Синтетичен бензин: описание, характеристики, производителност, методи на производство

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Науката и прогресът ви позволяват да създавате неща, които никога не са били виждани преди, за които мнозина дори не могат да си помислят. Вземете например една сравнително нова разработка като синтетичния бензин. Много хора знаят, че това гориво се получава чрез дестилация от нефт. Но може да се синтезира и от въглища, дърва, природен газ. Производството на синтетичен бензин, въпреки че не може напълно да замени конвенционалния начин на производство, все още заслужава да бъде проучено. Следователно, неговата история ще бъде разгледана, както и начините за получаването му.

Въведение

Трудно е да си представим съвременната цивилизация без моторно гориво - дизел, керосин, бензин. За тях работят автомобили, самолети, ракети, воден транспорт. Но количеството масло в червата е ограничено. Не толкова отдавна се смяташе, че човечеството скоро неизбежно ще се сблъска с недостиг на гориво. Но се оказа,не всичко е толкова тъжно. Разработват се нови технологии за извличане на трудновъзстановими запаси и се появяват алтернативни варианти. Можем да споменем и зелена енергия и повишаване на ефективността на използване на ресурсите (съвременните малки автомобили лесно управляват 4-6 литра гориво на сто километра, въпреки че в началото на нашето хилядолетие са изисквали около 10). А висококачествено гориво, както се оказа, може да се получи от различни непетролни суровини.

Как започна всичко?

Трябва да започнем със събития, случили се преди повече от 150 години. Тогава започна комерсиалното производство на петрол. Оттогава човечеството е използвало повече от половината от така наречените леки суровини. Първоначално маслото се използва като източник на топлинна енергия. В наше време този подход не е икономически жизнеспособен. Когато настъпи автомобилната ера, продуктите от фракционирането на маслото станаха широко разпространени в ролята на моторно гориво. В същото време, колкото повече суровини бяха изчерпани, толкова по-изгодно ставаше да се търси алтернатива.

Какво е петрол? Това е смес от въглеводороди и по-точно циклоалкани. Какво са те? Най-простият алкан е известен на мнозина като газ метан. Освен това в маслото има азотни и серни примеси. И ако е обработен правилно, тогава можете да получите много различни материали. Например, вземете добре познатия бензин. Какво представлява той? Всъщност това е нискокипяща маслена фракция, образувана от късоверижни въглеводороди с количествоатоми от пет до девет. Бензинът е основното гориво за леките автомобили, както и за малките самолети. Следващият подчертан тип е керосинът. Той е по-вискозен и тежък. Образува се от въглеводороди, в които има от 10 до 16 атома. Керосинът се използва в реактивни самолети и двигатели. Още по-тежка фракция е газьол. Използва се в дизелово гориво, което е смес с керосин.

Научно търсене на алтернатива

Въпреки че основните фракции се получават от нефт, се оказа, че за тази цел могат да се използват и други въглеродни суровини. Този проблем е решен от химиците още през 1926 г. Тогава учените Фишер и Тропш откриха реакцията на редукция на въглеродния оксид при атмосферно налягане. Установено е, че течни и твърди въглеводороди могат да се образуват от газова смес в присъствието на катализатори. По химичен състав те се доближават до продуктите, получени от нефт. Резултатът от химическото изследване е наречен "синтетичен газ". Оказа се доста лесно. Дотолкова, че може да се повтори у дома от всеки, който не е прескачал химия и физика в училище. Получава се чрез преминаване на водна пара върху въглища (това е неговата газификация) или чрез преобразуване на обикновен природен газ (състои се основно от метан). Във втория случай са използвани допълнително метални катализатори. Трябва да се отбележи, че синтез-газът може да се създаде не само от метан и въглища. Обещаваща посока сега се счита за работа по ензимни итермохимична обработка на отпадъци от растителни суровини. Не бива да забравяме и за преобразуването на биогаз, тоест летливи вещества, получени от разлагането на органични отпадъци.

Как се е развило приложението?

Нацистка Германия се отличи в това отношение. По време на Втората световна война тя имаше значителни проблеми по отношение на снабдяването с гориво. Затова бяха създадени цели комплекси, които преработват въглищата в течно гориво. И синтетичният бензин на Третия райх даде своя значителен принос, доста силно отлагайки падането на това ужасно състояние. След това се използва методът на химическо втечняване на въглища, докато се получи гориво за пиролиза. До края на войната нацистка Германия успява да достигне нивото от 100 000 барела синтетичен петрол на ден. В по-обичайни условия това е повече от 130 тона! Използването на въглища е целесъобразно поради сходния химичен състав. Така че в него съдържанието на водород е 8%, докато в маслото е 15%. Ако създадете определен температурен режим и наситете въглищата с водород в значителен обем, тогава те ще преминат в течно състояние. Този процес се нарича хидрогениране. Освен това може да се ускори и увеличи по обем, ако се използват катализатори: желязо, калай, никел, молибден, алуминий и много други. Всичко това прави възможно да се изолират различни фракции и да се използват за по-нататъшна обработка.

Синтетичният бензин се произвежда в Германия сега. След Втората световна война Южна Африка последва примера. ТогаваКитай, Австралия и САЩ започнаха да се присъединяват. Трябва да се отбележи, че ние също имаме потенциал за развитие на тази област.

За падането и издигането

В Съветския съюз, още преди началото на Втората световна война, имаше търсения за възможен добив на бензин от кафяви въглища. Но, уви, не беше възможно да се получат резултати, подходящи за промишлено производство. След края на конфликта цената на петрола падна, а с него изчезна и нуждата от синтетично гориво. Сега, поради намаляването на петролните запаси, тази област преживява прераждане. Производството на синтетичен бензин става все по-разпространено, често срещано с подкрепата на държавата. Например в САЩ производителите на такива горива могат да разчитат на държавни субсидии. Въпреки всички предпоставки, течните горива се произвеждат в ограничен мащаб. Факт е, че разширяването на съществуващите мощности е ограничено от високата цена, която значително надвишава това, което се получава от конвенционалните суровини. Например синтетичният бензин в Германия може да се направи от вода и въглероден диоксид, но само за една година ще струва нова кола. И всичко това поради високата цена на инсталацията. Основното направление на работа е търсенето на икономически технически решения. Например, отворен е въпросът за намаляване на налягането за втечняване на въглища. Сега е необходимо да се създадат 300-700 атмосфери и търсенето се извършва, за да се постигне стойност от 100 и по-ниска. Актуални са и въпросите за повишаване на производителността на генераторите, разработването на нови катализатори (по-ефективни). Да, и не бива да забравяме, че няма толкова висококачествени естествени въглища. Поради това се счита за по-обещаващо получаването му от газ. Какви са възможностите тук?

Произведено от природен газ

Това е особено вярно поради съществуващите транспортни проблеми. Така че, ако транспортирате природен газ, тогава цената на това ще бъде 30-50% от цената на крайния продукт. Следователно преработката му непосредствено в близост до мястото на добив във висококачествен бензин и дизелово гориво е много актуална. Това поставя редица изисквания за компактност на инсталациите. Ако крайните продукти се получават през метанолния етап, тогава такъв процес е удобен поради факта, че се извършва в един реактор. Но се изисква много енергия, поради което синтетичното гориво е два пъти по-скъпо от петрола. Алтернатива на този общ метод беше предложена от Института за нефтохимичен синтез на Руската академия на науките. Тя включва работа с друг междинен продукт - диметилов етер. Не е трудно да се работи по този начин, ако се увеличи съотношението на въглероден оксид в получения синтез-газ. Производството на синтетичен бензин в този случай е допълнително и доста екологично гориво. Особено добре се показа при стартиране на студени двигатели поради високото си цетаново число. И за производството на бензин тази опция не е лоша. Така че можете да направите гориво с октаново число 92. Синтетичният бензин от природен газ в същото време има по-малко вредни примеси от тези, които могат да бъдат намерени в тези, направени от нефт. Инсталацията, предложена от Руската академия на науките, предлага схема на работа, според която колкото по-висока е температурата на реакцията, толкова повечеизпълнение.

Можеш ли да направиш всичко сам?

Въпреки факта, че алтернативната енергия се счита за сравнително млада наука, не е проблем да се повторят нейните постижения в рамките на едно домакинство. Следователно, да, напълно е възможно да създадете синтетичен бензин със собствените си ръце. Освен това, предвид спецификата на условията, в които трябва да съществува, е възможно да се разчита на дърва, въглища и биогаз. Кой от тях да даде предпочитание у дома - всеки решава сам.

Като най-простият, най-уместният е въпросът как да получите синтетичен бензин от дърво със собствените си ръце. Мнозина го смятат единствено за строителен материал или суровина за играчки. Но си струва да си спомним поне дървесен алкохол и става ясно, че потенциалът съществува. Как да получите синтез газ в този случай? Необходимо е да се вземат дърва (или неговите отпадъци, какво точно не е важно). У дома можете да направите устройство от три части, всяка от които ще изпълнява своята функция. Първоначално е необходимо да се осигури тяхното сушене и нагряване до температура 250-300 градуса по Целзий. След това идва ред на пиролизата. Тук температурата трябва да се повиши до 700 градуса. И последният етап е генерирането на газ. Започва парно реформиране. Процесът протича при температура 700-1000 градуса. Резултатът е много чист синтезиран газ. Не се изисква допълнителна намеса. След това използваме катализатори и синтетичният бензин е готов!

Направете от въглища

И още една малка точка, която не беше спомената преди - при работа вкъщи инсталациите със сигурност ще се окажат доста големи. Поради това не се препоръчва поставянето им в апартамент. Но да ги създадете в собствения си дом или близо до него е много истинско нещо.

Синтетичният бензин може да се получи от въглища чрез въздействието на пара. Газификацията му е най-лесният и осъществим начин за домашни условия. Така че нека започваме. Първоначално, за по-голяма ефективност и увеличаване на скоростта на процеса, въглищата трябва да бъдат смачкани. След това се насища с водород. След това е необходимо да се създаде температура от 400-500 градуса по Целзий и налягане от 50-300 kg/cm2. И чакаме момента на преход в течно състояние. Ако не се използва разтворител, тогава само 5-8% от общата маса на въглищата ще станат такива. След това идва ред на катализаторите. Подходящи за въглища: молибден, никел, кобалт, калай, алуминий, желязо, както и техните съединения. За газификация може да се използва всякакъв вид суровина. Кафяв, камък - всичко ще свърши работа. Въпреки че качеството му влияе върху ефективността на преобразуването. По-рано беше дадено обозначението на количеството въглерод и цифрата се наричаше 8%. Това не е съвсем вярно. В зависимост от марката и качеството, стойността може да варира от 4% до 8%. А за минималната годност на последваща обработка и отделяне на бензина е необходимо да се постигне стойност от 11% (по-добре от 15%). Първоначално не е фактът, че всичко ще се получи. Особено ако сте пропуснали уроците по физика ихимия. Въпреки това синтетичният бензин от въглища може успешно да се произвежда и използва.

Работа с биогаз

Това е доста необичаен и екстравагантен подход, но работи. Красотата му е и в това, че като гориво има по-широко приложение от синтетичния бензин. Вярно е, че заема много място. Така например един кубичен метър биогаз е еквивалентен на 0,6 литра бензин. Ако го използвате не в компресирано състояние, тогава дори да го вземете до очните ябълки на камион, няма да можете да карате повече от сто или два километра. Следователно, как да синтезирате желания бензин от него? Това е възможно поради факта, че всъщност това е метан с малки примеси. Това е практически това, от което се нуждаете. Синтезът обаче е проблематичен. В крайна сметка тук не е измислено нещо ново и в същото време просто. Тоест трябва да работим върху създаването на синтез-газ и от него да осигурим образуването на бензин. Това става (според най-разпространената схема) чрез метанол. Въпреки че можете да работите чрез диметилов етер. Когато става въпрос за метанол, винаги трябва да помните, че той е изключително опасен. Ситуацията се усложнява от факта, че има миризма на алкохол, а точката на кипене е 65 градуса по Целзий. Като цяло работата със синтеза на гориво не е детска игра. Следователно няма да е излишно да научите химия и физика, ако тези знания не са налични. Накратко, синтетичният бензин се получава чрез дестилация на газ и кондензатор. Този метод не е бърз, но ако има добра теоретична подготовка, не е трудно. Но без знания е невъзможно да се работипрепоръчва се. В крайна сметка чистият метанол е гориво с най-високо октаново число и следователно опасно. И двигателят на обикновена кола няма да го „усвои“- той не е предназначен за това.

Заключение

Ето как да получите синтетично гориво. Трябва да се отбележи, че това не са играчки, а запалими дейности. Следователно, без подходяща теоретична подготовка, човек не трябва да се занимава с такъв въпрос. В крайна сметка това би било пряко нарушение на правилата за безопасност. И те, трябва да се помни, винаги са написани с кръв.