Рассмотрена проблема обеспечения метанолом отдалённых нефтегазовых месторождений. Показано, что традиционная схема транспортировки сопряжена с высокими экологическими рисками, обусловленными возможными утечками и загрязнением окружающей среды. В качестве альтернативы предложено создание мобильных малотоннажных установок производства метанола на основе некаталитического парциального окисления метана в газогенераторе синтез-газа (ГСГ). Приведены результаты численного моделирования внутрикамерных процессов для производительности 5000 т метанола в год. Установлено, что оптимизация смесительной головки позволяет достичь полноты сгорания метана на уровне 99,2 % при отсутствии сажеобразования и минимальном остаточном содержании метана. На основе методологии оценки жизненного цикла (LCA) выполнен расчёт углеродного следа. Показано, что локальное производство метанола снижает удельные выбросы парниковых газов на 40–58 % по сравнению с централизованным производством и транспортировкой на расстояние от 2000–5000 км. Представлены результаты технико-экономической оценки для производительностей 2500–10000 т/год, включая показатели CAPEX, OPEX, себестоимости, IRR, NPV и срока окупаемости. Выполнен системный анализ экологических и технологических рисков внедрения ГСГ-установок, включая пожаро- и взрывоопасность, с обоснованием мер их минимизации. Сделан вывод о том, что внедрение ГСГ-установок существенно снижает экологическую нагрузку на труднодоступных территориях за счёт исключения дальних перевозок опасного груза и уменьшения эмиссии парниковых газов.
1. Кемалов Р.А., Кемалов А.Ф. Технологии получения и применения метанола. Казань: Казан. ун-т, 2016. 167 с.
2. Арутюнов В.С., Голубева И.А., Елисеев О.Л., Жагфаров Ф.Г. Технология переработки углеводородных газов. М.: Юрайт, 2020. 723 с.
3. Арутюнов В.С. Окислительная конверсия природного газа. М.: Красанд, 2011. 590 с.
4. Magson J., Lee Chan T.G., Mohammed A., Ward K. Towards flexible large-scale, environmentally sustainable methanol and ammonia co-production using industrial symbiosis // RSC Sustainability. 2025. V. 3. No. 3. P. 1157–1169. doi: 10.1039/d4su00647j
5. Кузьмин А.М. Попутный нефтяной газ в метанол: экологические последствия факельного сжигания и перспективы низкоуглеродной энергетики (обзор) // Теоретическая и прикладная экология. 2026. № 2. С. 29–39. doi: 10.25750/1995-4301-2026-2-029-039
6. Кантор Г.Я., Сырчина Н.В. Альтернативная оценка вклада метана в парниковый эффект // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 3. С. 197–207. doi: 10.25750/1995-4301-2023-3-197-207
7. Launder B.E., Spalding D.B. The numerical computation of turbulent flows // Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 1974. V. 3. No. 2. P. 269–289. doi: 10.1016/00457825(74)90029-2
8. Magnussen B.F., Hjertager B.H. On mathematical modeling of turbulent combustion with special emphasis on soot formation and combustion // Symp. Combust. Proc. 1977. V. 16. No. 1. P. 719–729. doi:10.1016/S00820784(77)80366-4
9. Bouziane A., Alami A., Zaitri M., Bouchame B., Bouchetara M. Investigation of swirl stabilized CH4 air flame with varied hydrogen content by using computational fluid dynamics (CFD) to study the temperature field and flame shape // Eng. Technol. Appl. Sci. Res. 2021. V. 11. No. 2. P. 6943–6948. doi: 10.48084/etasr.4034
10. Кузьмин А.М., Гашевский Е.М. Исследование термодинамических процессов парциального окисления в газогенераторе синтез-газа // Научный журнал Российского газового общества. 2023. № 1. С. 106–112. doi: 10.55557/2412-6497-2023-1-106-112
11. Кочуров Б.И., Глуховская М.Ю., Гарицкая М.Ю., Евстифеева Т.А. О методических подходах к определению углеродного следа // Теоретическая и прикладная экология. 2023. № 4. С. 216–224. doi: 10.25750/19954301-2023-4-216-224
12. Prifti K., Lechtenberg F., Manenti F., Espuña A., Graells M. Comparing the climate impact of methanol production in Europe: Steam methane reforming vs. Plastic waste gasification processes // Resour. Conserv. Recycl. 2024. V. 208. Article No. 107653. doi: 10.1016/j. resconrec.2024.107653
13. Makaryan I.A., Salgansky E.A., Arutyunov V.S., Sedov I.V. Non-catalytic partial oxidation of hydrocarbon gases to syngas and hydrogen: a systematic review // Energies. 2023. V. 16. No. 6. Article No. 2916. doi: 10.3390/ en16062916
14. Masum F.H., Tan E.C.D., Kolodziej C.P., Hawkins T.R. Life cycle assessment of methanol from fossil, biomass, and waste sources, and its use as a marine fuel in dual-fuel engines // Environ. Sci. Technol. 2025. V. 59. No. 43. P. 23239–23250. doi: 10.1021/acs.est.5c08873
15. Al-Yafei H., Aseel S., AlNouss A., AlJarrah M., Abdussamie N., Al-Kuwari A., Kerret A., Ghafoor N.A., Winarno M.R., Al-Bader A., Al Tamimi T., Sabbah S. Driving Green: a comprehensive sustainability analysis of natural gas-to-methanol and methanol-to-gasoline supply chains // Sustainability. 2026. V. 18. No. 1. Article No. 527. doi: 10.3390/su18010527
16. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, J.B.R. Matthews, S. Berger, M. Huang, O. Yelekçi, R. Yu, B. Zhou, E. Lonnoy, T.K. Maycock, T. Waterfield, K. Leitzell, N. Caud. Intergovermental Panel on Climate Change, 2021. 40 p.
17. Vasilyev A.V. Complex ecological monitoring of negative impact of oil-containing waste in areas of oilfields as an object of ecological risk // Theoretical and Applied Ecology. 2023. No. 4. P. 78–84. doi: 10.25750/1995-43012023-4-078-084
18. Загашвили Ю.В., Ефремов В.Н., Кузьмин А.М., Лищинер И.И. Комплекс получения синтез-газа для малотоннажного производства метанола // НефтеГазоХимия. 2017. № 1.С. 19–26.
19. Кузьмин А.М., Гашевский Е.М., Кузьмина Ю.В. Обоснование геометрических характеристик газогенератора синтез-газа // Научный журнал Российского газового общества. 2023. № 3. С. 104–117.
20. Кузьмин А.М., Улманис А.А., Ценева С.Н., Буслаев Г.В., Морин А.А. Технико-экономическая оценка технологии малотоннажного производства метанола при парциальном окислении природного газа воздухом // Нефтегазовое дело. 2022. № 1. С. 144–169. doi: 10.17122/ ogbus-2022-1-144-169
21. Брейли Р., Майерс С. Принципы корпоративных финансов. М.: Олимп-Бизнес, 2016. 1008 с.
22. Загашвили Ю.В., Кузьмин А.М. Оптимизация состава синтез-газа для малотоннажного производства метанола // НефтеГазоХимия. 2018. № 3. С. 39–43. doi: 10.24411/2310-8266-2018-10303
23. Загашвили Ю.В., Кузьмин А.М. Влияние состава водородсодержащего газа на выход метанола // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 10. С. 187–195. doi: 10.18799/24131830/2020/10/2871
24. Lishchiner I.I., Malova O.V., Tarasov A.L. Conversion of associated petroleum gas into aromatic hydrocarbons // Catal. Ind. 2019. V. 11. No. 2. P. 138–146. doi: 10.1134/S2070050419020077
25. Лищинер И.И., Малова О.В., Толчинский Л.С. Модульные энерготехнологические установки Энергосинтоп // Газохимия: состояние и пути развития в XXI веке: труды Московского семинара по газохимии 2012–2013 гг. М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2014. С. 140–160.
В настоящем обзоре систематизированы данные о процессах получения синтез-газа из попутного нефтяного газа (паровой риформинг, некаталитическое парциальное окисление, углекислотная конверсия, автотермический риформинг). Особое внимание уделено малотоннажным установкам на основе некаталитического парциального окисления с использованием принципов жидкостных ракетных двигателей, позволяющих получать синтез-газ при давлениях до 8 МПа. Рассмотрены разработанные автором устройства (патенты RU 183401 U1, RU 176510 U1) для генерации синтез-газа и трёхреакторного каскада синтеза метанола. Показано, что оптимизация состава водородсодержащего газа по модулю M = 2,0–2,3 повышает выход метанола на 8–12 %. Проанализированы экономические показатели малотоннажного производства и концепция «метанольной экономики» с замкнутым циклом «метанол–водород». Предложена схема энергетической интеграции с турбогенератором для утилизации тепла отходящих газов, повышающая общий коэффициент полезного действия комплекса до 68 %. Выявлены ключевые нерешённые проблемы: подавление сажеобразования, влияние серосодержащих примесей, разработка компактных систем сепарации и применение методов искусственного интеллекта для оптимизации процессов. Обзор демонстрирует высокий потенциал технологий малотоннажного производства метанола из попутного нефтяного газа для решения экологических и ресурсных проблем нефтегазовой отрасли, как в России, так и в других странах.
1. 2025 Global gas flaring tracker report [Internet resource] https://www.worldbank.org/en/programs/ gasflaringreduction/publication/2025-global-gas-flaringtracker-report (Accessed: 06.05.2026).
2. Climate Change 2021: the physical science basis. Contribution of working group I to the sixth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / Eds. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, J.B.R. Matthews, S. Berger, M. Huang, O. Yelekçi, R. Yu, B. Zhou, E. Lonnoy, T.K. Maycock, T. Waterfield, K. Leitzell, N. Caud. Intergovermental Panel on Climate Change, 2021. 40 p.
3. Strosher M.T. Characterization of emissions from diffusion flare systems // J. Air Waste Manag. Assoc. 2000. V. 50. No. 10. P. 1723–1733. doi: 10.1080/10473289.2000.10464218
4. Jindamanee K., Keawboonchu J., Pinthong N., Meeyai A., Inchai P., Thepanondh S. Environmental impacts and emission profiles of volatile organic compounds from petroleum refineries // Sci. Rep. 2025. V. 15. No. 1. Article 15509. doi: 10.1038/s41598-025-99932-7
5. Johansen B.E. Nigeria’s hell on earth: oil, life, and death in the Niger delta // Human Environmental Tragedies / Ed. B.E. Johansen. Cham: Springer, 2025. P. 6–25. doi: 10.1007/978-3-031-96981-2_6
6. Nezhivykh D.A. The effect of associated petroleum gas combustion on the state of the environment // Naukosfera. 2022. No. 6-1. P. 1–10 (in Russian). doi: 10.5281/ zenodo.6592132
7. Zero Routine Flaring by 2030 (ZRF) Initiative [Internet resource] https://www.worldbank.org/en/programs/ zero-routine-flaring-by-2030/about (Accessed: 28.03.2026).
8. Grunvald A.V. Usage methanol in the gas industry as an inhibitor of hydrate formation and forecast of its consumption in the period until 2030 // Oil & Gas Business. 2007. No. 2 [Internet resource] https://ogbus.ru/files/ogbus/ authors/Grunvald/Grunvald_1.pdf (Accessed: 06.05.2026) (in Russian).
9. Olah G.A., Goeppert A., Prakash G.K.S. Beyond oil and gas: the methanol economy. Weinheim: Wiley-VCH, 2018. 496 p.
10. Kuzmin A.M., Ulmanis A.A., Tceneva S.N., Buslaev G.V., Morin A.A. Technical and economic assessment of low-tonnage methanol production technology under partial oxidation of natural gas by air // Oil & Gas Business. 2022. No. 1. P. 144–169 (in Russian). doi: 10.17122/ ogbus-2022-1-144-169
11. Gimaeva A.R., Khasanov I.I. Methods of obtaining synthesis gas for methanol production // Oil & Gas Chemistry. 2018. No. 1. P. 14–19 (in Russian).
12. Rozovskii A.Ya. Theoretical foundations of the methanol synthesis process. Moskva: Khimiya, 1990. 267 p. (in Russian).
13. Arutyunov V.S., Savchenko V.I., Sedov I.V., Makaryan I.A., Shmelev V.M., Aldoshin S.M. New conceptions for development of small-scale gas chemistry // Oil & Gas Chemistry. 2014. No. 4. P. 19–23 (in Russian).
14. Kuzmin A.M. Synthesis gas production units based on hydrocarbon feedstock for low-tonnage methanol production complexes at remote oil and gas fields // Oil & Gas Business. 2025. No. 6. P. 331–352 (in Russian). doi: 10.17122/ ogbus-2025-6-331-352
15. Kuzmin A.M., Kulakov K.V., Kulakov S.V., Tseneva S.N. Design features of syngas gas generators for low-tonnage methanol production // Oil & Gas Business. 2021. No. 3. P. 124–146 (in Russian). doi: 10.17122/ogbus-2021-3-124-146
16. Zagashvili Yu.V., Levikhin A.A., Kuzmin A.M. Foundations of design of three-component gas generator of synthesis gas // Oil & Gas Chemistry. 2017. No. 4. P. 9–16 (in Russian).
17. Zagashvili Yu.V., Kuzmin A.M. Influence of hydrogen-containing gas composition on methanol yield // Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2020. V. 331. No. 10. P. 187–195 (in Russian). doi: 10.18799/24131830/2020/10/2871
18. Leahey D.M., Preston K., Strosher M. Theoretical and observational assessments of flare efficiencies // J. Air Waste Manag. Assoc. 2001. V. 51. No. 12. P. 1610–1616. doi: 10.1080/10473289.2001.10464390
19. McEwen J.D.N., Johnson M.R. Black carbon particulate matter emission factors for buoyancy-driven associated gas flares // J. Air Waste Manag. Assoc. 2012. V. 62. No. 3. P. 307–321. doi: 10.1080/10473289.2011.650040
20. Bond T.C., Doherty S.J., Fahey D.W., Forster P.M., Berntsen T., DeAngelo B.J., Flanner M.G., Ghan S., Kärcher B., Koch D., Kinne S., Kondo Y., Quinn P.K., Sarofim M.C., Schultz M.G., Schulz M., Venkataraman C., Zhang H., Zhang S., Bellouin N., Guttikunda S.K., Hopke P.K., Jacobson M.Z., Kaiser J.W., Klimont Z., Lohmann U., Schwarz J.P., Shindell D., Storelvmo T., Warren S.G., Zender C.S. Bounding the role of black carbon in the climate system: a scientific assessment // J. Geophys. Res. D: Atmos. 2013. V. 118. No. 11. P. 5380–5552. doi: 10.1002/jgrd.50171
21. Tchounwou P.B., Yedjou C.G., Patlolla A.K., Sutton D.J. Heavy metal toxicity and the environment // Exp. Suppl. 2012. V. 101. P. 133–164. doi: 10.1007/978-3-7643-8340-4_6
22. Karavaev M.M., Leonov V.E., Popov I.G., Shepelev E.T. Technology of synthetic methanol. Moskva: Khimiya, 1984. 240 p. (in Russian).
23. Dybkjaer I., Christensen T.S. Syngas for large scale conversion of natural gas to liquid fuels // Stud. Surf. Sci. Catal. 2001. V. 136. P. 435–440. doi: 10.1016/S01672991(01)80333-7
24. Rostrup-Nielsen J., Sehested J., Noerskov J.K. Hydrogen and synthesis gas by steam- and CO2 reforming // Adv. Catal. 2002. V. 47. P. 65–139. doi: 10.1016/ S0360-0564(02)47006-X
25. Pakhare D., Spivey J. A review of dry (CO2) reforming of methane over noble metal catalysts // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43. No. 22. P. 7813–7837. doi: 10.1039/c3cs60395d
26. Arutyunov V.S. Promising technologies based on partial oxidation of hydrocarbon gases // Gazokhimiya. 2009. No. 6. P. 50–61 (in Russian).
27. Lutz A.E., Bradshaw R.W., Bromberg L., Rabinovich A. Thermodynamic analysis of hydrogen production by partial oxidation reforming // Int. J. Hydrogen Energy. 2004. V. 29. No. 8. P. 809–816. doi: 10.1016/j.ijhydene.2003.09.015
28. York A.P.E., Xiao T., Green M.L.H. Brief overview of the partial oxidation of methane to synthesis gas // Top. Catal. 2003. V. 22. P. 345–358. doi: 10.1023/A:1023552709642
29. Hydrogen and syngas production and purification technologies / Eds. K. Liu, C. Song, V. Subramani. Hoboken: John Wiley & Sons, 2010. 560 p.
30. Arutyunov V.S., Savchenko V.I., Sedov I.V. Prospects of field gas chemical technologies using nitrogen-diluted syngas // Oil & Gas Chemistry. 2016. No. 4. P. 14–23 (in Russian).
31. Stolyarevskiy A.Ya. Process of production of synthesis gas for hydrogen energy // Alternative Energy and Ecology. 2005. No. 2 (22). P. 26–32 (in Russian).
32. Guo X., Fang G., Li G., Ma H., Fan H., Yu L., Ma C., Wu X., Deng D., Wei M., Tan D., Si R., Zhang S., Li J., Sun L., Tang Z., Pan X., Bao X. Direct, nonoxidative conversion of methane to ethylene, aromatics, and hydrogen // Science. 2014. V. 344. No. 6184. P. 616–619. doi: 10.1126/ science.1253150
33. Kim C., Lee J., Lee S., Jung W., Min H., Choi J., Kim S., Kim Y.T., Lee J., Yoo J.S., Moon J.H. High-selectivity roomtemperature partial oxidation of methane to methanol enabled by electrochemical oxygen promotion on IrO2 catalysts // Nat. Catal. 2025. V. 8. P. 688–696. doi: 10.1038/s41929025-01363-0
34. Bouhentala B., Navid A., Eckart S. The role and potential of alternative fuels in driving the energy transition // J. Therm. Anal. Calorim. 2025. V. 150. P. 18007–18042. doi: 10.1007/s10973-025-14790-9
35. Liu C., Li Z., Pei Y., An Y. Methanol as a fuel for internal combustion engines // Engines and fuels for future transport. Energy, environment, and sustainability / Eds. G. Kalghatgi, A.K. Agarwal, F. Leach, K. Senecal. Singapore: Springer, 2022. P. 281–324. doi: 10.1007/978-981-16-87174_12
36. Riaz A., Zahedi G., Klemeš J.J. A review of cleaner production methods for the manufacture of methanol // J. Cleaner Prod. 2013. V. 57. P. 19–37. doi: 10.1016/j. jclepro.2013.06.017
37. Onyeabor E. Strategies for atmospheric pollution abatement and control // Environmental law. Cham: Springer, 2024. P. 255–374. doi: 10.1007/978-3-03168956-7_6
38. Arutyunov V.S., Nikitin A.V., Savchenko V.I., Sedov I.V. Combined production of hydrogen and methanol without CO2 emission based on matrix conversion of natural gas // Dokl. Chem. 2023. V. 513. P. 361–366. doi: 10.1134/ S0012500823601018
39. Lefebvre A.H., Ballal D.R. Gas turbine combustion: alternative fuels and emissions. Boca Raton: CRC Press, 2010. 557 p. doi: 10.1201/9781420086058
40. Kim K.-H., Jahan S.A., Kabir E., Brown R.J.C. A review of airborne polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and their human health effects // Environ. Int. 2013. V. 60. P. 71–80. doi: 10.1016/j.envint.2013.07.019
41. Elvidge C.D., Zhizhin M., Baugh K., Hsu F.C., Ghosh T. Methods for global survey of natural gas flaring from visible infrared imaging radiometer suite data // Energies. 2016. V. 9. No. 1. Article No. 14. doi: 10.3390/en9010014
42. Kavet R., Nauss K.M. The toxicity of inhaled methanol vapors // Crit. Rev. Toxicol. 1990. V. 21. No. 1. P. 21–50. doi: 10.3109/10408449009089872
43. Varol M. Assessment of heavy metal contamination in sediments of the Tigris River (Turkey) using pollution indices and multivariate statistical techniques // J. Hazard. Mater. 2011. V. 195. P. 355–364. doi: 10.1016/j. jhazmat.2011.08.051
44. Trakarnpruk W., Seentrakoon B., Porntangjitlikit S. Hydrodesulfurization of diesel oils by MoS₂ catalyst prepared by in situ decomposition of ammonium thiomolybdate // Science, Engineering and Health Studies. 2013. V. 2. No. 1. P. 7–13. doi: 10.14456/sustj.2008.1
45. Zulkefli N.N., Masdar M.S., Wan Isahak W.N.R., Md Jahim J., Md Rejab S.A., Chien Lye C. Removal of hydrogen sulfide from a biogas mimic by using impregnated activated carbon adsorbent // PLoS One. 2019. V. 14. No. 2. P. e0211713. doi: 10.1371/journal.pone.0211713
46. Mokhatab S., Poe W.A., Mak J.Y. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing. 4th ed. Waltham: Gulf Professional Publishing, 2018. 1056 p.
47. Cao X., Bian J. Supersonic separation technology for natural gas processing: A review // Chemical Engineering and Processing – Process Intensification. 2019. V. 136. P. 138–151. doi: 10.1016/j.cep.2019.01.007
48. Esmaeili A. Supersonic separation of natural gas liquids by twister technology // Chemical Engineering Transactions. 2016. V. 52. P. 7–12. doi: 10.3303/CET1652002
49. Kokkinos N.C., Emmanouilidou E., Zachopoulos F., Mittas N. Application of artificial intelligence in modeling of methanol production from renewable sources // Comprehensive Methanol Science: Production, Applications, and Emerging Technologies / Ed. M.R. Rahimpour. V. 2. Elsevier, 2025. P. 983–999. doi: 10.1016/B978-0443-15740-0.00001-X
50. Nuchitprasitchai S., Cremaschi S. An algorithm to determine sample sizes for optimization with artificial neural networks // AIChE J. 2013. V. 59. No. 3. P. 805–812. doi: 10.1002/aic.13871
51. Kuzmin A.M., Buslaev G.V., Morenov V.A., Tseneva S.N., Gavrilov N.A. Improving the energy efficiency of small-scale methanol production through the use of microturboexpander units // Journal of Mining Institute. 2022. V. 258. P. 1038–1049 (in Russian). doi: 10.31897/ PMI.2022.104
ISSN 1995-4301
Выбор параметров просмотра
