Syntetisk bensin: beskrivelse, egenskaper, ytelse, produksjonsmetoder

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Vitenskap og fremskritt lar deg lage ting som aldri har vært sett før, som mange ikke en gang kunne tenke på. Ta for eksempel en så relativt ny utvikling som syntetisk bensin. Mange vet at dette drivstoffet oppnås ved destillasjon fra olje. Men det kan også syntetiseres fra kull, tre, naturgass. Produksjonen av syntetisk bensin, selv om den ikke fullt ut kan erstatte den konvensjonelle produksjonsruten, fortjener fortsatt å bli studert. Derfor vil dens historie bli vurdert, så vel som måter å skaffe den på.

Introduksjon

Det er vanskelig å forestille seg en moderne sivilisasjon uten motordrivstoff - diesel, parafin, bensin. Biler, fly, raketter, vanntransport fungerer for dem. Men mengden olje i tarmene er begrenset. For ikke så lenge siden ble det antatt at menneskeheten snart uunngåelig ville møte en mangel på drivstoff. Men det viste seg,det er ikke så trist. Nye teknologier utvikles for å utvinne reserver som er vanskelige å utvinne, og alternative alternativer dukker opp. Vi kan også nevne grønn energi og effektivisering av ressursbruken (moderne småbiler klarer lett 4-6 liter drivstoff per hundre kilometer, selv om de i begynnelsen av vårt årtusen krevde ca. 10). Og drivstoff av høy kvalitet, som det viste seg, kan fås fra forskjellige ikke-petroleumsråvarer.

Hvordan startet det hele?

Vi må begynne med arrangementer som fant sted for mer enn 150 år siden. Det var da kommersiell oljeproduksjon startet. Siden den gang har menneskeheten brukt opp mer enn halvparten av de såk alte lette råvarene. Opprinnelig ble olje brukt som en kilde til termisk energi. I vår tid er ikke denne tilnærmingen økonomisk lønnsom. Da biltiden kom, ble produktene fra oljefraksjonering utbredt i rollen som motordrivstoff. Samtidig ble det mer lønnsomt å se seg om etter et alternativ jo mer råstoff som ble oppbrukt.

Hva er olje? Dette er en blanding av hydrokarboner, og mer spesifikt cykloalkaner. Hva er de? Den enkleste alkanen er kjent for mange som metangass. I tillegg er det nitrogenholdige og svovelholdige urenheter i olje. Og hvis det er behandlet riktig, kan du få mange forskjellige materialer. Ta for eksempel den velkjente bensinen. Hva representerer han? Faktisk er dette en lavtkokende oljefraksjon dannet av kortkjedede hydrokarboner med en mengdeatomer fra fem til ni. Bensin er hoveddrivstoffet for både personbiler og småfly. Den neste uthevede typen er parafin. Den er mer tyktflytende og tung. Det er dannet av hydrokarboner der det er fra 10 til 16 atomer. Parafin brukes i jetfly og motorer. En enda tyngre fraksjon er gassolje. Den brukes i diesel, som er en blanding med parafin.

Vitenskapelig søk etter et alternativ

Selv om hovedfraksjonene er hentet fra olje, viste det seg at andre karbonråvarer også kan brukes til dette formålet. Dette problemet ble løst av kjemikere så tidlig som i 1926. Så oppdaget forskerne Fischer og Tropsch reduksjonsreaksjonen av karbonmonoksid under atmosfærisk trykk. Det ble funnet at flytende og faste hydrokarboner kan dannes fra en gassblanding i nærvær av katalysatorer. Når det gjelder deres kjemiske sammensetning, var de nær produkter hentet fra olje. Resultatet av kjemisk forskning ble k alt "syntesegass". Det viste seg ganske enkelt. Så mye at det kan gjentas hjemme av enhver person som ikke har hoppet over kjemi og fysikk på skolen. Den ble oppnådd ved å føre vanndamp over kull (dette er gassifiseringen) eller ved å omdanne vanlig naturgass (den består hovedsakelig av metan). I det andre tilfellet ble det i tillegg brukt metallkatalysatorer. Det skal bemerkes at syntesegass ikke bare kan lages fra metan og kull. En lovende retning anses nå å være arbeidet med enzymatiske ogtermokjemisk behandling av vegetabilsk råvareavfall. Vi bør heller ikke glemme omdannelsen av biogass, det vil si flyktige stoffer som kommer fra nedbryting av organisk avfall.

Hvordan har applikasjonen utviklet seg?

Nazi-Tyskland utmerket seg i denne forbindelse. Under andre verdenskrig hadde hun betydelige problemer med tanke på drivstofftilførsel. Derfor ble det laget hele komplekser som behandlet kull til flytende brensel. Og den syntetiske bensinen fra Det tredje riket ga sitt betydelige bidrag, og utsatte ganske sterkt fallet til denne forferdelige staten. Deretter ble metoden for kjemisk flytendegjøring av kull brukt inntil pyrolysebrensel ble oppnådd. Ved slutten av krigen klarte Nazi-Tyskland å nå nivået på 100 000 fat syntetisk olje per dag. I mer vanlige termer er dette mer enn 130 tonn! Bruken av kull er hensiktsmessig på grunn av den lignende kjemiske sammensetningen. Så i den er hydrogeninnholdet 8%, mens det i olje er 15%. Hvis du oppretter et visst temperaturregime og metter kullet med hydrogen i et betydelig volum, vil det gå inn i en flytende tilstand. Denne prosessen kalles hydrogenering. I tillegg kan det akselereres og økes i volum hvis det brukes katalysatorer: jern, tinn, nikkel, molybden, aluminium og mange andre. Alt dette gjør det mulig å isolere ulike fraksjoner og bruke dem til videre behandling.

Syntetisk bensin produseres i Tyskland nå. Etter andre verdenskrig fulgte Sør-Afrika etter. DeretterKina, Australia og USA begynte å bli med. Det skal bemerkes at vi også har potensial for utvikling av dette området.

Om å falle og stige

I Sovjetunionen, allerede før starten av andre verdenskrig, ble det søkt etter en mulig utvinning av bensin fra brunkull. Men dessverre var det ikke mulig å oppnå resultater egnet for industriell produksjon. Etter konfliktens slutt f alt oljeprisen, og med det forsvant behovet for syntetisk drivstoff. Nå, på grunn av nedgangen i oljereservene, opplever dette området en gjenfødelse. Produksjonen av syntetisk bensin blir mer og mer utbredt, og møter ofte støtte fra staten. For eksempel i USA kan produsenter av slikt drivstoff regne med statlige subsidier. Til tross for alle forutsetninger, produseres flytende drivstoff i begrenset skala. Faktum er at utvidelsen av eksisterende kapasitet begrenses av de høye kostnadene, som betydelig overstiger det som oppnås fra konvensjonelle råvarer. For eksempel kan syntetisk bensin i Tyskland lages av vann og karbondioksid, men om bare et år vil det koste en ny bil. Og alt på grunn av de høye installasjonskostnadene. Hovedretningen for arbeidet er søket etter økonomiske tekniske løsninger. For eksempel er spørsmålet om trykkreduksjon for flytende kull åpen. Nå er det nødvendig å lage 300-700 atmosfærer, og søket utføres for å oppnå en verdi på 100 og under. Også relevante er spørsmålene om å øke produktiviteten til generatorer, utvikling av nye katalysatorer (mer effektive). Ja, og vi bør ikke glemme at det ikke er så mye naturlig kull av høy kvalitet. Derfor anses det som mer lovende å få det fra gass. Hva er mulighetene her?

Produsert av naturgass

Dette gjelder spesielt på grunn av eksisterende transportproblemer. Så hvis du transporterer naturgass, vil kostnaden for dette være 30-50% av kostnaden for sluttproduktet. Derfor er behandlingen umiddelbart nær utvinningsstedet til høykvalitets bensin og diesel svært relevant. Dette stiller en rekke krav til installasjonens kompakthet. Hvis sluttprodukter oppnås gjennom metanoltrinnet, er en slik prosess praktisk på grunn av det faktum at den foregår i en enkelt reaktor. Men det kreves mye energi, og derfor er syntetisk drivstoff dobbelt så dyrt som olje. Et alternativ til denne vanlige metoden ble foreslått av Institute of Petrochemical Synthesis ved det russiske vitenskapsakademiet. Det innebærer å jobbe med et annet mellomprodukt - dimetyleter. Det er ikke vanskelig å jobbe på denne måten hvis andelen karbonmonoksid i den resulterende syntesegassen økes. Produksjonen av syntetisk bensin er i dette tilfellet et ekstra og ganske miljøvennlig drivstoff. Spesielt viste den seg godt ved start av kalde motorer på grunn av det høye cetantallet. Og for produksjon av bensin er dette alternativet ikke dårlig. Så du kan lage drivstoff med et oktantal på 92. Syntetisk bensin fra naturgass har samtidig færre skadelige urenheter enn de som finnes i de som er laget av olje. Installasjonen foreslått av det russiske vitenskapsakademiet tilbyr et driftsskjema, ifølge hvilket jo høyere reaksjonstemperaturen er, jo merytelse.

Kan du gjøre alt selv?

Til tross for at alternativ energi regnes som en relativt ung vitenskap, er det ikke noe problem å gjenta sine prestasjoner i én husholdning. Derfor, ja, det er fullt mulig å lage syntetisk bensin med egne hender. Dessuten er det mulig å stole på ved, kull og biogass, gitt de spesifikke forholdene man må eksistere under. Hvilken av dem å foretrekke hjemme - alle bestemmer selv.

Som det enkleste er det mest relevante spørsmålet om hvordan du får syntetisk bensin fra tre med egne hender. Mange anser det utelukkende som et byggemateriale eller råstoff for leker. Men det er verdt å huske i det minste tresprit, og det blir tydelig at potensialet finnes. Hvordan få syntesegass i dette tilfellet? Det er nødvendig å ta tre (eller dets avfall, hva er egentlig ikke viktig). Hjemme kan du lage en enhet fra tre deler, som hver vil utføre sin funksjon. I utgangspunktet er det nødvendig å sikre tørking og oppvarming til en temperatur på 250-300 grader Celsius. Så kommer turen til pyrolysen. Her skal temperaturen stige til 700 grader. Og det siste trinnet er gassproduksjon. Den starter dampreformering. Prosessen foregår ved en temperatur på 700-1000 grader. Resultatet er en veldig ren syntesegass. Ytterligere inngrep er ikke nødvendig. Deretter bruker vi katalysatorer, og syntetisk bensin er klar!

Lag av kull

Og ett lite poeng til som ikke ble nevnt før - når du jobber hjemme, vil installasjonene, garantert, vise seg å være ganske store. Derfor anbefales det ikke å plassere dem i en leilighet. Men å lage dem i ditt eget hjem eller i nærheten av det er en veldig ekte ting.

Syntetisk bensin kan fås fra kull gjennom påvirkning av damp. Gassifiseringen er den enkleste og mest mulige måten for hjemmeforhold. Så la oss komme i gang. Til å begynne med, for større effektivitet og en økning i hastigheten på prosessen, må kull knuses. Deretter er den mettet med hydrogen. Da er det nødvendig å lage en temperatur på 400-500 grader Celsius og et trykk på 50-300 kg/cm2. Og vi venter på overgangen til flytende tilstand. Hvis det ikke brukes løsemiddel, vil bare 5-8 % av den totale massen av kull bli det. Så kommer turen til katalysatorer. Egnet for kull: molybden, nikkel, kobolt, tinn, aluminium, jern, samt deres forbindelser. Enhver form for råstoff kan brukes til gassifisering. Brun, stein - alt vil gjøre. Selv om kvaliteten påvirker konverteringseffektiviteten. Tidligere ble betegnelsen på mengden karbon gitt og tallet ble k alt 8%. Dette er ikke helt sant. Avhengig av merke og kvalitet kan verdien variere fra 4 % til 8 %. Og for minimum egnethet for etterfølgende behandling og separering av bensin, er det nødvendig å oppnå en verdi på 11% (bedre enn 15%). I utgangspunktet ikke det faktum at alt vil ordne seg. Spesielt hvis du hoppet over leksjoner i fysikk ogkjemi. Likevel kan syntetisk bensin fra kull med hell lages og brukes.

Jobber med biogass

Dette er en ganske uvanlig og ekstravagant tilnærming, men det fungerer. Dens skjønnhet er også i det faktum at det som drivstoff har en bredere anvendelse enn bare syntetisk bensin. Riktignok tar det mye plass. Så for eksempel tilsvarer én kubikkmeter biogass 0,6 liter bensin. Hvis du ikke bruker den i komprimert tilstand, og til og med tar den til øyeeplene på en lastebil, vil du ikke kunne kjøre mer enn hundre eller to kilometer. Derfor, hvordan syntetisere ønsket bensin fra den? Dette er mulig på grunn av det faktum at det faktisk er metan med små urenheter. Det er praktisk t alt det du trenger. Syntese er imidlertid problematisk. Det er tross alt ikke funnet opp noe nytt og samtidig enkelt her. Det vil si at vi må jobbe med å lage syntesegass, og fra den for å sikre dannelsen av bensin. Dette gjøres (i henhold til det vanligste opplegget) gjennom metanol. Selv om du kan jobbe gjennom dimetyleter. Når det kommer til metanol, bør du alltid huske at det er ekstremt farlig. Situasjonen kompliseres av at den lukter alkohol, og kokepunktet er 65 grader Celsius. Generelt er det ikke en barnelek å jobbe med drivstoffsyntese. Derfor vil det ikke være overflødig å lære kjemi og fysikk dersom denne kunnskapen ikke er tilgjengelig. Kort sagt, syntetisk bensin oppnås ved destillasjon av gass og en kondensator. Denne metoden er ikke rask, men hvis det er en god teoretisk bakgrunn, er det ikke vanskelig. Men uten kunnskap er det umulig å jobbeanbefales. Tross alt er ren metanol drivstoffet med høyest oktan, og derfor farlig. Og motoren til en vanlig bil vil ikke "fordøye" den - den er ikke designet for dette.

Konklusjon

Slik får du syntetisk drivstoff. Det skal bemerkes at dette ikke er leker, men en brannfarlig aktivitet. Derfor, uten skikkelig teoretisk forberedelse, bør man ikke engasjere seg i en slik sak. Tross alt vil dette være et direkte brudd på sikkerhetsreglene. Og de, skal det huskes, er alltid skrevet med blod.