Можно ли получить бензин из угля
Не каждая страна Европы, да и вообще любая страна, может похвастаться большими запасами нефти. Однако углеводороды в виде бензина и дизельного топлива широко используются во всех странах. Однако бурый и каменный уголь гораздо более распространены, и родилась идея производить дизельное топливо и бензин из угля. В этой статье мы рассмотрим, как это делается на производстве и можно ли сделать то же самое в частных домах.
Как происходит выделение бензина из угля?
Дело в том, что переработка угля для получения различных видов автомобильного топлива — это не миф. Более того, есть два проверенных метода, которые были применены на практике в начале прошлого века.
Нацистская Германия, которая в то время пыталась завоевать всю Европу, использовала именно этот метод для заправки своего вооружения, поскольку у нее не было нефтяных ресурсов внутри страны. С другой стороны, в стране имелись залежи бурого угля, который использовался для производства синтетического бензина и дизельного топлива на более чем двух десятках заводов.
Для справки. Эти два метода были изобретены разными немецкими учеными в начале 20-го века, и каждый из них был назван в их честь.
На самом деле, химический состав угля не сильно отличается от состава нефти. Они имеют общую основу из горючих соединений углерода и водорода, но содержание водорода в нефти гораздо выше. Если бы содержание водорода в угле можно было сделать сравнимым с содержанием водорода в нефти, жидкое топливо стало бы возможным. Вот как мы можем решить эту проблему.
- Гидрогенизация, иначе известная как сжижение (процесс Бергиуса).
- Газификация с последующим синтезом топлива (процесс Фишера-Тропша).
Для того чтобы понять, можно ли производить бензин в домашних условиях, необходимо иметь представление об этих химико-технических процессах, которые описаны ниже.
Процесс гидрогенизации
Для успешного осуществления этого процесса и получения до 800 кг жидкого топлива из одной тонны сырья необходим бурый или каменный уголь. Основным требованием для получения эффективного результата является содержание летучих веществ в угле не более 35%. Перед переработкой уголь измельчается, а затем высушивается. Затем угольная фракция смешивается с мазутом или тяжелым мазутом для образования пасты.
Процесс деструктивной гидрогенизации — это метод, при котором недостающий водород добавляется непосредственно в уголь.
Для этого сырье нагревается в специальном автоклаве. Давление в сосуде достигает максимального значения 200 бар, а температура — 500°C. Кроме того, в зоне химической реакции должны присутствовать катализатор и растворитель. В этом методе производство бензина из угля в автоклаве осуществляется в два этапа
- жидкая фаза.
- паровая фаза.
В сосуде под высоким давлением и при высокой температуре происходит ряд сложных химических реакций. В автоклаве уголь насыщается водородом, а сложные органические соединения распадаются на простые органические соединения. В результате получается синтетическое дизельное топливо или бензин, которые можно получить в процессе переработки. Все зависит от условий процесса и степени преобразования смеси угля и нефти. Однако существует ряд других операций, которые происходят до того, как топливо покинет завод.
- Центрифугирование.
- Полукоксование.
- Дистилляция.
Самостоятельно осуществить такое сложное производство невозможно. Сложность заключается в оборудовании; я не думаю, что смог бы сделать его сам. Он поступает в автоклав, где давление выше, чем в кислородном баллоне. Кроме того, при таком производстве обычно существует риск взрыва.
Получение бензина путем газификации
Этот метод, изобретенный немцами Ф. Фишером и Х. Тропшем, предполагает предварительную газификацию угольного сырья для получения дизельного топлива или бензина. Это происходит в большом сосуде, называемом реактором, при температуре до 350°C и давлении ниже 30 бар. Условия не такие жесткие, как при гидрогенизации, но их не менее легко выполнить. Это связано с тем, что, например, перегретый пар должен вдуваться в угольный пласт под высоким давлением, что требует мощного парового котла.
На выходе из реактора после газификации образуется так называемый сингаз, состоящий из водорода и, как правило, монооксида углерода (CO). Кстати, сингаз можно использовать в качестве газообразного топлива без дополнительной обработки.
Затем сингаз подается во второй реактор, где происходит окончательное преобразование угля в жидкое топливо. Здесь же находятся каталитические вещества. В промышленности используется множество соединений, все они неизменно содержат железо, никель или кобальт. Я не буду вдаваться в химию, но на выходе из второго блока мы получаем топливо, которое должно пройти процесс крекинга. Это разделение угля на бензин и дизельное топливо.
Побочными продуктами реакции являются различные вещества и парафины. Наибольшую долю выделяемых летучих веществ составляет углекислый газ, который считается основной проблемой при производстве топлива таким способом. Кроме того, катализатор очень быстро теряет свою активность и должен постоянно обновляться. Помимо этих факторов, стоимость производства продукта высока по ряду менее важных причин. При цене сырой нефти в 50 долларов за баррель производство бензина из угля по методу Фишера-Тропша считается нерентабельным.
Другой метод газификации угля — тепловой. Как и при пиролизе, это происходит путем нагревания сырья в резервуаре снаружи в отсутствие кислорода. Разложение твердого топлива в газ происходит при температуре 1200°C и требует большого количества оборудования. Положительной стороной термического метода является то, что часть пиролизного газа используется для предварительного нагрева сырья, а остальная часть идет на синтез бензина. Это снижает затраты на электроэнергию, так как уголь может сам себя нагревать в процессе крекинга.
Для справки. В Интернете можно найти различные установки для получения бензина из природного газа в домашних условиях. Сначала газ преобразуется в сингаз, который затем перерабатывается в жидкое топливо. Даже если учесть, что эти самодельные устройства могут быть использованы, провести газификацию угля гораздо сложнее.
Выводы
Добыча автомобильного топлива из каменного и бурого угля практична и, несмотря на длительные производственные испытания, вряд ли осуществима в домашних условиях. Конечно, найдется не мало энтузиастов, которые хотели бы достичь цели синтеза бензина своими руками. Но для этого им приходится детально изучать технологию, возиться с оборудованием, а также существует риск пожара.
Для многих домашних хозяйств и пользователей автомобилей невозможно получить дизельное топливо или бензин из угля. Также не выгодно подходить к проблеме с экономической точки зрения. В настоящее время, несмотря на отсутствие новых изобретений и разработок, проще и безопаснее использовать бензин из обычной «нефти».
