чем нефть лучше угля
Впервые с двигателем внутреннего сгорания я познакомился на уроках автодела в школе. Нам рассказали и о его истории. Поначалу для самодвижущихся повозок применяли паровой двигатель, работающий на твердом топливе (от каменного угля до поленьев), но, с приходом нефти, удалось повысить КПД топлива. Более всего меня поразило то, что из угля тоже можно получить бензин, но этот процесс будет долгим и затратным.
Преимущества нефти перед углем
Давным-давно применение угля стало своеобразным прорывом для человеческого благополучия. Но со временем и он утратил свою значимость — ему на смену пришла нефть, которую уже можно было использовать не только как энергоноситель. Основные преимущества нефти будут в следующем:
И, конечно же, нефть является ведущим энергоносителем на сегодняшний день в мире: пока что ни один из новейших источников энергии не смог обойти ее по всем показателям.
Нефть — основа для топлива в двигателях внутреннего сгорания
Коль скоро получаемый из нефти бензол является более энергоэффективным, легковосплменяемые газы которого и приводят в движение поршни двигателя, то он и пришел на замену углю.
Углерод, коим является уголь, сгорает не так быстро и с меньшим выделением тепла. Как ни странно, но и из угля можно получить бензол в процессе реакции Фишера и если разбавить его газовым конденсатом. Однако такое топливо будет иметь существенный недостаток — оно разъедает резину, применять его можно только в системе, где нет резиновых трубок и уплотнителей.
Нефть и уголь против климата планеты. Что дальше?
Уголь и нефть – самые «грязные» источники энергии с точки зрения экологии. Но они – наше все. Солнечные батареи – игрушки Европы, для сурового российского климата они не годятся… Или это всего лишь стереотип? Насколько прочно мы сидим на «нефтяной игле»? Куда движется мир? И есть ли светлое «зеленое» будущее у российской энергетики?
Разбираемся вместе с Михаилом Юлкиным, генеральным директором АНО «Центр экологических инвестиций», экспертом Международного центра устойчивого энергетического развития под эгидой ЮНЕСКО, членом Комиссии Международной торговой палаты (ICC Russia) по экономике изменения климата и устойчивому развитию.
– Что такое «ископаемое топливо» и как оно связано с глобальным изменением климата?
Нужно понимать, что климат меняется всегда. Но изменение климата, которое мы наблюдаем сегодня (его еще называют «глобальное потепление»), связано с деятельностью человека. Мы выбрасываем в атмосферу так много парниковых газов – углекислого газа, метана, закиси азота и др., – что они влияют на температуру атмосферы Земли. Для выработки всех видов энергии мы сжигаем ископаемое топливо. Когда нам нужно выработать электрическую или тепловую энергию, мы, как правило, сжигаем природный газ или уголь. Если нам нужно заставить двигаться автомобиль, мы сжигаем продукты переработки нефти. Тот элемент, который там горит, – это углерод. И когда он горит, он превращается в CO2 (углекислый газ), один из парниковых газов. Поэтому главным образом с использованием ископаемого топлива и связано нынешнее глобальное потепление.
– Насколько экономика России зависит от добычи углеводородов и каких именно?
Россия экспортирует примерно 70% добытой нефти – в сыром виде или в виде нефтепродуктов – и примерно половину угля и газа. А отсюда по цепочке тянутся все другие отрасли: нефтесервисные компании, компании, которые производят и поставляют трубы для нефтепроводов, железная дорога, для которой перевозка угля – едва ли не главный вид хозяйственной деятельности. Кроме того, на это «накручиваются» разные налоги: налог на добычу полезных ископаемых, экспортные пошлины, акцизы на продажу бензина населению. В итоге получается, что добыча органических ископаемых видов топлива крайне важна для российской экономики.
– Есть ли в таком случае у России возможность перейти на альтернативную «зеленую» энергетику?
Реализуя договоренности, достигнутые в Париже в 2015 году (в рамках Парижского соглашения по климату – прим. ред. ), мир активно движется в сторону декарбонизации – отказа от ископаемого топлива. Соответственно, Россия как главный его поставщик рискует потерять существенный объем экспорта. Значит, нам нужно переходить на другие виды продукции. Что это может быть? Прежде всего, «зеленая» энергия. У нас в арсенале есть практически все ее виды. Солнечную энергию можно получать не только в европейской части страны, но и в Сибири, на Алтае, в Якутской области. Ветровая энергетика может развиваться в районе северных морей: на Баренцевом море едва ли не лучшая в Европе роза ветров. Гидроэнергия: мы почти не занимаемся сегодня энергией приливов и отливов, а на северах есть возможность для создания таких мощностей. И, мне кажется, сегодня это гораздо более перспективное направление, чем атомная энергетика.
Также сегодня активно развиваются технологии, которые позволяют использовать водород как агент хранения и транспортировки энергии. Возобновляемые источники энергии – непостоянные: солнце не все время светит, ветер не все время дует. Использование водорода позволяет сглаживать эти пики.
– В других странах люди ставят солнечные батареи на крыше дома и за счет этого получают энергию. Возможно ли такое у нас?
Противопоказаний нет. Это можно делать не только в Волгограде, но и в Москве, и в Питере, и даже в Архангельске, потому что там солнце полгода не заходит за горизонт. В России уже есть нормативные документы в поддержку микрогенерации, которые стимулируют потребителей устанавливать такие солнечные батареи и использовать их для нужд собственного энергоснабжения. Проблема в том, как использовать эти батареи для выработки энергии в сеть. Б о́ льшую часть времени люди дома не сидят, а солнечная батарея работает, и она могла бы подавать энергию в сеть. Но для этого сети нужно строить по другому принципу: они должны напоминать нейронные сети. Вообще, децентрализация и цифровизация – это два глобальных тренда, которые сопровождают переход от ископаемых видов топлива к возобновляемым источникам энергии.
– Пандемия коронавируса заставила страны сократить добычу нефти. Есть ли риск, что через какое-то время начнется компенсация?
– Как обычный человек может повлиять на снижение выбросов парниковых газов?
Конечно, основные выбросы, которые приводят к изменению климата, связаны с большими промышленными объектами. Но всякое изменение начинается с маленького шага. Есть простые вещи, которые может делать каждый: уходя, гасить свет, по возможности ездить общественным транспортом, а не личным, использовать вещи из возобновляемых материалов. Это касается и работы: если можно поставить систему, которая автоматически выключает свет, когда все ушли из офиса, – надо это сделать, и так далее. Это позволит человеку уменьшить свой собственный углеродный след и, главное, выработать привычку действовать с оглядкой: как мое поведение отражается на состоянии не только моем, но и планеты в целом.
Беседовала Наталья Захарова
Источник фото: pixabay.com, архив Михаила Юлкина
Могут ли действия одного человека позитивно влиять на глобальные процессы?
Могут! Если действуют много людей!
Присоединяйтесь ко всероссийскому онлайн-флешмобу «Изменение климата. Что делать?».
Узнайте, что можете сделать именно вы, чтобы снизить темпы климатических изменений и уменьшить масштаб их последствий.
Сколько нефти осталось в мире и какое у нее будущее
Что значит нефть для промышленности и экономики?
Нефть сыграла ключевую роль во время Второй промышленной революции во второй половине XIX — начале XX века. Именно тогда — в 1859-м — зародилась нефтяная промышленность, объединив добычу и переработку нефти. В этом году была основана Pennsylvania Rock Oil — первая компания по добыче нефти в штате Пенсильвания.
Сначала из нефти делали керосин, на котором работали, например, настольные лампы. А затем — топливо, которое стало востребованным с развитием автомобилестроения, железнодорожного транспорта и авиации. Так бензин пришел на смену газу и паровым двигателям.
Но к концу ХХ века роль нефти стала заметно падать: появились альтернативные источники топлива и энергии, а Четвертая индустриальная революция базируется уже на совсем других факторах. Главные «двигатели прогресса» теперь — цифровые, а мировая индустрия стремится к наиболее экологичным альтернативам нефти.
Для мировой экономики нефть — один из базовых и самых динамичных рынков: здесь всегда есть активный спрос и предложение, высокая конкуренция и продвинутые механизмы для регулирования. Страны, обладающие нефтяными месторождениями, строят долгосрочные стратегии и планируют бюджеты с опорой на рынок нефти. Исчезновение этой опоры чревато затяжными глобальными кризисами.
Почему нефть не закончится
Артем Козинов называет 5 главных причин:
Мы до сих пор не знаем, как образуется нефть. На этот счет есть 2 теории: органическая и неорганическая. Сторонники первой считают, что углеводороды появились в древности из органического вещества и планктона под воздействием высоких температур и давления. Вторые полагают, что нефть образовалась на большой глубине в мантии Земли из-за сложных химических реакций. Но обе теории говорят о том, что нефть возобновляема;
Нефть не всегда зарождается там, где ее добывают. Это также следует из теорий ее происхождения и означает, что новейшие методы разработки позволят снова и снова добывать нефть в нужных количествах;
Человечество добывает меньше половины мировых запасов нефти. Даже при интенсивной добыче в нефтяных месторождениях мы извлекаем лишь меньшую часть углеводородов;
Нефть добывают далеко не из всех открытых месторождений. Многие из них пока плохо исследованы и не освоены;
Многие месторождения до сих пор не обнаружены.
Дополнительным фактором служит то, что добыча нефти ограничена международными организациями — такими, как ОПЕК и Международное энергетическое агентство.
Нефть vs альтернативные источники энергии
Есть и другие, возобновляемые источники энергии. Именно на них переключаются крупнейшие страны-потребители энергии, считая такой способ генерации энергии более экологичным. Вторая причина перехода на альтернативные источники — перестать зависеть от нефтяных держав, которые используют нефть в геополитических целях.
Объем инвестиций стран и регионов в возобновляемые источники энергии и альтернативные виды топлива
Основные виды возобновляемых источников энергии ( ВИЭ):
Самый распространенный способ, при котором энергию вырабатывают с помощью плотины и турбин, которые вращают воду внутри. Потенциальная емкость гидроэнергетических станций — 30-40 Тераватт-час в год. Однако этот способ приводит к изменению уровня воды в водоемах, сокращению в них кислорода, нарушению нерестового цикла рыб и другим негативным последствиям для флоры и фауны.
Энергия также вырабатывается с помощью турбин, которые вращают ветер. Они гораздо дешевле, чем водяные, располагаются на высоте от 100 метров: это значит, что землю под ними можно использовать под сельхозугодья.
Дания, Германия и Нидерланды к 2050 году планируют возвести искусственный остров в море и разместить на нем ветроэнергетическую станцию, которая сможет вырабатывать до 100 Гигаватт/час энергии в год.
Главный минус этого источника — нестабильность: нужно дожидаться ветра, причем определенной силы. Это возможно только вдали от населенных пунктов, а значит, доставка энергии будет слишком дорогой.
Такие станции могут быть устроены по-разному: например, накапливать солнечный свет с помощью батарей, которые преобразуют его в энергию. Второй способ гораздо проще и популярнее, но во многих северных регионах солнечного света не хватает для того, чтобы полностью обеспечивать их энергией. И даже в очень солнечных местах есть смена суток и сезонов, поэтому выработка энергии будет неравномерной.
В этом случае специальные модули качаются на волнах и генерируют энергию из движения. Помимо генерации дешевого электричества такие станции защищают берега, а также мосты и опоры от разрушения. Однако их потенциал — всего 2 Тераватт-час в год, они могут быть опасны для водного транспорта и создают шум, который пугает водных обитателей.
На глубине роют две скважины, в одну из которых подают воду. Она испаряется, нагреваясь от земли, пар проходит через вторую скважину и по трубам направляется в турбины, попутно очищаясь от примесей. Это достаточно стабильный источник энергии, потенциал которого — 47 Тераватт-час в год. Однако сейчас мы можем получить лишь 2% от этого объема.
Билл Гейтс, один из влиятельнейших идеологов ВИЭ, в одном из интервью приводит такие цифры: в Токио 3 дня в году действует циклон, из которого можно было бы сгенерировать колоссальное количество энергии. Этого хватило бы на весь 27-миллионный мегаполис. При этом электричество, полученное традиционным способом, создает 25% от всех вредных выбросов.
Недостатки возобновляемой энергетики
ВИЭ дешево добывать, но дорого передавать. По данным Международного энергетического агентства, передача энергии, полученной из ветра, в 3 раза дороже, чем из угля. То же самое можно сказать и про ядерную энергетику. Это связано еще и с тем, что добывать энергию с помощью ВИЭ можно лишь вдали от населенных пунктов — то есть главных потребителей. Нужно заново построить целую инфраструктуру для передачи энергии;
Нестабильность источников. Получать энергию из ветра можно только 25-35% времени, из солнца — 10-25%. Уровень контроля в таких энергосетях тоже намного ниже, а мощность сложно стабилизировать;
Современные аккумуляторы пока не могут накапливать достаточно энергии от ВИЭ, чтобы ей можно было пользоваться, пока станции простаивают;
Чтобы построить станции для генерации энергии из альтернативных источников, нужны все те же углеводороды, которые пока что нечем заменить;
Наконец, самое главное: альтернативные источники энергии пока что не покрывают всех потребностей. На данный момент их главный плюс — экологичность и быстрая возобновляемость.
Ежегодное увеличение мощности возобновляемых источников энергии (в гигаваттах)
Как будет развиваться энергетика дальше?
Центр энергетики «Сколково», совместно с Институтом энергетических исследований (ИНЭИ) РАН, представил свой прогноз до 2040 года. Из него следует, что мировая энергетика уже находится на пороге глобальной трансформации — «четвертого энергоперехода»: первый был связан с развитием добычи угля, второй — нефти, третий — газа. Это значит, что доля ВИЭ будет нарастать, вытесняя нефть и газ.
В прогнозе описаны 3 сценария:
Консервативный : технологии и потребление энергии останутся на текущем уровне или вырастут незначительно. Доля ВИЭ в мире составит 35%, в России — 15%;
Инновационный : ускорение развития технологий и перехода на ВИЭ. Распределение долей — 40% и 16% соответственно;
Энергопереход : еще большее ускорение технологий и особый акцент в политике государств на отказе от углеводородов. В этом случае в мире на ВИЭ будет приходиться 49%, в России — 21%.
По мнению авторов исследования, все три сценария для России будут негативными: первыми сократятся поставки именно российской нефти, что обернется для нас долгосрочной экономической стагнацией. В России уже готовятся к такому сценарию: действует госпрограмма поддержки развития ВИЭ до 2035 года. Она предполагает, что всем станциям на основе ВИЭ вернут инвестиции. Это поможет сделать «зеленую» энергию дешевле и доступнее, а ее доля в общей выработке вырастет до 3,3%.
Когда мы откажемся от нефти?
Сегодня нефть по-прежнему является топливом № 1 в мире: доля ее потребления — 31%, то есть выше, чем уголь, газ и возобновляемые источники. Но это уже на 14% меньше, чем в начале 1970-х, на пике развития индустриальной экономики. Отчасти повлияли ограничения на добычу нефти, впервые введенные в 1973 году ОПЕК для борьбы с нефтяным кризисом.
Дальше будет примерно следующее:
Некоторые эксперты считают, что к 2050 году спрос на сырую нефть сократится до 14 млн баррелей в день (прогноз на 2021 год — 96,7 млн баррелей);
Потребление сырой нефти для нужд энергетики упадет с 11 до 4 млн баррелей в сутки. В падении спроса сыграет роль и то, что международные организации ставят целью перерабатывать до 75% всего пластика. Это, в свою очередь, сократит потребность в новых пластиковых изделиях, которые тоже производят из нефтепродуктов;
Спрос на нефтехимию — то есть продукты нефтепереработки — наоборот, в ближайшие 20-30 лет вырастет до 2 раз. За последние 10 лет он увеличился на 50%, за счет бурного роста городской инфраструктуры в США, Канаде, Японии, Китае и Южной Корее;
Потребление нефти в сферах строительства и сельского хозяйства вырастет, если прирост мирового населения останется на том же уровне. К 2050 году эти отрасли будут потреблять на 46% больше нефти, чем сейчас: 28 млн баррелей в день;
Другие эксперты отмечают влияние пандемии, которая привела к обвалу спроса на нефть, но в будущем все вернется к доковидным показателям — в основном, за счет развивающихся стран.
Крупнейшие мировые поставщики нефтепродуктов тоже пока не пришли к единому сценарию. К примеру, Exxon удваивает объем добычи, рассчитывая на устойчивый рост спроса на нефть и газ. В то же время BP, напротив, переходит на возобновляемые источники энергии.
Но все сходятся в том, что сейчас нефтяная отрасль переживает один из самых сложных периодов, начиная с 1960-х годов. При этом пик спроса на нефть уже пройден, а для газа он наступит в ближайшие 5 лет. Стратегия нефтяного рынка, безусловно, будет меняться. Но глобальный отказ от нефти мы увидим не раньше, чем через 20-30 лет, в том числе — из-за экологических факторов. К примеру, производство 1 кг литий-ионных аккумуляторов, на которых работают электрокары, приводит к выбросу 2,5 кг эквивалента CO2. При добыче 1 кг нефти этот показатель составляет 0,15 кг.
Артем Козинов добавляет, что углеводороды уникальны своей высокой энергоемкостью за счет особенных химических связей. Поэтому в ближайшие 80–100 лет нефть и газ гарантированно останутся главными источниками энергии.
Нефть, газ, уголь — ископаемое топливо
Для того, чтобы доказать, что Солнце светило много миллионов лет тому назад, достаточно рассмотреть основные источники энергии сейчас нефть, газ, уголь.
Основной элемент из которых состоят нефть, газ и уголь — углерод (С). Это четырехвалентный неметалл имеющий атомный номер 6.
Формирование угля
Процесс фоссилизации (процесс преобразования погибших организмов в ископаемое сырье) проходил исключительно медленно даже с точки зрения геологического времени.
Остатки растений, лежащие могучими пластами, подвергались высокому давлению, температурным и химическим изменениям. Из них уходило большое количество воды и жидких соединений. Сначала из остатков растений образовался лигнит, потом бурый и, наконец, каменный уголь и высокой степени углефикации антрацит. При этом процессе во все меньшем количестве материи концентрировалось все большее количество энергии.
Геологические условия возникновения были особыми, специфическими. Так, растительные остатки не должны были гнить, должны были быстро покрываться слоем осадочных пород, очень недолго соприкасаться с атмосферой и т. д.
Образование нефти
Условия возникновения другого вида консервированного Солнца — ископаемого топлива нефти, были еще более специфичными. И в этом случае органические остатки должны были быть защищенными от окисления. В результате химических реакций в органической материи образовались газ и нефть, а поскольку эти вещества жидкие, они могли накапливаться только в подходящих структурах — в порах осадочных горных пород. При этом слои горных пород не должны были двигаться при процессах горообразования. Нефть, газ и вода, которая часто держит углеводороды в горных породах, при таких движениях могли бы уйти. Точно так же температура не должна была повышаться, иначе ископаемое превращалась бы в малополезную углеродистую массу.
Все эти условия в земной коре существовали, о чем свидетельствуют сотни месторождений, и запасы нефти найденные на материках и морях.
Нефть, газ заменит уголь?
Использование угля было известно уже в древнем Китае, как об этом свидетельствует венецианский купец 13 века Марко Поло. Однако огромный размах его добычи и использования настал в Европе и в США в XIX столетии. Именно на основе использования этого природного ископаемого возникли развитые промышленные страны — Германия, Англия, США.
Несколько лет тому назад стало казаться, что нефть полностью заменит уголь. Конечно, сероводород чище, лучше горит, не дает столько продуктов сгорания, сам вытекает из недр Земли. Однако данные, показывающие, сколько энергии доступно в известных запасах и сколько ее скрывают в себе известные запасы угля, доказывает бесспорное преимущество последнего.
Уголь и лигнит составляют 88,8% энергии, получаемой из ископаемого топлива.
Нефть, газ и остальные виды топлива составляют неполных 12%.
Таким образом, нефть, газ, уголь пока являются основными источниками энергии на Земле.
Однако перераспределение энергии в мире происходит.
Как Великобритания «захватила мир» перераспределив уголь и нефть
Накануне Первой мировой войны Уинстон Черчилль, первый лорд Адмиралтейства, предложил Кабинету министров заменить уголь нефтью в качестве источника энергии на кораблях британского флота — предложение, которое с тех пор изменило мир. Британский флот получил стратегическое преимущество перед другими державами и быстро добрался до колоний, разбросанных по всему миру, обладая гораздо более быстрыми мобильными возможностями в результате этой замены. Этот переход, который имел решающее значение для успешного завершения войны на море, тем не менее привел к сильной зависимости от отдаленных и небезопасных нефтяных ресурсов, расположенных в Персии, Ближнем Востоке и Баку, вместо запасов угля в Уэльсе. Черчилль и здесь не прогадал. Он основал Англо-персидскую нефтяную компанию что гарантировало бесперебойные поставки топлива для английских кораблей и обеспечивало свободный доступ к Персидскому заливу.
Бензин из угля — какие установки давали 20млн. литров бензина в год Гитлеру
В этой статье разберем первую установку фишера-тропша. Как третьему рейху практически получалось делать бензин из газогенераторного газа (или синтез газа) полученного из угля. Схема и принцип работы установки.
Вступление
Война пожирает ресурсы, а самый востребованный ресурс, фундамент экономики войны — нефть (бензин, дизель, авиационное топливо). Даже не смотря на то, что Гитлеру помогала наука и ежегодно рейх получал 20 миллионов литров топлива по технологии Фишера-Тропша из низкокачественного бурого угля империя все равно испытывала дефицит бензина, дизеля и авиационного топлива для своей многомиллионной армии. Именно по этой причини и произошла сталинградская битва. Рейху требовалась нефть Кавказа, но чтобы ее получить командование вермахта не могло позволить себе попасть в окружение которое неминуемо произошло бы оставь они за своей спиной Сталинград.
Давайте разберем как они этот бензин получали и подробно рассмотрим установки первого поколения которые сегодня усовершенствованы до 4 поколения и благополучно дают сотни миллионов литров бензина, дизеля и пр. углеводородов по всему миру.
Немного теории
Все знают как получают бензин из нефти — фактически ее «варят» в закрытых емкостях. Точно также сегодня можно получить грязную нефть если варить на костре старые покрышки в закрытых бочках (называют ретортами). Или обыкновенный бытовой мусор. Да, вы не ослышались если поместить мусор (любой бытовой мусор из мусорки) в закрытую бочку (закупорить герметично) и разжечь под ней костер можно получить жидкую, грязную нефть. Конечно же эта «нефть» будет грязной и чтобы ее перегнать в чистое топливо нужно множество блоков оборудования, очистки и в конце концов выход чистого топлива будет очень маленьким, а потратится при этом большое количество энергии как электрической так и тепловой (газ на поддержание процесса). Оборудование будет при этом громоздким и дорогим. Поэтому и ведутся в мире войны за качественную нефть из которой перегнать бензин и дизель стоит как можно меньше.
Первые кто пошли по пути катализа, а не «варки»
Франс Фишер и Ганс Тропш в 1920-х годах работавших над проблемой получения бензина пошли по другому пути — получать бензин и дизель не «варением» сырья, а катализом. Как в этом случае происходит процесс?
Сырьем для получения бензина служит твердое топливо — при этом оно может быть любым способным гореть (есть определенные ограничения по влажности и зольности топлива, а также по количеству углерода в его составе — об этом подробно в треугольнике Таннера).
Это твёрдое топливо сперва газифицируют на газогенераторах превращая в синтез газ, а потом этот синтез газ пропускают через измельченный катализатор сделанный из определенного железа и газ преварщается в бензин и дизель при этом очень чистый — чище чем на заправках.
Не путайте газогенератор с пиролизными котлами — это совершенно разные устройства. Газ который получается называют синтез газом или газогенераторным газом.
Суть газификации заключается в том, что 20% топлива просто горит, а в это время 80% топлива превращается в синтез газ за счет тепла горения первого. Кратко этот процесс работает так: мы берем дым от костра (горение топлива в газогенераторе происходит также как в обычном костре) и пропускаем назад через раскаленные угли и когда это происходит в закрытой емкости без подсоса воздуха извне — дым становится горючим газом. Вот так все просто (рассчитать аппарат по формулам правда не просто и потом этот газ очистить).
Сделав таким образом мы получаем из следующих топлив такое количество синтез газа:
Дрова — 2.2м3
Древесный уголь около 5м3
Бурый уголь около 3.5м3 (зависит от влажности и зольности угля)
Каменный уголь около 4.7м3
Мусор бытовой около 1.5м3
Торф 2.2м3
Фикалии около 2м3
Так как в Германии были и есть большие залежи бурого угля и добыча его на то время (как и сегодня) была поставлена на промышленные рельсы — проще делать бензин из бурого угля. Если были бы промышленные добычи неограниченного количества древесины, больше чем угля, добывали бы из древесины. Из нее кстати добывать синтез газ проще и дешевле по той причине что в дереве нет серы, а в угле есть и очистка угля от серы это дополнительные промышленные установки по очистки от органической серы и сероводорода. Сера и кислород убивают катализатор фишера-тропша являясь каталитическими ядами.
Брать любое горючее топливо имеющее низкую цену или отходы за которые платят деньги чтобы их вывести и уничтожить такие как мусор или фекалии городских отстойников например и превращать в бензин и дизель много интереснее чем добывать из нефти — жечь которую как известно все равно что «жечь ассигнации» по словам Менделеева.
Борясь в своих лабораториях десятилетиями ученые нашли металлы способные на реакцию катализа — для превращения синтез газа в бензин подойдут только 4 металла, 2 из которых забраковали, а два эксплуатируют до сих пор — Железо и Кобальт (забраковали Никель и Рутений).
Головы ломали ученые и вот каким был первый аппарат получения жидких углеводородов.
Вы видите сердце установки, там где происходит превращение превращенного угля в синтез газ, синтез газа в бензин и дизель (дальше мы рассмотрим всю установку). На трубы нанизаны листы металла толщиной 1.5мм, расстояние между трубами небольшое. Зачем так сделано и почему именно так?
Дело в том, что при превращении синтез газа в бензин (когда мы продуваем его через порошек катализатора или шарики с нанесенным на него порошком) выделяется энергия равная 30% энергии полученной если газ поджечь. Так каждый куб газа давал около 600 ккал/нм3 при превращении. Если оставить этот процесс без охлаждения температура достигала бы чуть ли не 1500 градусов цельсия. А температура должна была быть около 210 градусов цельсия чтобы процесс шел как надо. По этой причине в трубы подавался пар который снимал лишнее тепло. Сам Фишер опытным путем установил — на такой установке расстояние между пластинами должно было быть не больше 10мм, а сделал он 7мм. Пара надо было подавать 5кг на каждый полученный литр бензина (здесь все жидкие углеводороды полученные таким путем я называю бензином и дальше также). Трубы брали диаметром чуть меньше чем водопроводные в наших квартирах с толщиной стенки 4мм чтобы их не разорвало от давления которое могло достигать 30 атмосфер.
Один такое реактор давал 1.9т бензина в сутки и выделял около 6000кг пара.
С одного куба синтез газа получалось выжать 160г бензина. Если учесть что 1кг бурого угля давал около 3.7м3 газа можно посчитать экономику.
Длинна реактора была 5 метров, высота до 3.5 метров. Ширина реактора 2м. За один раз в реактор загружали около 3 тонн катализатора сделанного на основе железа. Вес такой установки достигал 50 тонн.
Вот как происходил процесс катализа на молекулярном уровне в этой установке (зеленые шарики это железо, правильнее железный катализатор, красные — кислород, белые водород, серые углерод):
В других статьях рассмотрим другие аспекты технологии.
Понравилась статья? Поддержи отечественную науку.