Синтетикалык бензин: сүрөттөлүшү, мүнөздөмөлөрү, аткаруу, өндүрүү ыкмалары

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 10:34

Илим жана прогресс буга чейин болуп көрбөгөн нерселерди жаратууга мүмкүндүк берет, көптөрдүн оюна да келбеген. Мисалы, синтетикалык бензин сыяктуу салыштырмалуу жаңы өнүгүүнү алалы. Көптөр бул отун мунайдан дистилляциялоо жолу менен алынарын билишет. Бирок аны көмүр, жыгач, жаратылыш газынан да синтездесе болот. Синтетикалык бензинди өндүрүү кадимки өндүрүш жолун толук алмаштыра албаса дагы, изилдөөгө татыктуу. Андыктан анын тарыхы жана аны алуу жолдору каралат.

Кириш

Азыркы цивилизацияны мотор отунсуз – дизель, керосин, бензинсиз элестетүү кыйын. Алар үчүн машиналар, учактар, ракеталар, суу транспорту иштейт. Бирок ичегидеги майдын көлөмү чектелүү. Жакында адамзат сөзсүз түрдө күйүүчү майдын тартыштыгына дуушар болот деп ишенишкен. Бирок белгилүү болду,баары эле кайгылуу эмес. Калыбына келтируу кыйын болгон запастарды чыгаруунун жацы техноло-гиясы тузулуп, альтернатив-дуу варианттар пайда болууда. Ошондой эле жашыл энергияны жана ресурстарды пайдалануунун эффективдүүлүгүн жогорулатууну айтсак болот (азыркы кичинекей унаалар жүз километрге 4-6 литр күйүүчү май сарптайт, бирок биздин миң жылдыктын башында аларга 10го жакын керек болгон). Ал эми жогорку сапаттагы күйүүчү май, белгилүү болгондой, ар кандай мунай эмес сырьедон алууга болот.

Баары кантип башталды?

Биз 150 жылдан ашык убакыт мурун болгон окуялардан башташыбыз керек. Мына ошондо коммерциялык мунай өндүрүү башталган. Ошондон бери адамзат жеңил сырье деп аталган нерсенин жарымынан көбүн колдонду. Адегенде нефти жылуулук энергиясынын булагы катары колдонулган. Биздин мезгилде мындай ыкма экономикалык жактан пайдалуу эмес. Автомобиль доору келгенде, мунай фракцияларынын продуктулары мотор күйүүчү майдын ролунда кеңири тараган. Ошол эле учурда чийки зат канчалык көп түгөнсө, альтернатива издөө ошончолук пайдалуу болуп калды.

Май деген эмне? Бул углеводороддордун, тагыраак айтканда, циклоалкандардын аралашмасы. Эмне алар? Эң жөнөкөй алкан көпчүлүккө метан газы катары белгилүү. Мындан тышкары мунайдын курамында азоттуу жана күкүрттүү аралашмалар бар. Ал эми туура иштетилген болсо, анда ар кандай материалдарды көп алууга болот. Мисалы, белгилүү бензинди алалы. Ал эмнени билдирет? Чынында, бул бир аз кайноочу мунай фракциясы менен кыска чынжырлуу углеводороддор менен түзүлгөнбештен тогузга чейин атомдор. Бензин жеңил унаалар, ошондой эле чакан учактар үчүн негизги отун болуп саналат. Кийинки баса белгиленген түрү керосин болуп саналат. Бул илешкек жана оор болот. Ал 10дон 16га чейин атому бар углеводороддордон түзүлөт. Керосин реактивдүү учактарда жана кыймылдаткычтарда колдонулат. Андан да оор бөлүгү газойл болуп саналат. Ал керосин менен аралашма болгон дизелдик отунда колдонулат.

Альтернативаны илимий издөө

Негизги фракциялар нефтиден алынса да, бул максатта башка көмүртек сырьёлорун да пайдаланууга боло тургандыгы белгилүү болду. Бул маселе 1926-жылы эле химиктер тарабынан чечилген. Андан кийин илимпоздор Фишер жана Тропш атмосфералык басымда көмүртек кычкыл газынын калыбына келтирүү реакциясын ачышкан. Катализаторлордун катышуусунда газ аралашмасынан суюк жана катуу углеводороддор пайда боло тургандыгы аныкталган. Химиялык составы боюнча алар нефтиден алынган продукцияга жакын болгон. Химиялык изилдөөлөрдүн натыйжасы "синтез газы" деп аталды. Бул абдан жеңил болуп чыкты. Шейлеликде, оны мекдепде химия ве физикадан ыза галмаян адам ейде гайталап билер. Көмүрдүн үстүнөн суу буусун өткөрүү (бул аны газдаштыруу) же кадимки жаратылыш газын (негизинен метандан турат) айландыруу аркылуу алынган. Экинчи учурда, металл катализаторлор кошумча колдонулган. Белгилей кетсек, синтез газы метан менен көмүрдөн гана түзүлбөйт. Перспективдуу багыт азыр энзимдик жанаөсүмдүк сырьесунун калдыктарын термохимиялык иштетүү. Ошондой эле биогазды, башкача айтканда, органикалык калдыктарды ыдыратуудан алынган учуучу заттарды айландыруу жөнүндө унутпашыбыз керек.

Колдонмо кандайча өнүктү?

Фашисттик Германия бул жагынан өзгөчөлөнгөн. Экинчи дүйнөлүк согуш учурунда, ал күйүүчү май менен камсыз кылуу жагынан олуттуу көйгөйлөргө дуушар болгон. Ошондуктан, көмүрдү суюк отунга айландыруучу бүтүндөй комплекстер түзүлдү. Ал эми Үчүнчү Рейхтин синтетикалык бензини бул коркунучтуу мамлекеттин кулашын катуу кийинкиге калтырып, өзүнүн олуттуу салымын кошкон. Андан кийин пиролиздик отун алынганга чейин көмүрдү химиялык суюлтуу ыкмасы колдонулган. Согуштун аягында нацисттик Германия суткасына 100 000 баррель синтетикалык мунайдын деңгээлине жете алды. Кадимки эсеп менен алганда бул 130 тоннадан ашык! Химиялык составы окшош болгондуктан көмүрдү пайдалануу максатка ылайыктуу. Ошентип, анын курамында суутек 8%, ал эми мунайда 15%. Эгерде сиз белгилүү бир температуралык режимди түзүп, көмүрдү суутек менен олуттуу көлөмдө каныктырсаңыз, анда ал суюк абалга өтөт. Бул процесс гидрогендөө деп аталат. Мындан тышкары, катализаторлор колдонулса, аны тездетүүгө жана көлөмүн көбөйтүүгө болот: темир, калай, никель, молибден, алюминий жана башка көптөгөн нерселер. Мунун баары ар кандай фракцияларды бөлүп алууга жана аларды андан ары иштетүү үчүн колдонууга мүмкүндүк берет.

Синтетикалык бензин азыр Германияда чыгарылат. Экинчи дүйнөлүк согуштан кийин Түштүк Африка да ушундай кадамга барган. АндаКытай, Австралия жана АКШ кошула баштады. Бул тармакты өнүктүрүүгө бизде да мүмкүнчүлүк бар экенин белгилей кетүү керек.

Жыгуу жана көтөрүлүү жөнүндө

Советтер Союзунда Экинчи Дүйнөлүк Согуш башталганга чейин эле күрөң көмүрдөн бензин алуунун мүмкүн болгон жолдорун издөө иштери жүргөн. Бирок, тилекке каршы, өнөр жай өндүрүшүнө ылайыктуу натыйжаларды алуу мүмкүн болгон жок. Жаңжал аяктагандан кийин мунайдын баасы арзандап, аны менен бирге синтетикалык отунга болгон муктаждык да жок болгон. Азыр нефтинин запастары азайгандыктан бул аймак кайра жаралууда. Синтетикалык бензинди өндүрүү барган сайын кеңири жайылууда, көп учурда мамлекеттин колдоосу менен жолугушат. Мисалы, АКШда мындай күйүүчү майларды өндүрүүчүлөр мамлекеттик субсидияларга ишене алышат. Бардык шарттарга карабастан, суюк отун чектелген өлчөмдө чыгарылат. Иштеп жаткан кубаттуулуктарды кецейтуу кадимки сырьёдон алынгандан бир кыйла ашып турган жогорку наркы менен чектел-гендигинде. Мисалы, Германияда синтетикалык бензин суудан жана көмүр кычкыл газынан жасалышы мүмкүн, бирок бир жылдын ичинде ал жаңы машинанын баасы болот. Жана бардык, анткени орнотуунун жогорку наркы. Иштин негизги багыты - экономикалык техникалык чечимдерди издее. Мисалы, көмүрдү суюлтуу үчүн басымды төмөндөтүү маселеси ачык. Азыр 300-700 атмосфераны түзүү керек, 100 жана андан төмөн көрсөткүчкө жетишүү үчүн издөө иштери жүргүзүлүүдө. Генераторлордун өндүрүмдүүлүгүн жогорулатуу, жаңы катализаторлорду (эффективдүү) иштеп чыгуу маселелери да актуалдуу. Ооба, бул жерде табигый көмүр анчалык көп эмес экенин унутпашыбыз керек. Ошондуктан аны газдан алуу келечектүү деп эсептелет. Бул жерде кандай мүмкүнчүлүктөр бар?

Жаратылыш газдан алынат

Бул өзгөчө транспорт көйгөйлөрүнө байланыштуу. Демек, эгер жаратылыш газын ташысаңыз, анда мунун баасы акыркы продукциянын өздүк наркынын 30-50% түзөт. Ошондуктан, аны дароо жогорку сапаттагы бензинге жана дизелдик отунга алуу жерине жакын жерде кайра иштетүү абдан актуалдуу. Бул орнотуулардын компакттуулугуна бир катар талаптарды коёт. Эгерде акыркы продуктылар метанол стадиясында алынса, анда мындай процесс бир реактордо ишке ашкандыктан ыңгайлуу. Бирок көп энергия талап кылынат, ошондуктан синтетикалык отун мунайдан эки эсе кымбат. Бул жалпы ыкмага альтернатива Россия илимдер академиясынын нефтехимиялык синтез институту тарабынан сунушталган. Бул дагы бир аралык - диметил эфири менен иштөөнү камтыйт. Алынган синтез газынын курамындагы көмүртек кычкылысынын үлүшү көбөйтүлсө, мындай ыкма менен иштөө кыйын эмес. Бул учурда синтетикалык бензин өндүрүү кошумча жана экологиялык жактан таза отун болуп саналат. Айрыкча, цетан саны жогору болгондуктан, муздак моторлорду ишке киргизүүдө өзүн жакшы көрсөттү. Жана бензин өндүрүү үчүн, бул параметр жаман эмес. Ошентип, сиз октандык рейтинги 92 болгон күйүүчү май жасай аласыз. Табигый газдан синтетикалык бензин бир эле учурда мунайдан жасалгандарга караганда зыяндуу аралашмалар азыраак. Россиянын Илимдер академиясы тарабынан сунушталган орнотуу иш схемасын сунуштайт, ага ылайык реакциянын температурасы канчалык жогору болсо, ошончолук көпаткаруу.

Мунун баарын өзүң кыла аласыңбы?

Альтернативдик энергия салыштырмалуу жаш илим деп эсептелгени менен, анын жетишкендиктерин бир үйдүн ичинде кайталоо кыйынчылык жаратпайт. Ошондуктан, ооба, өз колу менен синтетикалык бензин түзүү толук мүмкүн. Анын үстүнө, жашоо шартынын өзгөчөлүгүн эске алганда, отун, көмүр жана биогазга таянууга болот. Үйдө алардын кайсынысына артыкчылык берүү - ар ким өзү чечет.

Эң жөнөкөй, эң актуалдуусу – бул өз колу менен жыгачтан синтетикалык бензинди кантип алуу керектиги. Көптөр аны курулуш материалы же оюнчуктар үчүн чийки зат катары гана карашат. Бирок, жок дегенде, жыгач спиртин эстен чыгарбоо керек жана потенциал бар экени айкын болуп калат. Бул учурда синтез газын кантип алууга болот? Бул жыгач (же анын калдыктары, так маанилүү эмес) алуу зарыл. Үйдө сиз үч бөлүктөн турган аппаратты жасай аласыз, алардын ар бири өз милдетин аткарат. Алгач аларды кургатуу жана 250-300 градус Цельсийге чейин ысытууну камсыз кылуу зарыл. Андан кийин пиролиздин кезеги келет. Бул жерде температура 700 градуска чейин көтөрүлүшү керек. Ал эми акыркы этап - газ өндүрүү. Бул буу реформасын баштайт. Процесс 700-1000 градус температурада жүрөт. Натыйжада абдан таза синтез газ болуп саналат. Кошумча кийлигишүү талап кылынбайт. Эми биз катализаторлорду колдонобуз жана синтетикалык бензин даяр!

Көмүрдөн жасоо

Ал эми мурда айтылбаган дагы бир кичинекей жагдай - үйдө иштегенде, орнотуулар, албетте, абдан чоң болуп чыгат. Ошондуктан, аларды батирге жайгаштыруу сунушталбайт. Бирок аларды өз үйүңүздө же анын жанында түзүү абдан реалдуу нерсе.

Синтетикалык бензинди көмүрдөн буу таасири аркылуу алууга болот. Аны газдаштыруу - үй шарты үчүн эң оңой жана мүмкүн болгон жол. Ошентип, баштайлы. Башында, натыйжалуулугун жогорулатуу жана жараяндын ылдамдыгын жогорулатуу үчүн, көмүрдү майдалоо керек. Андан кийин ал суутек менен каныккан. Андан кийин 400-500 градус Цельсий температурасы жана 50-300 кг/см2 басым түзүү зарыл. Ал эми суюк абалга өтүү учурун күтүп жатабыз. Эгерде эриткич колдонулбаса, анда көмүрдүн жалпы массасынын 5-8% гана ушундай болуп калат. Андан кийин катализаторлордун кезеги келет. Көмүр үчүн ылайыктуу: молибден, никель, кобальт, калай, алюминий, темир, ошондой эле алардын бирикмелери. Газдаштыруу үчүн чийки заттын ар кандай түрүн колдонууга болот. Браун, таш - баары болот. Анын сапаты конверсиянын эффективдүүлүгүнө таасир этсе да. Буга чейин көмүртектин көлөмүн белгилөө берилип, көрсөткүч 8% деп аталган. Бул таптакыр туура эмес. Брендине жана сапатына жараша баасы 4% дан 8% га чейин болушу мүмкүн. Ал эми бензинди кийинки иштетүү жана бөлүү минималдуу ылайыктуулугу үчүн 11% (15% дан жакшы) мааниге жетишүү керек. Башында баары ойдогудай болот деген эмес. Айрыкча, сиз физика боюнча сабактарды өткөрүп жиберсеңиз жанахимия. Ошого карабастан, көмүрдөн синтетикалык бензинди ийгиликтүү жасап, колдонууга болот.

Биогаз менен иштөө

Бул адаттан тыш жана экстраваганттуу ыкма, бирок ал иштейт. Анын кооздугу, ошондой эле отун катары синтетикалык бензинге караганда кеңири колдонууга ээ болгондугунда. Ырас, ал көп орун ээлейт. Мисалы, биогаздын бир кубу 0,6 литр бензинге барабар. Эгерде сиз аны кысылган абалда колдонбосоңуз, анда аны жүк ташуучу унаада көздүн карегине алып барсаңыз да, жүз же эки километрден ашык жүрө албайсыз. Демек, андан керектүү бензинди кантип синтездөө керек? Бул, чындыгында, бул кичинекей аралашмалар менен метан болгондугуна байланыштуу мүмкүн. Бул иш жүзүндө сизге керек. Бирок, синтез көйгөйлүү. Анткени, бул жерде жаңы жана ошол эле учурда жөнөкөй нерсе ойлоп табылган эмес. Башкача айтканда, биз синтез газын түзүүнүн үстүндө иштеп, андан бензиндин пайда болушун камсыз кылышыбыз керек. Бул (эң таралган схема боюнча) метанол аркылуу ишке ашырылат. Сиз диметил эфир аркылуу иштей алат да. Метанол жөнүндө сөз болгондо, анын өтө кооптуу экенин унутпашыңыз керек. Ал жерде спирттин жыты бар, кайноо температурасы 65 градус Цельсий болгону менен абал татаалдашкан. Негизинен отун синтези менен иштөө баланын оюну эмес. Демек, бул билим жок болсо, химия жана физиканы үйрөнүү ашыкча болбойт. Кыскасы, синтетикалык бензин газды жана конденсаторду дистилляциялоо жолу менен алынат. Бул ыкма тез эмес, бирок жакшы теориялык маалымат бар болсо, бул кыйын эмес. Бирок билимсиз иштөө мүмкүн эмессунушталат. Анткени, таза метанол эң жогорку октандуу отун, демек, кооптуу. Ал эми жөнөкөй унаанын кыймылдаткычы аны “сиңирип” албайт – ал бул үчүн иштелип чыккан эмес.

Тыянак

Синтетикалык күйүүчү майды ушинтип алуу керек. Белгилей кетчү нерсе, бул оюнчуктар эмес, күйүүчү иш. Демек, тийиштуу теориялык даяр-дык болмоюнча мындай иш менен алек болбоо керек. Анткени, бул коопсуздук эрежелерин түздөн-түз бузуу болмок. Жана алар дайыма кан менен жазылганын эстен чыгарбоо керек.