволило выявить ключевые факторы, влияющие на производительность процесса пиролиза и отражающие затраты на реализацию процесса, основные технологические параметры и характеристики катализаторов. Особое внимание уделено влиянию компонентного состава катализаторов на эффективность процесса пиролиза метана. Высокоэффективные катализаторы показывают значительное увеличение скорости реакции и снижение энергетических затрат.
Применение DEA-метода позволило определить, что к набору факторов, являющихся наиболее значимыми для повышения эффективности, следует отнести носитель катализатора, температурные условия и состав активных компонентов. Анализ выявил, что стабильность катализатора и его способность поддерживать высокую активность на протяжении времени проведения реакции являются особенно важными для промышленного применения.

Анализ результатов позволил оценить относительную эффективность каждого катализатора и выявить оптимальные сочетания условий реакции. Установлено, что катализаторы с высоким содержанием никеля (более 80 %) на носителе Al₂O₃ демонстрируют наибольшую эффективность при температуре около 750 ℃, достигая высоких значений конверсии метана и выхода водорода. Катализаторы на основе SiO₂ показывают высокую начальную активность, но склонны к дезактивации или зауглероживанию со временем, что, в свою очередь, заметно снижает их эффективность в длительных процессах.

Полученные результаты обосновывают необходимость оптимального выбора состава катализатора и условий проведения реакции для повышения эффективности и экономической целесообразности процесса пиролиза метана. Исследование демонстрирует потенциал метода DEA как инструмента для комплексной оценки и оптимизации технологических процессов производства водорода и подчеркивает перспективность дальнейшего развития и внедрения технологии пиролиза метана в промышленном производстве водорода как одного из основных энергоносителей при переходе к низкоуглеродной энергетике.

Проблемы экологической безопасности и ресурсосбережения при переработке промышленных отходов на предприятиях нефтегазовой отрасли России становятся все более значимыми, особенно в условиях существующих тенденций, ориентированных на декарбонизацию и устойчивое развитие. Рост промышленных отходов не компенсируется соответствующим ростом объемов и качества переработки, поскольку перерабатывается только 10 % нефтесодержащих отходов, а остальная часть подвергается захоронению или сжиганию, что оказывает дополнительное вредное воздействие на окружающую среду. В статье предлагается новый подход к многофакторному анализу ресурсосбережения и экологической безопасности при комплексной переработке промышленных отходов нефтегазовых предприятий для достижения целей устойчивого развития. Разработанный авторами алгоритм, теоретической основой которого является метод анализа оболочки данных (DEA), определяет последовательность решения взаимосвязанных задач многофакторного сравнения объектов системы переработки отходов по разнородным критериям качества: ресурсной ценности, ресурсному потенциалу, ресурсосбережению и экологической безопасности. Эти задачи формулируются на основе модели суперэффективности метода DEA как задачи математического программирования. Представленный и апробированный подход к многофакторному анализу ресурсосбережения и экологической безопасности системы переработки отходов позволяет: 1) получать и анализировать относительные сравнительные оценки объектов хранения отходов и технологий переработки по разнородным критериям качества; 2) формировать локальные и общие стратегии принятия решений, обеспечивающие достижение целей устойчивого развития. Проведенный анализ позволяет считать перспективным множественное применение представленных результатов в различных нефтеносных регионах Российской Федерации, где рост образования промышленных отходов имеет тяжелые и необратимые экологические последствия.