Зміст:
- Як відбувається виділення бензину з вугілля?
- Процес гідрогенізації
- Отримання бензину шляхом газифікації
- Висновки
Далеко не кожна європейська, так і будь-яка країна світу може похвалитися великими запасами нафти. Зате вуглеводневе паливо у вигляді бензину або солярки активно використовується у всіх країнах. У той же час поклади бурого і кам’яного вугілля зустрічаються набагато частіше, звідси і виникла ідея отримувати дизельне паливо і бензин з вугілля. У цій статті ми розглянемо, як це робиться на виробництві і чи можна щось подібне організувати в умовах приватного домашнього господарства.
Як відбувається виділення бензину з вугілля?
Варто відзначити, що переробка вугілля з метою отримати різні види моторного палива – зовсім не міф. Більш того, існує дві перевірених методики, реалізовані на практиці ще на початку минулого століття.
В ті часи нацистська Німеччина, яка прагне завоювати всю Європу, саме цими способами забезпечувала свою військову техніку пальним, оскільки власних родовищ нафти у неї немає. У той же час у розпорядженні країни були поклади бурого вугілля, з якого на двох десятках заводів проводився синтетичний бензин і дизельне паливо.
Для довідки. Обидві методики були винайдені різними німецькими вченими на початку 20-го століття, відповідно, отримали їх імена.
Як виявилося, вугілля за своїм хімічним складом не дуже відрізняється від нафти. Основа у них спільна – горючі з’єднання вуглецю з воднем, тільки частка водню в нафти значно більші. Якщо кількість водню в вугіллі вдасться зрівняти з нафтою, то і отримання рідкого пального стане реальністю. Ось способи вирішення проблеми:
- гідрогенізація, інакше – зрідження (процес Бергиуса).
- газифікація з подальшим синтезом палива (процес Фішера – Тропша).
Щоб зрозуміти, чи вдасться налагодити виділення бензину в домашніх умовах, треба отримати загальне уявлення про цих хіміко-технологічних процесах, про них буде розказано нижче.
Процес гідрогенізації
Для успішного проведення процесу та отримання до 800 кг рідкого палива з 1 т сировини беруть буре або кам’яне вугілля. Головна умова ефективного досягнення результату – наявність у вугіллі 35% летких речовин. Перед переробкою їх перемелюють, подрібнюючи до пилоподібної фракції, а потім просушують. Після цього вугільну фракцію змішують з мазутом або важкими маслами, щоб вийшло сировину у вигляді пасти.
Під час протікання процесу деструктивної гідрогенізації технологія передбачає пряме додавання відсутнього водню у вугілля.
Для цього сировину поміщають в спеціальний автоклав і виробляють його нагрівання. При цьому тиск усередині посудини досягає 200 Бар, а температура – 500 °С. Мало того, в зоні хімічної реакції повинні знаходитися речовини — каталізатори і розчинники. За даною методикою одержання бензину з вугілля проходить всередині автоклава в 2 стадії:
- жидкофазная;
- парофазная.
У посудині під великим тиском і при високій температурі протікає кілька складних хімічних реакцій. Щоб не навантажувати розповідь специфічними термінами, пояснимо простими словами: в автоклаві відбувається насичення вугілля воднем і розпад складних органічних сполук на простіші. В результаті після операцій очищення на виході отримуємо синтетичне дизпаливо і бензин. Це залежить від умов протікання процесу і ступеня трансформації вугільно-масляної суміші. Але виходу пального з установки передує ще ряд операцій:
- центрифугування;
- напівкоксування;
- дистиляція.
Як бачите, налагодити настільки складне виробництво своїми руками не представляється можливим. Головна складність – обладнання, навряд чи вдасться таке виготовити самому. Взяти хоча б автоклав, де тиск вищий, ніж в кисневих балонах. Та й у цілому подібне виробництво являє взрывопожарную небезпека.
Отримання бензину шляхом газифікації
Даний метод, винайдений німецькими вченими Ф. Фішером і Р. Тропшем, передбачає виробництво дизельного палива і бензину шляхом попередньої газифікації вугільного сировини. Це відбувається у великій ємності – реакторі при температурі до 350 °С і тиску 30 Бар. Хоча тут умови і не настільки жорсткі, як при гідрогенізації, але реалізувати їх нітрохи не простіше. Наприклад, тому що крізь шар вугілля треба під великим тиском продувати перегрітий водяний пар, а отже, не обійтися без потужного парового котла.
Після газифікації на виході з реактора утворюється так званий синтез-газ, що складається з водню і звичайного чадного газу (СО). До речі, сингаз можна прямо використовувати як газоподібного палива без наступної переробки.
Отримані гази надходять у другий реактор, де і відбувається остаточна переробка вугілля в рідке паливо. Там же розташовуються речовини – каталізатори. У промисловості для цієї мети можуть використовуватися різні сполуки, але кожне з них обов’язково містить залізо, нікель або кобальт. Не вдаючись у тонкощі хімії, зазначимо, що на виході з другого реактора виходить пальне, яке має ще пройти процедуру крекінгу. Тобто, поділ на бензин і дизельне паливо з вугілля.
Побічними продуктами реакції є різні речовини і парафін. Серед виділяються летких речовин найбільша частка припадає на вуглекислий газ, що вважається великою проблемою виробництва пального подібним методом. Також досить швидко втрачає активність каталізатор, тому його постійно потрібно оновлювати. Ці фактори, та ще ряд не таких значних причин, що призводять до високої собівартості продукту. При ціні на нафту до 50 доларів за барель виробництво бензину з вугілля методом Фішера – Тропша вважається нерентабельним.
Існує й інший метод газифікації вугілля – термічний. Він схожий з явищем піролізу, оскільки здійснюється нагріванням сировини в ємності ззовні і при відсутності кисню. Інша справа, що розкладання твердого палива на гази відбувається при температурі 1200 °С, а для цього потрібне відповідне обладнання. Позитивна сторона термічного методу полягає в тому, що частина піролізних газів спрямовується на підігрів вихідної сировини, а інша – на синтез бензину. За рахунок цього знижуються витрати на енергоносії, так як вугілля під час розкладання може підігрівати себе сам.
Для довідки. На просторах інтернету можна знайти опис різних установок, за допомогою яких можна отримати бензин з природного газу в домашніх умовах. Спочатку він конвертується в синтез-газ, а потім переробляється в рідке паливо. Навіть якщо вважати, що ці саморобні апарати працездатні, провести газифікацію вугілля набагато складніше.
Висновки
Незважаючи на те, що виділення моторного палива з кам’яного і бурого вугілля цілком реально і давно перевірено на виробництві, організувати його в домашніх умовах навряд чи можливо. Звичайно, завжди знайдеться кілька умільців – ентузіастів, що люблять добиватися поставленої мети і зможуть синтезувати бензин своїми руками. Але для цього треба докладно вивчити технологію і пристойно повозитися з обладнанням, не кажучи вже про пожежну небезпеку.
Для широкого кола домовласників і автолюбителів отримання солярки і бензину з вугілля недоступно. А якщо підійти до питання з точки зору економіки, то й нерентабельно. На даний момент, поки на цю тему не з’явилося нових винаходів і розробок, простіше і надійніше користуватися звичайним, «нафтовим» бензином.