Synteettinen bensiini: kuvaus, ominaisuudet, suorituskyky, tuotantomenetelmät

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Tieteen ja edistyksen avulla voit luoda asioita, joita ei ole koskaan ennen nähty ja joita monet eivät voi edes ajatella. Otetaan esimerkiksi sellainen suhteellisen uusi kehitystyö kuin synteettinen bensiini. Monet ihmiset tietävät, että tämä polttoaine saadaan tislaamalla öljystä. Mutta se voidaan myös syntetisoida hiilestä, puusta ja maakaasusta. Vaikka synteettisen bensiinin tuotanto ei voi täysin korvata perinteistä tuotantotapaa, se ansaitsee silti tutkimisen. Siksi sen historiaa ja tapoja sen saamiseksi tarkastellaan.

Esittely

On vaikea kuvitella nykyaikaista sivilisaatiota ilman moottoripolttoainetta - dieseliä, kerosiinia, bensiiniä. Autot, lentokoneet, raketit, vesikuljetukset työskentelevät heille. Mutta öljyn määrä suolistossa on rajoitettu. Ei niin kauan sitten uskottiin, että ihmiskunta kohtaa pian väistämättä polttoainepulan. Mutta kävi ilmi,se ei ole niin surullista. Uusia teknologioita kehitetään vaikeasti t alteenotettavien varojen t alteenottamiseksi, ja vaihtoehtoisia vaihtoehtoja on syntymässä. Mainittakoon myös vihreä energia ja resurssien käytön tehostaminen (nykyaikaiset pienautot kestävät helposti 4-6 litraa polttoainetta sadalla kilometrillä, vaikka vuosituhannen alussa niitä tarvittiin noin 10). Ja laadukasta polttoainetta, kuten kävi ilmi, voidaan saada erilaisista ei-öljyraaka-aineista.

Kuinka kaikki alkoi?

Meidän on aloitettava tapahtumista, jotka tapahtuivat yli 150 vuotta sitten. Silloin kaupallinen öljyntuotanto alkoi. Siitä lähtien ihmiskunta on käyttänyt yli puolet niin sanotuista kevyistä raaka-aineista. Aluksi öljyä käytettiin lämpöenergian lähteenä. Meidän aikanamme tämä lähestymistapa ei ole taloudellisesti kannattava. Kun autoaika tuli, öljyn fraktiointituotteet yleistyivät moottoripolttoaineen roolissa. Samaan aikaan mitä enemmän raaka-aineet loppuivat, sitä kannattavampaa oli etsiä vaihtoehtoa.

Mitä öljy on? Tämä on seos hiilivetyjä ja tarkemmin sanottuna sykloalkaaneja. Mitä ne ovat? Yksinkertaisin alkaani tunnetaan monille metaanikaasuna. Lisäksi öljyssä on typpi- ja rikkipitoisia epäpuhtauksia. Ja jos se käsitellään oikein, voit saada paljon erilaisia materiaaleja. Otetaan esimerkiksi tunnettu bensiini. Mitä hän edustaa? Itse asiassa tämä on matalalla kiehuva öljyfraktio, jonka muodostavat lyhytketjuiset hiilivedyt, joiden määräatomeja viidestä yhdeksään. Bensiini on henkilöautojen ja pienten lentokoneiden pääpolttoaine. Seuraava korostettu tyyppi on kerosiini. Se on viskoosimpi ja raskaampi. Se muodostuu hiilivedyistä, joissa on 10-16 atomia. Kerosiinia käytetään suihkukoneissa ja moottoreissa. Vielä raskaampi jae on kaasuöljy. Sitä käytetään dieselpolttoaineessa, joka on seos kerosiinin kanssa.

Tieteellinen vaihtoehdon haku

Vaikka pääjakeet saadaan öljystä, kävi ilmi, että tähän tarkoitukseen voidaan käyttää myös muita hiiliraaka-aineita. Kemistit ratkaisivat tämän ongelman jo vuonna 1926. Sitten tutkijat Fischer ja Tropsch löysivät hiilimonoksidin pelkistysreaktion ilmakehän paineessa. Havaittiin, että nestemäisiä ja kiinteitä hiilivetyjä voidaan muodostaa kaasuseoksesta katalyyttien läsnä ollessa. Kemiallisesti ne olivat lähellä öljystä saatuja tuotteita. Kemiallisen tutkimuksen tulosta kutsuttiin "synteesikaasuksi". Se osoittautui melko helpoksi. Niin paljon, että sen voi toistaa kotona kuka tahansa, joka ei ole jättänyt kemiaa ja fysiikkaa väliin koulussa. Se saatiin johtamalla vesihöyryä hiilen yli (tämä on sen kaasutus) tai muuntamalla tavallista maakaasua (se koostuu pääasiassa metaanista). Toisessa tapauksessa käytettiin lisäksi metallikatalyyttejä. On huomattava, että synteesikaasua voidaan luoda paitsi metaanista ja hiilestä. Lupaavana suunnana pidetään nyt työtä entsymaattisten jakasviraaka-ainejätteen lämpökemiallinen käsittely. Emme saa myöskään unohtaa biokaasun, eli orgaanisen jätteen hajoamisesta saatujen haihtuvien aineiden muuntamista.

Miten sovellus on kehittynyt?

Natsi-Saksa menestyi tässä suhteessa. Toisen maailmansodan aikana hänellä oli merkittäviä ongelmia polttoaineen saannin suhteen. Siksi luotiin kokonaisia komplekseja, jotka jalostivat hiiltä nestemäiseksi polttoaineeksi. Ja kolmannen v altakunnan synteettinen bensiini antoi merkittävän panoksensa, lykäten melko voimakkaasti tämän kauhean v altion kaatumista. Sitten käytettiin hiilen kemiallista nesteytysmenetelmää, kunnes saatiin pyrolyysipolttoainetta. Sodan loppuun mennessä natsi-Saksa onnistui saavuttamaan tason 100 000 tynnyriä synteettistä öljyä päivässä. Tavallisemmin sanottuna tämä on yli 130 tonnia! Hiilen käyttö on tarkoituksenmukaista samanlaisen kemiallisen koostumuksen vuoksi. Joten siinä vetypitoisuus on 8%, kun taas öljyssä se on 15%. Jos luot tietyn lämpötilajärjestelmän ja kyllästät hiiltä vedyllä huomattavassa määrässä, se menee nestemäiseen tilaan. Tätä prosessia kutsutaan hydraukseksi. Lisäksi sitä voidaan nopeuttaa ja lisätä tilavuutta, jos käytetään katalyyttejä: rauta, tina, nikkeli, molybdeeni, alumiini ja monet muut. Kaikki tämä mahdollistaa eri fraktioiden eristämisen ja niiden käytön jatkokäsittelyssä.

Synteettistä bensiiniä valmistetaan nyt Saksassa. Toisen maailmansodan jälkeen Etelä-Afrikka seurasi esimerkkiä. SittenKiina, Australia ja Yhdysvallat alkoivat liittyä. On huomattava, että meillä on myös potentiaalia tämän alueen kehittämiseen.

Putoamisesta ja noususta

Neuvostoliitossa jo ennen toisen maailmansodan alkua etsittiin mahdollista bensiinin uuttamista ruskohiilestä. Mutta valitettavasti teolliseen tuotantoon sopivia tuloksia ei ollut mahdollista saada. Konfliktin päätyttyä öljyn hinta laski ja sen myötä synteettisen polttoaineen tarve katosi. Nyt öljyvarantojen vähenemisen vuoksi tämä alue kokee uudestisyntymisen. Synteettisen bensiinin tuotanto yleistyy jatkuvasti, ja se saa usein v altion tukea. Esimerkiksi Yhdysvalloissa tällaisten polttoaineiden valmistajat voivat luottaa v altion tukiin. Kaikista edellytyksistä huolimatta nestemäisiä polttoaineita tuotetaan rajoitetusti. Tosiasia on, että olemassa olevan kapasiteetin laajentamista rajoittaa korkeat kustannukset, jotka ylittävät huomattavasti tavanomaisista raaka-aineista saatavan määrän. Esimerkiksi synteettistä bensiiniä voidaan Saksassa valmistaa vedestä ja hiilidioksidista, mutta vain vuodessa se maksaa uuden auton. Ja kaikki korkeiden asennuskustannusten vuoksi. Työn pääsuunta on taloudellisten teknisten ratkaisujen etsiminen. Esimerkiksi kysymys hiilen nesteyttämisen paineen alentamisesta on avoin. Nyt on tarpeen luoda 300-700 ilmakehää, ja haku suoritetaan 100:n ja sitä alhaisemman arvon saavuttamiseksi. Merkittäviä ovat myös generaattorien tuottavuuden lisääminen, uusien katalyyttien kehittäminen (tehokkaampia). Kyllä, emmekä saa unohtaa, että korkealaatuista luonnonhiiltä ei ole niin paljon. Siksi sen saamista kaasusta pidetään lupaavampana. Mitä mahdollisuuksia täällä on?

Tuotettu maakaasusta

Tämä pätee erityisesti olemassa olevien kuljetusongelmien vuoksi. Joten jos kuljetat maakaasua, tämän hinta on 30-50% lopputuotteen hinnasta. Siksi sen käsittely välittömästi louhintapaikan lähellä korkealaatuiseksi bensiiniksi ja dieselpolttoaineeksi on erittäin tärkeää. Tämä asettaa useita vaatimuksia asennusten kompaktiudelle. Jos lopputuotteita saadaan metanolivaiheen kautta, niin tällainen prosessi on kätevä johtuen siitä, että se tapahtuu yhdessä reaktorissa. Mutta energiaa tarvitaan paljon, minkä vuoksi synteettinen polttoaine on kaksi kertaa öljyä kalliimpaa. Venäjän tiedeakatemian petrokemiallisen synteesin instituutti ehdotti vaihtoehtoa tälle yleiselle menetelmälle. Se sisältää työskentelyn toisen välituotteen - dimetyylieetterin kanssa. Tällä tavalla työskentely ei ole vaikeaa, jos hiilimonoksidin osuutta muodostuvassa synteesikaasussa lisätään. Synteettisen bensiinin tuotanto on tässä tapauksessa ylimääräinen ja melko ympäristöystävällinen polttoaine. Erityisesti se näkyi hyvin kylmiä moottoreita käynnistettäessä korkean setaaniluvun ansiosta. Ja bensiinin tuotannossa tämä vaihtoehto ei ole huono. Voit siis valmistaa polttoainetta, jonka oktaaniluku on 92. Maakaasusta valmistettu synteettinen bensiini sisältää samalla vähemmän haitallisia epäpuhtauksia kuin öljystä valmistetussa bensiinissä. Venäjän tiedeakatemian ehdottama asennus tarjoaa toimintasuunnitelman, jonka mukaan mitä korkeampi reaktiolämpötila, sitä enemmänsuorituskyky.

Voitko tehdä kaiken itse?

Huolimatta siitä, että vaihtoehtoista energiaa pidetään suhteellisen nuorena tieteenä, ei ole ongelma toistaa sen saavutuksia yhdessä kotitaloudessa. Siksi, kyllä, on täysin mahdollista luoda synteettistä bensiiniä omin käsin. Lisäksi on mahdollista luottaa puuhun, hiileen ja biokaasuun, kun otetaan huomioon olosuhteiden erityispiirteet, joissa on olemassa. Kumpi heistä suosii kotona - jokainen päättää itse.

Yksinkertaisina, olennaisinta on kysymys siitä, kuinka saada synteettistä bensiiniä puusta omin käsin. Monet pitävät sitä vain rakennusmateriaalina tai lelujen raaka-aineena. Mutta kannattaa muistaa ainakin puualkoholi, ja käy selväksi, että potentiaalia on. Kuinka saada synteesikaasua tässä tapauksessa? On tarpeen ottaa puuta (tai sen jätettä, mikä ei ole tärkeää). Kotona voit tehdä laitteen kolmesta osasta, joista jokainen suorittaa tehtävänsä. Aluksi on tarpeen varmistaa niiden kuivaus ja lämmitys 250-300 celsiusasteen lämpötilaan. Sitten tulee pyrolyysin vuoro. Täällä lämpötilan pitäisi nousta 700 asteeseen. Ja viimeinen vaihe on kaasuntuotanto. Se aloittaa höyryreformin. Prosessi tapahtuu 700-1000 asteen lämpötilassa. Tuloksena on erittäin puhdasta synteesikaasua. Lisätoimenpiteitä ei tarvita. Seuraavaksi käytämme katalyyttejä, ja synteettinen bensiini on valmis!

Tee kivihiilestä

Ja vielä yksi pieni seikka, jota ei aiemmin mainittu - kotona työskennellessä asennukset tulevat varmasti olemaan melko suuria. Siksi ei ole suositeltavaa sijoittaa niitä huoneistoon. Mutta niiden luominen omassa kodissasi tai sen läheisyydessä on hyvin totta.

Synteettistä bensiiniä voidaan saada hiilestä höyryn vaikutuksesta. Sen kaasutus on helpoin ja toteuttamiskelpoisin tapa kotioloihin. Joten aloitetaan. Aluksi kivihiili on murskattava tehokkuuden lisäämiseksi ja prosessin nopeuden lisäämiseksi. Sitten se kyllästetään vedyllä. Sitten on tarpeen luoda lämpötila 400-500 celsiusastetta ja paine 50-300 kg/cm2. Ja odotamme siirtymähetkeä nestemäiseen tilaan. Jos liuotinta ei käytetä, vain 5-8% hiilen kokonaismassasta tulee sellaiseksi. Sitten tulee katalyyttien vuoro. Soveltuu kivihiilelle: molybdeeni, nikkeli, koboltti, tina, alumiini, rauta sekä niiden yhdisteet. Kaasutukseen voidaan käyttää mitä tahansa raaka-ainetta. Ruskea, kivi - kaikki käy. Vaikka sen laatu vaikuttaa muunnostehokkuuteen. Aikaisemmin annettiin hiilimäärän nimitys ja lukua kutsuttiin 8 %:ksi. Tämä ei ole täysin totta. Tuotemerkistä ja laadusta riippuen arvo voi vaihdella 4 %:sta 8 %:iin. Ja bensiinin myöhemmän käsittelyn ja erottamisen vähimmäissoveltuvuuden vuoksi on saavutettava arvo 11% (parempi kuin 15%). Aluksi ei se tosiasia, että kaikki järjestyy. Varsinkin jos jätit väliin fysiikan jakemia. Siitä huolimatta synteettistä bensiiniä kivihiilestä voidaan valmistaa ja käyttää menestyksekkäästi.

Työskentely biokaasun kanssa

Tämä on melko epätavallinen ja ylellinen lähestymistapa, mutta se toimii. Sen kauneus on myös siinä, että sillä on polttoaineena laajempi käyttökohde kuin pelkällä synteettisellä bensiinillä. Totta, se vie paljon tilaa. Joten esimerkiksi yksi kuutiometri biokaasua vastaa 0,6 litraa bensiiniä. Jos et käytä sitä puristetussa tilassa, et voi ajaa sataa tai kahta kilometriä pidempään edes kuorma-auton silmäkulmiin. Siksi, kuinka syntetisoida siitä haluttu bensiini? Tämä on mahdollista, koska se on itse asiassa metaania, jossa on pieniä epäpuhtauksia. Se on käytännössä mitä tarvitset. Synteesi on kuitenkin ongelmallinen. Loppujen lopuksi täällä ei ole keksitty jotain uutta ja samalla yksinkertaista. Eli meidän on työstettävä synteesikaasun luomista ja siitä varmistettava bensiinin muodostuminen. Tämä tehdään (yleisimmän järjestelmän mukaan) metanolin kautta. Vaikka voit työskennellä dimetyylieetterin läpi. Mitä tulee metanoliin, muista aina, että se on erittäin vaarallista. Tilannetta vaikeuttaa se, että siinä on alkoholin haju ja kiehumispiste on 65 celsiusastetta. Yleensä polttoainesynteesin parissa työskenteleminen ei ole lasten leikkiä. Siksi ei ole tarpeetonta oppia kemiaa ja fysiikkaa, jos tätä tietoa ei ole saatavilla. Lyhyesti sanottuna synteettistä bensiiniä saadaan tislaamalla kaasua ja lauhdutinta. Tämä menetelmä ei ole nopea, mutta jos sinulla on hyvä teoreettinen tausta, se ei ole vaikeaa. Mutta ilman tietoa on mahdotonta työskennelläsuositellaan. Loppujen lopuksi puhdas metanoli on korkein oktaaninen polttoaine ja siksi vaarallinen. Ja tavallisen auton moottori ei "sulata" sitä - sitä ei ole suunniteltu tähän.

Johtopäätös

Näin saa synteettistä polttoainetta. On huomattava, että nämä eivät ole leluja, vaan syttyvää toimintaa. Siksi ilman asianmukaista teoreettista valmistautumista tällaiseen asiaan ei pidä puuttua. Loppujen lopuksi tämä olisi suoraa turvallisuussääntöjen rikkomista. Ja ne, pitää muistaa, on aina kirjoitettu verellä.