Жидкий уголь: что это такое и как можно использовать

Определение термина синтетическое топливо код

Термин «синтетическое топливо» имеет несколько различных значений и может включать в себя различные виды топлива. Традиционное определение, установленное «Международным энергетическим агентством», определяет «синтетическое топливо» как любое жидкое топливо, полученное из угля или природного газа. Энергетическая информационная ассоциация США определяет синтетическое топливо в своем ежегодном отчете за 2006 год как топливо, полученное из угля, природного газа, биомассы или корма для животных путем химической конверсии в синтетическое масло и / или синтетические жидкие продукты. Многочисленные определения синтетического топлива включают топливо, произведенное из биомассы, а также из промышленныx и коммунальныx отходов. С одной стороны, «синтетическoe» означает, что топливо производится искусственно. В отличие от синтетического обычное топливо обычно получают разделением сырой нефти на отдельные фракции (перегонка, ректификация и т. д.) без химического модифицирования компонентов. Однако различные химические процессы также могут быть использованы при производстве и традиционного топлива. Под понятием «синтетическое» можно подчеркнуть, с другой стороны, что топливо было произведено химическими процессами синтеза то есть производством соединений более высокого уровня из нескольких низших соединений. Это определение относится, в частности, к топливам XtL, в которых сырье сначала разлагается в синтез-газ низших соединений (H 2, CO и т. д.) с целью получения высших углеводородов (синтез Фишера-Тропша ). Однако, даже с обычными видами топлива химические процессы могут быть частью производственного процесса. Например, углеводороды со слишком длинной углеродной цепью путем так называемого крекинга могут быть разбиты на продукты с более короткой цепью, такие как те, которые содержатся в бензине или дизельном топливе. В результате, в зависимости от определения, может оказаться невозможным четко отличить традиционное от синтетического топлива. Хотя точного определения не существует термин «синтетическое топливо» обычно ограничен топливом XtL. Разница между синтетическим и альтернативным топливом заключается в методике применения топлива. То есть альтернативное топливо может требовать более серьезной модификации двигателя или топливной системы или даже использования двигателя нетрадиционного типа (например парового).

Что позволяет обеспечить высокую теплоотдачу от бездымных брикетов? И каким образом вы ее замеряли?

Сергей Степанов:

Чтобы замерить теплоотдачу, сжигали 10 килограммов брикетов в бытовом котле, а по теплосчётчику определяли отпуск полезного тепла (горячей воды).

Высокий КПД котла обеспечивается тем, что котел большую часть времени работает равномерно. При сжигании угля режим горения другой — сначала пиковое выделение тепла, потом затухание. Поэтому на угле большая часть тепла просто улетает в трубу.

Кстати, когда мы говорим о высокой теплоотдаче и экономии топлива — важно понимать, что загружать брикетов по объему нужно столько же, сколько вы обычно загружаете угля. То, что брикетов для отопления надо в 1,5-2 раза меньше, означает, что подгружать топливо вам придется в 1,5-2 раза реже. Разовую порцию загрузки снижать не нужно!

Разовую порцию загрузки снижать не нужно!

Основные продукты угля

Самые скромные подсчеты говорят о том, что продукты угля составляют 600 наименований.Ученые разработали различные методы получения продуктов переработки каменного угля. Метод переработки зависит от желаемого конечного продукта. Например, чтобы получить чистые продукты, такие первичные продукты переработки каменного угля — коксовый газ, аммиак, толуол, бензол — применяют жидкие промывочные масла. В особых аппаратах обеспечивается герметизация продуктов и защита их от преждевременного разрушения. Процессы первичной переработки предполагают и метод коксования, при котором каменный уголь нагревается до температуры +1000оС при полностью перекрытом доступе кислорода.По окончанию все необходимых процедур любой первичный продукт дополнительно очищается. Основные продукты переработки каменного угля:

• нафталин
• фенол
• углеводород
• салициловый спирт
• свинец
• ванадий
• германий
• цинк.

Без всех этих продуктов наша жизнь была бы намного сложнее.Взять хотя бы косметологическую промышленность, она является наиболее полезной для людей областью применения продуктов переработки угля. Такой продукт переработки угля, как цинк широко применяется для лечения жирной кожи и угревой сыпи. Цинк, а также серу добавляют в кремы, сыворотки, маски, лосьоны и тоники. Сера ликвидирует имеющееся воспаление, а цинк предупреждает развитие новых воспалений.Кроме этого, лечебные мази на основе свинца и цинка применяют для лечения ожогов и травм. Идеальным помощником при псориазе является тот же цинк, а также глинистые продукты каменного угля. Каменный уголь является сырьем для создания отличных сорбентов, которые применяются в медицине для лечения заболеваний кишечника и желудка. Сорбенты, в составе которых присутствует цинк, используют для лечения перхоти и жирной себореи.В результате такого процесса, как гидрогенизация, из каменного угля на предприятиях получают жидкое топливо. А продукты сжигания, которые остаются после этого процесса, являются идеальным сырьем для разнообразных стройматериалов, имеющих огнеупорные свойства. К примеру, именно таким образом создается керамика.

Каменный уголь

Переработка этого вида сырья производится по трем направлениям: гидрирование, коксование и неполное сгорание. Каждый из этих видов предполагает использование особого технологического процесса.

Коксование подразумевает нахождение сырья в при температуре 1000-1200 о С, где отсутствует доступ кислорода. Этот процесс позволяет осуществлять сложнейшие химические превращения, результатом которых будет образование кокса и летучих продуктов. Первый в остывшем состоянии отправляется на предприятия металлургии. Летучие продукты охлаждаются, после чего получаются и каменноугольная смола. Остается еще много несконденсированных веществ. Если говорить о том, почему нефть лучше угля, то следует отметить, что из первого вида сырья получается гораздо больше готовых продуктов. Каждое из веществ направляется на определенное производство.

На данный момент осуществляется даже производство нефти из угля, что позволяет получить гораздо больше ценного топлива.

Каменный уголь появился на планете Земля около 360 миллионов лет назад. Данный отрезок нашей истории ученые именовали Карбоном или Каменноугольным периодом. В это же время фиксируется и появление первых наземных рептилий, первых крупных растений. Погибшие животные и растения разлагались, а колоссальное количество кислорода активно способствовало ускорению этого процесса. Сейчас на нашей планете присутствует лишь 20% кислорода, а в то время животные дышали полной грудью, ведь количество кислорода в атмосфере Карбона достигал 50%. Именно такому количеству кислорода мы обязаны современным богатством угольных залежей в недрах Земли.Но уголь — это еще не все. Вследствие различных видов переработки из угля получают огромное количество разнообразных полезных веществ и продуктов. Что делают из угля? Именно об этом мы поговорим в данной статье.

Получение сырья для производства горючего спирта на дому

Самая большая проблема с созданием горючего спирта в домашних условиях сейчас, либо в каком-то гипотетическом, апокалиптическом будущем, это сырье. Для того, чтобы сделать затор, который можно дистиллировать в топливный спирт, вам нужно какое-то зерно или другой материал растительного происхождения в большом количестве. Если у вас есть где вырастить сырье, проблем в денежном эквиваленте будет значительно меньше.

В основном этанол делают из кукурузы. С каждых 40 соток возможно производить до 1500 литров этилового спирта в год. Из других культур, еще большую эффективность показало просо, с той же площади за 1 год урожайность превысила 2200 литров этилового спирта. При идеальных условиях с просо можно получить и 4500 литров.

При отсутствии посевных площадей для выращивания кукурузы, просо, сахарной свеклы и других видов культурных растений получение спирта в домашних условиях будет нежизнеспособным проектом.

Твердое и газообразное топливоправить править код

В некоторых странах третьего мира дрова и древесный уголь до сих пор являются основным топливом, доступным населению для отопления и приготовления пищи (так живёт около половины мирового населения) . Это во многих случаях приводит к вырубке лесомассивов, что в свою очередь приводит к опустыниванию и эрозии почвы. Одним из способов уменьшения зависимости населения от источников древесины является внедрение технологии брикетирования отходов сельского хозяйства или бытового мусора в топливные брикеты. Такие брикеты получают прессованием кашицы, полученной смешиванием отходов с водой на несложном рычажном прессе с последующей сушкой. Такая технология, однако, очень трудоемка и предполагает наличие источника дешевой рабочей силы. Менее примитивным вариантом получения брикетов является использование для этого гидравлических прессовальных машин.

Некоторые газообразные топлива можно считать вариантами синтетического топлива, хотя такое определение может быть спорным, поскольку двигатели, использующие такое топливо, нуждаются в серьёзной модификации. Одним из широко обсуждаемых вариантов уменьшения вклада автотранспортных средств в накопление углекислоты в атмосфере считается использование водорода в качестве топлива. Водородные двигатели не загрязняют окружающую среду и выделяют только водяной пар. В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую. Поскольку водород получают либо методами, требующими большого расхода электроэнергии, либо окислением углеводородных топлив, экологические и, тем более, экономические преимущества такого топлива весьма спорны.

Полная статья Водородная энергетика

.

Диметиловый эфирправить | править код

Диметиловый эфир получают дегидратацией метанола при 300—400 °C и 2—3 МПа в присутствии гетерогенных катализаторов — алюмосиликатов. Степень превращения метанола в диметиловый эфир — 60 %, в цеолиты — почти 100 %. Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы, а выброс оксидов азота в выхлопных газах — на 90 % меньше, чем у бензина. Цетановое число диметилового дизеля более 55, при том что у классического нефтяного — от 38 до 53. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобаллонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании метанола в топливе.

Теплота сгорания ДМЭ около 30 МДж/кг, у классических нефтяных топлив — около 42 МДж/кг. Одна из особенностей применения ДМЭ — его более высокая окисляющая способность (благодаря содержанию кислорода), чем у классического топлива.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире, разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания Shanghai Automotive.

Нефть

Если и далее разбираться в том, что получают из угля и нефти, то стоит сказать и о дизельной фракции нефтеперегонки, которая обычно служит топливом для дизельных двигателей. В состав мазута входят высококипящие углеводороды. Посредством перегонки под уменьшенным давлением из мазута обычно получают различные масла смазочного назначения. Остаток, который имеется после обработки мазута, принято называть гудроном. Из него получают такое вещество, как битум. Данные продукты предназначены для использования в дорожном строительстве. Мазут часто используется и в качестве котельного топлива.

Как делают бензин

Для того чтобы получить топливо, необходимо провести некоторое количество операций с сырой нефтью. Все дело в том, что начальный продукт состоит из смеси различных углеводородов

Также важно понимать, что каждая молекула этого вещества содержит различное количество именно атомов углерода. Если объяснять просто, то каждая из этих молекул имеет свой рост и вес

Чтобы получить молекулы бензина, которые являются наиболее простыми и легкими, необходимо нагревать сырую нефть до тех пор, пока более сложные и тяжелые частицы не разорвутся до более простых — бензиновых. Другими словами, если отвечать на вопрос о том, как делают бензин, можно сказать, что его получают путем термообработки сырой нефти. Однако к этому процессу стоит добавить еще некоторые более мелкие процессы, вроде очистки и переработки.

История

NYMEX цены на нефть West Texas Intermediate

Во время Второй мировой войны Германия в значительной степени, до 50 % в отдельные годы, удовлетворяла свои нужды в топливе за счет создания производственных мощностей для переработки угля в жидкое топливо. Как считал «личный архитектор Гитлера» Альберт Шпеер, в техническом отношении Германия потерпела поражение 12 мая 1944 года, когда вследствие массированных бомбардировок союзников было уничтожено 90 % заводов, производящих синтетическое горючее.

Аналогично этому, Южная Африка с теми же целями создала предприятие Sasol Limited, которое во времена Апартеида помогало экономике этого государства успешно функционировать несмотря на международные санкции.

В США производители такого топлива часто получают государственные субсидии и поэтому иногда такие из смеси угля с биологическими отходами. Такие методы получения государственных субсидий подвергаются критике со стороны «зелёных», как пример злоупотребления особенностями налоговой системы корпорациями. Синтетическое дизельное топливо, получаемое в Катаре из натурального газа, отличается низким содержанием серы и поэтому оно смешивается с обычным дизельным топливом для уменьшения в такой смеси уровня серы, что необходимо для маркетирования дизельного топлива в тех штатах США, где существуют особенно высокие требования к качеству топлива (например в Калифорнии).

Сейчас использование технологии Фишера – Тропша возможно лишь при устойчивых нефтяных ценах выше 50-55 долл. за баррель.

расширение

Реклама бензина с 1937 года

С середины 1934 года мировые цены на минеральное масло выросли до такой степени, что промышленность синтетического топлива внезапно стала конкурентоспособной. Причиной быстрого роста цен на сырую нефть был частный сектор, но, прежде всего, растущий глобальный военный уровень автомобилизации. Среди прочего, APOC , основным владельцем которой было британское государство, взяла на себя поставки топлива для абиссинской войны Муссолини, несмотря на эмбарго Лиги Наций . В то время с годовым потреблением 3,7 миллиона тонн минерального масла Германия зависела от 65-70 процентов от импорта нефти, 75 процентов которой приходилось на британские и американские компании. Год спустя 50 процентов импорта нефти для Германского рейха не удалось. Это был первый «нефтяной шок» в истории Германии.

С точки зрения Германии, это развитие явно говорило в пользу строительства и расширения установок гидрогенизации. В октябре 1934 года была основана (Brabag), которая должна была производить около 740 000 тонн синтетического топлива в год на своих установках гидрогенизации в Магдебурге и Бёлене с 1936 года и в Цайце с 1939 года по лицензии с использованием процесса IG . В то же время IG Farben увеличила производство на заводе в Леуне и построила дополнительные собственные установки гидрогенизации в различных местах.

Государственная горнодобывающая компания Hibernia также подписала лицензионное соглашение с IG Farben и в 1936 году ввела в эксплуатацию первую в Германии установку гидрогенизации для сжижения каменного угля в Шольвене . Произведенный здесь синтетический бензин продавался Бензольной ассоциацией как бензин
Leuna
и под торговой маркой
Bevaulin
, позже
Aralin
. Кроме того, с 1936 года, конкурируя с IG Farben, первые крупные предприятия, работающие по технологии Фишера-Тропша по лицензии Ruhrchemie, начали производство синтетического топлива. Фактически, почти все основные немецкие поставщики энергии в последующий период построили свои собственные установки для гидрогенизации и синтеза.

В ходе гражданской войны в Испании (1936–1939) мировые цены на нефть резко выросли. Советский Союз подается топливо к республиканцам, а британские и американские нефтяные компании обеспечили поставку топлива для национальных испанцев на протяжении всей войны . Правительства Лондона и Вашингтона одновременно предоставили последнему обширные ссуды на покупку бензина, что противоречило резолюциям о нейтралитете обеих стран.

Ведущие британские и американские нефтяные компании не стеснялись расширять свои деловые отношения с гитлеровской Германией, в некоторых случаях даже в самом начале войны. Например, строительство завода по гидрогенизации в Пёлитце было совместно спланировано компаниями Shell, Standard Oil и IG Farben в 1937 году и реализовано в 1939 году. Годовая производительность этого завода составляла 700 000 тонн, что превышало мощность всех других гидрогенизационных заводов. Инициатива для этого исходила от международных партнеров IG Farben. Standard Oil и Shell также участвовали в шести других заводах по гидрогенизации в Германии. Кроме того, в 1939 году треть всех заправочных станций в Германии принадлежала Standard Oil, что внесло значительный вклад в продажу синтетического бензина.

К 1943 году в сфере влияния Германии было построено в общей сложности 23 завода по гидрированию и синтезу, девять из которых работали по технологии Фишера-Тропша компании Ruhrchemie, а 14 – по технологии гидрогенизации под высоким давлением компании IG Farben. Хотя и вооружений к огромному расширению промышленной угольной химии в Германии, производство синтетического топлива не могло даже приблизиться к обеспечению независимости от импорта нефти в начале войны и в последующий период. С середины 1944 года, незадолго до вторжения в Нормандию , производство резко упало в результате целенаправленных авиаударов союзников по немецким нефтяным центрам, нефтеперерабатывающим заводам и заводам синтетической гидрогенизации и к концу войны упало до уровня 1920-х годов.

Синтетический бензин под названием Leuna petrol

давно прекратил свое существование. Уже в сентябре 1939 года все торговые марки исчезли с немецких автозаправочных станций. С переходом на военную экономику во время Второй мировой войны и связанным с этим контролем со стороны центрального правительства все компании по продаже нефтепродуктов были объединены в Рабочую группу по распределению минерального масла (AMV), и только бензин без торговой марки продавался по топливному удостоверению или ваучеру на покупку .

Простые эфиры

Эфиры — бесцветные, подвижные, легкокипящие жидкости с характерным запахом. Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) в настоящее время считается самым перспективным антидетонатором. В России его разрешено добавлять в автомобильные топлива в количестве до 15%. Ограничения вызваны особенностями эксплуатационных характеристик: относительно низкой теплотой сгорания и высокой агрессивностью по отношению к резинам. Согласно результатам дорожных испытаний, неэтилированные бензины, содержащие 7-8% МТБЭ, превосходят этилированные бензины при всех скоростях движения. Добавка 10% МТБЭ в бензин повышает октановое число по исследовательскому методу на 2,1—5,9 единиц, а 20% — на 4,6—12,6 единиц, в связи с чем он эффективнее таких известных добавок, как алкилбензин и метанол. Использование топлива с метил-трет-бутиловым эфиром несколько улучшает мощность и экономические показатели двигателя. МТБЭ представляет собой бесцветную прозрачную жидкость с резким запахом. Температура кипения составляет 54—55°С, плотность 0,74 г/см3. Октановое число по этому методу составляет 115—135 пунктов. Мировое производство МТБЭ исчисляется десятками миллионов тонн в год.

В качестве потенциальных антидетонаторов возможно применение этил-трет-бутилового эфира, трет-амилметилового эфира, а также простых метиловых эфиров, полученных из олефинов С6-С7.

Свойства некоторых эфиров.

Для получения бензинов АИ-95 и АИ-98 обычно используют добавки МТБЭ или его смесь с трет-бутиловым спиртом, которая называется Фэтэрол — торговое название Октан-115. Недостатком таких кислородсодержащих компонентов является улетучивание эфиров в жаркую погоду, что ведёт к понижению октанового числа.

Соображения по охране окружающей среды [ править ]

Основная статья: Воздействие угольной промышленности на окружающую среду

Обычно процессы сжижения угля связаны со значительными выбросами CO 2 в процессе газификации или с выработкой необходимого технологического тепла и электричества, вводимого в реакторы сжижения [10], таким образом выделяя парниковые газы, которые могут способствовать антропогенному глобальному потеплению . Это особенно верно, если ожижение угля проводится без каких-либо технологий улавливания и хранения углерода . [21] Существуют технически осуществимые конфигурации установок CTL с низким уровнем выбросов. [22]

Еще одним неблагоприятным воздействием на окружающую среду является высокий расход воды в реакции конверсии водяного газа или паровой конверсии метана . [10]

Контроль выбросов CO 2 на Erdos CTL , заводе во Внутренней Монголии с демонстрационным проектом по улавливанию и хранению углерода , включает закачку CO 2 в соленый водоносный горизонт бассейна Erdos со скоростью 100 000 тонн в год. [23] [ необходим сторонний источник

] По состоянию на конец октября 2013 года накопленное количество закачанного CO 2 с 2010 года составило 154 000 тонн , что достигло или превысило расчетное значение. [24] [
необходим сторонний источник
]

Например, в Соединенных Штатах, возобновляемое топливо стандарта и стандарта с низким содержанием углерода топлива , такие как принятый в штате Калифорния отражает растущий спрос на низкий углеродный след топлива. Кроме того, законодательство США ограничивает использование военными альтернативного жидкого топлива только теми видами топлива, у которых в течение жизненного цикла выбросы парниковых газов меньше или равны выбросам их обычного нефтяного эквивалента, как того требует Раздел 526 Энергетической независимости. и Закон о безопасности (EISA) 2007 года. [25]

Жидкое топливо из газов

Трудно представить, что из таких простых веществ как угарный газ (то-есть окись углерода) и водород, можно получить сложные органические соединения, самые разнообразные сорта жидкого топлива.

Для получения жидкого топлива нужно иметь смесь этих газов, в которой на каждую часть окиси углерода приходилось бы две части водорода. Такую смесь получают в специальных аппаратах — газогенераторах. Через слой раскаленного кокса продувают смесь водяного пара и воздуха. Кислород воздуха, соединяясь с углеродом, образует угарный газ. Этот процесс называют газификацией угля. При разложении молекул воды выделяется водород. Смесь водорода и угарного газа направляют в холодильники. Отсюда так называемый водяной газ идет в реактор. При температуре 200° под воздействием наиболее активных катализаторов — кобальта или никеля — окись углерода и водород вступают в химическое соединение. Из большого числа легких газовых молекул образуются сложные тяжелые вещества.

Катализаторы не только способствуют образованию простых соединений углерода и водорода, но и влияют на дальнейшее усложнение — полимеризацию молекул: углеродные атомы соединяются в цепи, кольца, обрастают атомами водорода. Заново возникают самые разнообразные углеводороды — от легких газов (начиная от метана) до твердых, высокоплавких парафинов, содержащих в каждой молекуле до 100 атомов углерода. Примерно 60% первоначально взятой газовой смеси переходит в жидкое топливо. Это и есть искусственно приготовленная нефть, мало чем отличающаяся от обычной, природной нефти.

Войдем в цех, где происходит синтез горючего. Железные аппараты окружены сложными переплетениями толстых труб. В цехе тихо и безлюдно. Специальные приборы автоматически управляют процессом, сами записывают температуру и давление. Интересно, что процесс образования жидкого топлива идет при обычном атмосферном ‘давлении и температуре всего около 200°. При синтезе топлива из газов не нужна дорогостоящая аппаратура для создания больших давлений и температур. Это выгодно отличает синтез от гидрогенизации угля.

Советская промышленность выпускает сейчас сотни тысяч дизельных моторов, работающих на смесях из высококипящего тяжелого нефтяного топлива.

Все больше становится могучих 25-тонных грузовиков — самосвалов, кораблей-теплоходов, экскаваторов и других машин, на которых установлены дизели. Увеличивается автомобильный и тракторный парк.

Непрерывно растет и производство искусственного дизельного топлива.

Так химики управляют процессами, получая топливо нужного сорта.

Преимущества этого способа открывают ему большие перспективы. Жидкое топливо может быть получено из любого, даже самого низкосортного бурого угля.

Предварительная газификация топлива делает возможным получение бензина из горючих сланцев и даже торфа, не говоря уже об использовании для этой цели природного газа. В 1951 — 1955 годах строятся новые заводы для производства синтетического жидкого топлива из каменного угля, сланцев и торфа. Только в Эстонской ССР на базе местных сланцев выпуск такого топлива за пятилетку увеличится на 80%.

С.Гущев Рис. Б, Дашкова и А.Катковского журнал «Техника — молодежи» №7, 1954 год

Процесс гидрогенизации

Для успешного проведения процесса и получения до 800 кг жидкого топлива из 1 т сырья берут бурый или каменный уголь. Главное условие эффективного достижения результата – наличие в углях 35% летучих веществ. Перед переработкой их перемалывают, измельчая до пылевидной фракции, а затем просушивают. После этого угольную фракцию смешивают с мазутом или тяжелыми маслами, чтобы получилось сырье в виде пасты.

Во время протекания процесса деструктивной гидрогенизации технология предусматривает прямое добавление недостающего водорода в уголь.

Для этого сырье помещают в специальный автоклав и производят его нагрев. При этом давление внутри сосуда достигает 200 Бар, а температура – 500 °С. Мало того, в зоне химической реакции должны находиться вещества — катализаторы и растворители. По данной методике получение бензина из угля проходит внутри автоклава в 2 стадии:

• жидкофазная;
• парофазная.

В сосуде под большим давлением и при высокой температуре протекает несколько сложных химических реакций. Чтобы не нагружать рассказ специфическими терминами, поясним простыми словами: в автоклаве происходит насыщение угля водородом и распад сложных органических соединений на простые. В результате после операций очистки на выходе получаем синтетическое дизтопливо или бензин. Это зависит от условий протекания процесса и степени трансформации угольно-масляной смеси. Но выходу горючего из установки предшествует еще ряд операций:

• центрифугирование;
• полукоксование;
• дистилляция.

Как видите, наладить столь сложное производство своими руками не представляется возможным. Главная сложность – оборудование, вряд ли удастся такое изготовить самому. Взять хотя бы автоклав, где давление выше, чем в кислородных баллонах. Да и в целом подобное производство представляет взрывопожарную опасность.

Лучше, чем в природе

Еще в конце прошлого века Н. Д

Зелинский обратил внимание на разницу в строении молекул нефти. Большинство молекул высококачественной бакинской нефти представляет собой замкнутые кольца углеродных атомов, к которым по бокам присоединены атомы водорода

От такого циклического строения молекул и зависит прежде всего высокое качество топлива. Грозненская нефть содержит меньше нафтенов — циклических углеводородов. В ней преобладают молекулы метанового ряда, растянутые в виде цепочек атомов. Бензин, полученный из грозненской нефти, при сжатии в цилиндрах двигателей, детонировал, самопроизвольно взрывался гораздо раньше того момента, когда между электродами свечи проскакивала запальная искра.

Много хлопот доставило это явление и химикам и моторостроителям, которые всегда стремились увеличить мощность моторов. Мощность и коэффициент полезного действия двигателя зависит прежде всего от того, насколько сильно поршни в цилиндре сжимают горючую смесь. Степень сжатия (то-есть отношение объема всего цилиндра к объему предельно сжатой в цилиндре горючей смеси) – одна из важнейших характеристик двигателя. Чем больше степень сжатия, тем мощнее и экономичнее двигатель. Если, например, повысить степень сжатия у автомобильного мотора с 5,25 до 10,3, то автомобиль, двигаясь со скоростью 40 км/час, будет расходовать горючего вдвое меньше и пройдет на одном баке бензина вдвое большее расстояние.

Но вот беда: пары обычного бензина не выдерживают большого сжатия и детонируют. Двигатель быстро перегревается, начинает стучать, словно вот-вот развалится. Мощность его резко падает.

При детонаций прогорают поршневые кольца и днище поршня, разрушаются подшипники.

Эти свойства горючего оценивают по так называемому октановому числу. Если говорят, что октановое число горючего — 60, это значит, что его детонационные свойства такие же, как у смеси, содержащей 60% изооктана и 40% гептана. Эти два вещества были взяты за эталон не случайно: изооктан очень хорошо противостоит детонации (его октановое число поэтому было приравнено к 100), а гептан, наоборот, детонирует легче всех других жидких углеводородов (его октановое число приняли за 0).

Получилась своеобразная шкала, по которой можно узнать, как детонирует, высок ли качеством тот или другой сорт бензина.

Чем выше октановое число бензина, тем сильнее можно сжимать в цилиндрах горючую смесь, не опасаясь детонации, тем мощнее и экономичнее двигатель. Первое время самолетные двигатели работали на бензине с октановым числом 50 —55. Использование в авиации бензина с октановым числом 87 позволило повысить мощность моторов на 30—35%, Появление 100-октанового бензина помогло поднять мощность двигателей еще на 15 – 30%. Другими словами современные двигатели стали почти вдвое мощнее, чем «старинные» моторы с таким нее объемом цилиндров.

Казалось бы, качества 100-октановото бензина — это предел, установленный самой природой. Но этот предел, как и немало других, сумела перешагнуть наука, вооруженная передовой техникой. Современные самолеты летают на бензине с октановым числом намного выше 100. Нет в мире нефти, в которой бы содержался бензин столь высокого качества. Такой бензин можно получить лишь искусственным путем — путем синтеза.

Синтез углеводородов давно был заманчивой целью для многих поколений химиков. Академик Н. Д. Зелинский в 1931 году писал: «Когда химик знакомится со строением нефтяных углеводородов и изучает их свойства, он не может не удивляться, насколько легко природа создала эти удивительные формы, которые так трудно приготовить синтетически».

В наши дни высококачественное жидкое топливо получают из низкокачественных бензинов и газов путем перестройки прямых цепочек в ветвистые и кольчатые структуры.

Научные поиски альтернативы

Хотя основные фракции и получают из нефти, оказалось, что можно для этой цели использовать и другое углеродное сырье. Эта задача была решена химиками еще в 1926 году. Тогда ученые Фишер и Тропш открыли реакцию восстановления монооксида углерода в условиях атмосферного давления. Было выяснено, что в присутствии катализаторов из газовой смеси можно создавать жидкие и твердые углеводороды. По своему химическому составу они были близки к продуктам, получаемым из нефти. Результат химических изысканий получил название «синтез-газ». Получался он довольно легко. Настолько, что может быть повторен в домашних условиях любым человеком, который не прогуливал в школе химию и физику. Получали его благодаря пропусканию водного пара над углем (это его газификация) или путем конверсии обычного природного газа (он состоит, в основном, из метана). Во втором случае дополнительно еще использовались металлические катализаторы. Следует отметить, что синтез-газ можно создавать не только из метана и угля. Перспективным направлением сейчас считается работа над ферментативной и термохимической переработкой отходов растительного сырья. Не следует забывать также и о конверсии биогаза, то есть, летучих веществ, полученных благодаря разложению органических отходов.

Переработка отходов в топливо в России

В январе 2022 президент страны В. Путин подписал указ о создании , которая станет единым мусорным оператором страны в форме публично-правовой компании (ППК); функции учредителя будет осуществлять Минприроды. Оператор будет заниматься госпрограммами по обращению с отходами и привлекать инвесторов для проектов по их утилизации.

Инновации

Отходоперерабатывающие комплексы: Впервые в рамках отечественных исследований поставлена задача (2011 г.) объединить разрозненные передовые разработки

по многим отраслям промышленности. Будут разработаны несколько вариантов экологически чистых, высокотехнологичных, конкурентоспособных на мировом рынке отходоперерабатывающих комплексов.
Оптимизация сырьевых, тепловых, газовых потоков
обеспечит максимальное получение жидких топливных фракций и стройматериалов — без каких-либо технологических отходов, кроме сбросных каталитически очищенных газов. В результате переработке будет выпускаться рентабельная продукция: топливо, присадки, строительные материалы.

На 1-м этапе предполагается комплектация экспериментальной линии для проведения исследований, испытаний, сертификации и патентования. Данная работа будет проводиться совместно с Фондом «Сколково», участником которого является .

Планируется строительство мобильных или стационарных перерабатывающих комплексов

в составе 1-5 однотипных линий с годовым объёмом переработки 50-250 тыс. тонн подготовленных ТБО (вновь образуемых и полигонного захоронения), «хвостов» сортировки, иловых осадков, торфа, углешламов, деревоотходов и другой органики. В результате переработке будет выпускать товарной продукция:

• дизельное топливо
• химпродукция: (бензол, толуол и нефрас или объединённая фракция БТК),
• цемент,
• газопенобетон.

См. также

• Альтернативное автомобильное топливо
• Синтетический природный газ
• Экономика метанола — гипотетическая энергетическая экономика будущего, при которой ископаемое топливо будет заменено метанолом.
• Сухая перегонка
• GTL (англ. Gas-to-liquids — газ в жидкости) — процесс преобразования природного газа в высококачественные, не содержащие серу моторные топлива и другие (более тяжёлые) углеводородные продукты.
• Гидролизное производство
• Биотопливо
• Глобальная энергия
• Солнечная печь — представляет собой простейшее устройство для использования солнечного света для приготовления пищи без использования топлива или электроэнергии