Недавно система электролиза для производства водорода из сопутствующих нефти и газа сточных вод мощностью 100 кВт, разработанная совместно Институтом безопасности и охраны окружающей среды Китайской национальной нефтегазовой корпорации (Шэньчжэньский институт) и Чанцинским нефтепромыслом, успешно работала более 60 дней в газовом месторождении Сулэйге, крупнейшем интегрированном газовом месторождении Китая по запасам. Этот прорыв означает важный скачок от лабораторных исследований к инженерному применению в полной цепочке использования ресурсов нефтегазовых сточных вод для «снижения загрязнений и производства водорода» в Китае, предоставляя инновационный технологический путь для зеленой трансформации нефтегазовой промышленности и эффективного использования водных ресурсов.
Для решения отраслевых проблем высокой сложности и стоимости обработки высокосоленых и высокоорганических сточных вод, образующихся при добыче нефти и газа, команда Шэньчжэньского института после многих лет усердных исследований создала теоретическую систему синергетического каталеза и успешно преодолела техническое препятствие недостаточной стабильности электродных материалов в условиях высокой солености и загрязненности. Проектная команда завершила полную разработку от 20-киловаттного инженерного прототипа до 100-киловаттной интегрированной системы. Система совместима с различными сценариями обработки, включая пластовые воды, фрактурные жидкости, обратные потоки и сточные воды переработки, а также имеет потенциал расширения для производства водорода из морской и городской сточной воды.
Эта система инновационно использует модульный дизайн с атмосферными/прессовыми двухконфигурационными электролизерами, формируя технологическую схему «градуированной обработки - синергетического производства водорода»: модуль атмосферного квадратного электролизера, оснащенный самостоятельно разработанными материалами электродов, устойчивыми к высокой солености и загрязнению, может одновременно достигать электроокисления сточных вод и предварительного производства зеленого водорода; модуль прессового бака использует низко концентрированную чистую соленую воду после глубокой обработки в качестве сырья для производства высокочистого водорода. На сегодняшний день система завершила промышленные испытания с пятью типами фрактурных жидкостей и обратных потоков, а также шестью типами пластовых вод, суммарно обработав 24 тысячи тонн сточных вод. Максимальная скорость производства водорода достигла 40 нм³/ч, при чистоте водорода стабильно поддерживаемой на уровне 99,99%. Комплексное энергопотребление системы по производству водорода контролируется на уровне 4,5 кВт·ч/нм³ H₂, что является передовым показателем в отрасли. Согласно сторонним испытаниям, степень удаления химической потребности в кислороде (ХПК) в очищенных сточных водах достигла 99%, что обеспечивает эффективное сочетание глубокого разложения загрязняющих веществ и производства чистой энергии.
Анализ экономической целесообразности показывает, что при стоимости зелёной электроэнергии 0,3 юаня/кВт·ч приведённая стоимость водорода для данной технологии составляет около 20,6 юаня/кг, что на 25% ниже комплексных затрат по сравнению с традиционной моделью «очистка сточных вод + раздельное производство водорода», закладывая основу для крупномасштабного коммерческого применения. Как демонстрационный проект реализации CNPC принципа «Четыре воды и четыре определения», успешная эксплуатация данной системы на Сулигском газовом месторождении не только обеспечивает поставку чистого водородного топлива для промысла, но и решает двойные проблемы «сложности очистки сточных вод и дефицита энергоснабжения» в нефтегазодобывающих регионах.
По словам руководителя проекта из Шэньчжэньского института, следующим шагом станет ускорение разработки и инженерной проверки системы мегаваттного (МВт) уровня, с планами завершить строительство демонстрационного проекта мощностью 3 МВт к 2026 году. Целями являются дальнейшее снижение стоимости очистки одной тонны сточных вод на 15% и сокращение энергопотребления на производство водорода до уровня ниже 4,2 кВт·ч/нм³ H₂. Данный технологический путь, как ожидается, будет тиражироваться и внедряться в крупных нефтегазодобывающих районах, таких как Чанцинское и Таримское месторождения, в будущем. К 2030 году прогнозируется помощь нефтегазовым месторождениям PetroChina в сокращении сброса сточных вод на 12 млн тонн в год и производстве более 50 тыс. тонн зелёного водорода ежегодно, что эквивалентно сокращению выбросов углекислого газа на 650 тыс. тонн в год, обеспечивая важную техническую поддержку для достижения энергетической отраслью целей «двойного углерода».
