Не каждая европейская страна, да и вообще ни одна страна не может похвастаться большими запасами нефти. Однако углеводородное топливо в виде бензина или дизельного топлива широко используется во всех странах. Однако бурый уголь и каменный уголь присутствуют в гораздо больших количествах, отсюда и идея производить дизельное топливо и бензин из угля. В этой статье мы рассмотрим, как это делается в промышленности и можно ли устроить что-то подобное в частном доме.
Как происходит выделение бензина из угля?
Стоит отметить, что переработка угля для получения различных видов моторного топлива — не миф. Более того, есть два проверенных метода, которые были применены на практике еще в начале прошлого века.
В то время нацистская Германия, стремившаяся завоевать всю Европу, использовала именно такие методы снабжения своей военной техники горючим, поскольку не имела собственных нефтяных месторождений. Между тем в стране были месторождения бурого угля, из которых синтетический бензин и дизельное топливо производились на двух десятках заводов.
Для записи. Оба метода были изобретены различными немецкими учеными в начале 20 века и были названы в честь своих фамилий.
Оказывается, уголь по химическому составу не сильно отличается от сырой нефти. У них общая основа — горючие соединения углерода и водорода, только содержание водорода в масле намного выше. Если бы содержание водорода в угле можно было сравнить с содержанием водорода в сырой нефти, жидкое топливо могло бы стать реальностью. Вот способы решить эту проблему:
- гидрирование, иначе известное как сжижение (процесс Бергиуса).
- Газификация с последующим синтезом топлива (процесс Фишера-Тропша).
Чтобы понять, можно ли наладить производство бензина в домашних условиях, необходимо ознакомиться с общей концепцией этих химико-технологических процессов, о которой будет рассказано ниже.
Процесс гидрогенизации
Предполагается, что лигнит или каменный уголь успешны и позволяют получить до 800 кг жидкого топлива из 1 тонны сырья. Главное условие получения эффективного результата — наличие в угле 35% летучих соединений. Перед обработкой их измельчают до порошкообразного состояния, а затем сушат. Затем угольная фракция смешивается с мазутом или тяжелыми маслами с образованием пасты.
В процессе деструктивного гидрирования технология заключается в добавлении недостающего водорода непосредственно к углероду.
Для этого сырье помещают в специальный автоклав и нагревают. Давление внутри резервуара до 200 бар, а температура достигает 500 градусов по Цельсию. Кроме того, в зоне химической реакции должны присутствовать катализаторы и растворители. Согласно этому методу производство бензина из угля происходит внутри автоклава в два этапа:
- жидкая фаза;
- паровая фаза.
В резервуаре под высоким давлением и температурой происходит ряд сложных химических реакций. Чтобы не перегружать рассказы подробными терминами, поясним простыми словами: в автоклаве углерод насыщается водородом, а сложные органические соединения разлагаются на простые. В результате после очистки мы получаем синтетическое дизельное топливо или бензин. Это зависит от условий процесса и степени превращения углемасляной смеси. Однако перед тем, как топливо покинет установку, выполняется ряд других операций:
- центрифугирование;
- полукоксование;
- перегонка.
Как видите, организовать столь сложное производство своими руками не получится. Основная сложность — это железо; вряд ли у вас получится сделать самому. Возьмем автоклав, в котором давление выше, чем в кислородных баллонах. Вообще говоря, такое производство потенциально взрывоопасно.
Получение бензина путем газификации
Этот метод, изобретенный немецкими учеными Ф. Фишером и Г. Тропшем, заключается в производстве дизельного топлива и бензина путем предварительной газификации углеродных субстратов. Процесс происходит в большом сосуде, реакторе, при температуре до 350 ° C и давлении до 30 бар. Хотя условия не такие строгие, как для гидрирования, их не легче достичь. Например, поскольку перегретый пар должен проходить через угольный пласт под высоким давлением, это означает, что требуется мощный паровой котел.
После газификации на выходе из реактора образуется так называемый синтез-газ, состоящий из водорода и обычного оксида углерода (CO). Между прочим, синтез-газ можно использовать непосредственно в качестве газового топлива без дополнительной обработки.
Полученные газы поступают во второй реактор, где происходит окончательная конверсия угля в жидкое топливо. Каталитические вещества тоже есть. В промышленности для этой цели могут использоваться различные соединения, но каждое из них должно содержать железо, никель или кобальт. Не вдаваясь в подробности химии, следует отметить, что на выходе из второго реактора мы получаем топливо, которое еще должно пройти процедуру крекинга. То есть отделение бензина и дизельного топлива от угля.
Побочными продуктами реакции являются различные вещества и парафин. Наибольшую часть выделяемых летучих веществ составляет диоксид углерода, который считается основной проблемой при производстве топлива этим методом. Катализатор тоже довольно быстро теряет активность, поэтому его нужно постоянно обновлять. Эти факторы, а также ряд других второстепенных причин приводят к высокой стоимости производства продукта. При цене на сырую нефть в 50 долларов за баррель производство бензина на основе угля по методу Фишера-Тропша считается убыточным.
Есть еще один способ газификации угля — термический. Этот процесс похож на пиролиз, потому что он осуществляется путем нагрева сырья в резервуаре снаружи и в отсутствие кислорода. Другое дело, что разложение твердого топлива на газы происходит при температуре 1200 ° С, а для этого необходимо соответствующее оборудование. Положительной стороной термического метода является то, что часть газов пиролиза используется для предварительного нагрева исходного материала, а другая часть — для синтеза бензина. Это снижает затраты на энергию, поскольку уголь может нагреваться во время разложения.
Для информации. В Интернете можно найти описания различных установок, которые можно использовать для получения бензина из природного газа в домашних условиях. Сначала он превращается в синтез-газ, а затем перерабатывается в жидкое топливо. Даже если эти бытовые приборы сочтут целесообразными, газифицировать уголь намного сложнее.
Выводы
Несмотря на то, что получение моторного топлива из каменного угля и бурого угля вполне реально и давно проверено на производстве, в домашних условиях организовать его сложно. Конечно, всегда найдется несколько энтузиастов, которые любят добиваться своей цели и умеют синтезировать бензин своими руками. Но для этого нужно детально знать технологию и повозиться с оборудованием, не говоря уже об опасности возгорания.
Получение дизельного топлива и бензина из угля недоступно широкому кругу домовладельцев и автомобилистов. И если подойти к этому вопросу экономно, то это тоже невыгодно. А пока, пока не появятся новые изобретения и разработки в этой области, проще и надежнее использовать обычный «нефтяной» бензин.
