Системы дальнего транспорта теплоты в химически связанном состоянии

Наиболее подготовленной для внедрения является технология, основанная на процессах паровой конверсии метана (эндотермическая реакция) и его синтеза из окислов углерода и водорода (экзотермическая реакция).

Уравнения реакций: СН₄ + Н₂О  ЗН₂ + СО; СН₄ + 2Н₂О  4Н₂+СО₂.

Обе реакции протекают в присутствии катализаторов — конверсия метана при температуре около 800°С, синтез метана (метанирование) при температуре от 250 - 300 до 600-650°С.

Основными элементами такой системы являются трубчатые аппара­ты, используемые для высокотемпературной паровой конверсии метана, и метанаторы, в которых осуществляется обратная реакция синтеза метана. Инженерной основой для создания трубчатых аппаратов могут служить реакционные трубы, применяемые в настоящее время в азотной промышленности на стадии конверсии метана при производстве аммиака. Процессы метанирования небольших концентраций окислов углерода (не более 2 - 3 % СО+СО₂) при значительном избытке водорода в сме­си также освоены. Но в связи с незначительным тепловым эффектом  катализаторы, используемые в промышленных масштабах в процессах синтеза метана, обычно работают при температурах 300-400°С. Поэтому для освоения рассматриваемой технологии необходимо создать активный, термостойкий катализатор и освоить процесс метанирования высоких концентраций окислов углерода (до 20%) при температурах до 700°С.

С точки зрения осуществимости реакции паровой каталитической конверсии метана безразлично, что будет источником теплоты высо­кого потенциала (порядка 900 - 1000°С). Поэтому для такой системы возможно применение как органического топлива всех видов, включая твердое, так и ядерного.

При применении рассматриваемой системы с транспортом теп­лоты в химически связанном состоянии смесь продуктов конверсии метана из конверсионного центра может транспортироваться к центрам теплопотребления при температуре окружающей среды. Химически связанная энергия может быть преобразована в тепловую при температуре вплоть до 600—650°С в метанаторах, располагаемых вблизи центров теплопотребления, и использована для получения пара (в том числе энергетических параметров) или нагрева воды систем централизованного теплоснабжения. Таким образом обеспечивает­ся возможность получения теплоты высокого потенциала в центрах энергопотребления без загрязнения окружающей среды вредными выбросами энергопроизводства. Кроме того, строительство газопро­водов холодного газа обходится значительно дешевле теплопроводов горячей воды и исключаются потери теплоты при транспорте. Имея достаточный опыт транспорта природного газа, освоение транспорта продуктов конверсии метана, видимо, не потребует решения сложных научно-технических проблем.