Sintetik benzin: təsviri, xüsusiyyətləri, performansı, istehsal üsulları

2024 Müəllif: Howard Calhoun | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 10:18

Elm və tərəqqi sizə əvvəllər heç vaxt görülməmiş, çoxlarının ağlına belə gəlməyən şeylər yaratmağa imkan verir. Məsələn, sintetik benzin kimi nisbətən yeni bir inkişafı götürək. Çoxları bilir ki, bu yanacağın neftdən distillə yolu ilə əldə edilir. Amma onu kömürdən, ağacdan, təbii qazdan da sintez etmək olar. Sintetik benzinin istehsalı, ənənəvi istehsal marşrutunu tam əvəz edə bilməsə də, hələ də öyrənilməyə layiqdir. Buna görə də, onun tarixi, eləcə də əldə etmə yolları nəzərdən keçiriləcək.

Giriş

Müasir sivilizasiyanı motor yanacağı - dizel, kerosin, benzinsiz təsəvvür etmək çətindir. Onlar üçün avtomobillər, təyyarələr, raketlər, su nəqliyyatı işləyir. Ancaq bağırsaqlarda yağın miqdarı məhduddur. Bir müddət əvvəl bəşəriyyətin tezliklə yanacaq qıtlığı ilə üzləşəcəyinə inanılırdı. Amma məlum oldu ki,o qədər də kədərli deyil. Çətin çıxarılan ehtiyatların çıxarılması üçün yeni texnologiyalar hazırlanır və alternativ variantlar yaranır. Yaşıl enerji və resursdan istifadənin səmərəliliyinin artırılmasını da qeyd edə bilərik (müasir kiçik avtomobillər yüz kilometrə 4-6 litr yanacaqla asanlıqla idarə olunurdu, baxmayaraq ki, minilliyin əvvəllərində təxminən 10 litr yanacaq tələb olunur). Və yüksək keyfiyyətli yanacaq, məlum oldu ki, müxtəlif qeyri-neft xammallarından əldə edilə bilər.

Hamısı necə başladı?

150 ildən çox əvvəl baş vermiş hadisələrdən başlamaq lazımdır. Məhz o zaman neftin kommersiya istehsalına başlandı. O vaxtdan bəri bəşəriyyət yüngül xammal adlandırılan xammalın yarıdan çoxunu istifadə edib. Əvvəlcə neftdən istilik enerjisi mənbəyi kimi istifadə olunurdu. Bizim dövrümüzdə bu yanaşma iqtisadi cəhətdən sərfəli deyil. Avtomobil erası gələndə neft fraksiyasının məhsulları motor yanacağı rolunda geniş yayıldı. Eyni zamanda, xammal nə qədər çox tükənirsə, alternativ axtarmaq bir o qədər sərfəli olur.

Yağ nədir? Bu, karbohidrogenlərin, daha dəqiq desək, sikloalkanların qarışığıdır. Onlar nədirlər? Ən sadə alkan çoxlarına metan qazı kimi tanınır. Bundan əlavə, neftdə azotlu və kükürdlü çirklər var. Və düzgün işlənərsə, çoxlu müxtəlif materiallar əldə edə bilərsiniz. Məsələn, məşhur benzini götürək. O, nəyi təmsil edir? Əslində, bu, müəyyən miqdarda qısa zəncirli karbohidrogenlərdən əmələ gələn az qaynayan neft fraksiyasıdır.beşdən doqquza qədər atomlar. Benzin həm minik avtomobilləri, həm də kiçik təyyarələr üçün əsas yanacaqdır. Növbəti vurğulanan növ kerosindir. Daha viskoz və ağırdır. 10-dan 16-a qədər atomun olduğu karbohidrogenlərdən əmələ gəlir. Kerosin reaktiv təyyarələrdə və mühərriklərdə istifadə olunur. Daha ağır bir hissə qaz yağıdır. O, kerosinlə qarışığı olan dizel yanacağında istifadə olunur.

Alternativ üçün elmi axtarış

Əsas fraksiyalar neftdən alınsa da, məlum oldu ki, bu məqsədlə digər karbon xammalından da istifadə etmək olar. Bu problem hələ 1926-cı ildə kimyaçılar tərəfindən həll edilmişdir. Sonra elm adamları Fişer və Tropş atmosfer təzyiqi altında karbonmonoksitin reduksiya reaksiyasını kəşf etdilər. Müəyyən edilmişdir ki, katalizatorların iştirakı ilə qaz qarışığından maye və bərk karbohidrogenlər əmələ gələ bilər. Kimyəvi tərkibinə görə neftdən alınan məhsullara yaxın idilər. Kimyəvi tədqiqatların nəticəsi "sintez qazı" adlandırıldı. Olduqca asan çıxdı. O qədər ki, bunu məktəbdə kimya və fizikadan qaçmayan hər bir şəxs evdə təkrarlaya bilsin. Su buxarının kömürün üzərindən keçirilməsi (bu onun qazlaşdırılmasıdır) və ya adi təbii qazın çevrilməsi yolu ilə (əsasən metandan ibarətdir) əldə edilmişdir. İkinci halda, əlavə olaraq metal katalizatorlar istifadə edilmişdir. Qeyd etmək lazımdır ki, sintez qazı təkcə metan və kömürdən deyil. Perspektivli istiqamət indi fermentativ və üzərində iş hesab olunurbitki xammalı tullantılarının termokimyəvi emalı. Bioqazın, yəni üzvi tullantıların parçalanmasından əldə edilən uçucu maddələrin çevrilməsini də unutmaq olmaz.

Tətbiq necə inkişaf etdi?

Nasist Almaniyası bu baxımdan üstün idi. İkinci Dünya Müharibəsi zamanı onun yanacaq təchizatı baxımından ciddi problemləri var idi. Buna görə də, kömürü maye yanacağa çevirən bütöv komplekslər yaradıldı. Üçüncü Reyxin sintetik benzini bu dəhşətli dövlətin süqutunu olduqca güclü şəkildə təxirə salaraq əhəmiyyətli töhfə verdi. Sonra piroliz yanacağı alınana qədər kömürün kimyəvi mayeləşdirilməsi üsulundan istifadə edilmişdir. Müharibənin sonunda faşist Almaniyası gündəlik 100 min barel sintetik neft səviyyəsinə çata bildi. Daha adi dillə desək, bu, 130 tondan çoxdur! Kömürün istifadəsi oxşar kimyəvi tərkibə görə məqsədəuyğundur. Belə ki, onun tərkibində hidrogen 8%, neftdə isə 15% təşkil edir. Müəyyən bir temperatur rejimi yaratsanız və kömürü əhəmiyyətli bir həcmdə hidrogenlə doyursanız, o zaman maye vəziyyətinə keçəcəkdir. Bu proses hidrogenləşmə adlanır. Bundan əlavə, katalizatorlar istifadə edilərsə, sürətləndirilə və həcmdə artırıla bilər: dəmir, qalay, nikel, molibden, alüminium və bir çox başqaları. Bütün bunlar müxtəlif fraksiyaları təcrid etməyə və sonrakı emal üçün istifadə etməyə imkan verir.

Sintetik benzin indi Almaniyada istehsal olunur. İkinci Dünya Müharibəsindən sonra Cənubi Afrika da eyni addımı atdı. SonraÇin, Avstraliya və ABŞ qoşulmağa başladı. Qeyd etmək lazımdır ki, bu sahənin inkişafı üçün bizim də potensialımız var.

Düşmək və yüksəlmək haqqında

Sovet İttifaqında, hətta İkinci Dünya Müharibəsi başlamazdan əvvəl qəhvəyi kömürdən benzinin mümkün çıxarılması üçün axtarışlar aparılırdı. Amma təəssüf ki, sənaye istehsalına uyğun nəticələr əldə etmək mümkün olmadı. Münaqişə bitdikdən sonra neftin qiyməti düşdü və bununla birlikdə sintetik yanacağa ehtiyac da aradan qalxdı. İndi neft ehtiyatlarının azalması ilə əlaqədar olaraq bu sahədə yenidən doğuş müşahidə olunur. Sintetik benzin istehsalı getdikcə daha çox yayılır, tez-tez dövlət dəstəyi ilə qarşılaşır. Məsələn, ABŞ-da belə yanacaq istehsalçıları dövlət subsidiyalarına arxalana bilərlər. Bütün ilkin şərtlərə baxmayaraq, maye yanacaq məhdud miqyasda istehsal olunur. Fakt budur ki, mövcud güclərin genişləndirilməsi adi xammaldan əldə edilənləri xeyli üstələyən yüksək qiymətlə məhdudlaşır. Məsələn, Almaniyada sintetik benzin sudan və karbon qazından hazırlana bilər, ancaq bir ildən sonra bu, yeni avtomobilə başa gələcək. Və hamısı quraşdırmanın yüksək qiymətinə görə. İşin əsas istiqaməti iqtisadi texniki həllərin axtarışıdır. Məsələn, kömürün mayeləşdirilməsi üçün təzyiqin azaldılması məsələsi açıqdır. İndi 300-700 atmosfer yaratmaq lazımdır və axtarış 100 və daha aşağı qiymətə nail olmaq üçün aparılır. Generatorların məhsuldarlığının artırılması, yeni katalizatorların yaradılması (daha səmərəli) məsələləri də aktualdır. Bəli və unutmaq olmaz ki, o qədər də keyfiyyətli təbii kömür yoxdur. Ona görə də onun qazdan alınması daha perspektivli hesab olunur. Burada hansı imkanlar var?

Təbii qazdan hasil edilir

Bu, xüsusilə mövcud nəqliyyat problemlərinə görə doğrudur. Belə ki, əgər təbii qazı nəql edirsinizsə, onda bunun dəyəri son məhsulun maya dəyərinin 30-50%-ni təşkil edəcək. Buna görə də, onun dərhal yüksək keyfiyyətli benzin və dizel yanacağına çıxarılma yerinin yaxınlığında emal edilməsi çox aktualdır. Bu, qurğuların yığcamlığına bir sıra tələblər qoyur. Əgər son məhsullar metanol mərhələsi ilə əldə edilirsə, o zaman belə bir proses bir reaktorda baş verdiyinə görə əlverişlidir. Amma çoxlu enerji tələb olunur, buna görə də sintetik yanacaq neftdən iki dəfə bahadır. Bu ümumi metoda alternativ Rusiya Elmlər Akademiyasının Neft-Kimya Sintezi İnstitutu tərəfindən təklif edilmişdir. Bu, başqa bir ara məhsul - dimetil eter ilə işləməyi nəzərdə tutur. Yaranan sintez qazında dəm qazının nisbəti artırılarsa, bu şəkildə işləmək çətin deyil. Bu halda sintetik benzin istehsalı əlavə və kifayət qədər ekoloji cəhətdən təmiz yanacaqdır. Xüsusilə yüksək setan sayına görə soyuq mühərrikləri işə salarkən özünü yaxşı göstərdi. Və benzin istehsalı üçün bu seçim pis deyil. Beləliklə, siz 92 oktan dərəcəsi ilə yanacaq edə bilərsiniz. Təbii qazdan olan sintetik benzin eyni zamanda neftdən olanlardan daha az zərərli çirklərə malikdir. Rusiya Elmlər Akademiyası tərəfindən təklif olunan quraşdırma iş sxemini təklif edir, ona görə reaksiya temperaturu nə qədər yüksək olarsa, bir o qədər çoxperformans.

Bunu özünüz edə bilərsiniz?

Alternativ enerjinin nisbətən gənc elm hesab edilməsinə baxmayaraq, onun nailiyyətlərini bir ailə daxilində təkrarlamaq problem deyil. Buna görə də, bəli, öz əlinizlə sintetik benzin yaratmaq olduqca mümkündür. Üstəlik, mövcud olan şərtlərin xüsusiyyətlərini nəzərə alaraq, odun, kömür və bioqazdan istifadə etmək mümkündür. Evdə onlardan hansına üstünlük vermək - hər kəs özü qərar verir.

Ən sadəsi kimi, öz əlinizlə ağacdan sintetik benzinin necə alınacağı sualıdır. Bir çoxları onu yalnız tikinti materialı və ya oyuncaqlar üçün xammal hesab edirlər. Ancaq ən azı odun spirtini xatırlamağa dəyər və potensialın mövcud olduğu aydın olur. Bu halda sintez qazını necə əldə etmək olar? Odun götürmək lazımdır (və ya onun tullantıları, dəqiq nə vacib deyil). Evdə, hər biri öz funksiyasını yerinə yetirəcək üç hissədən bir cihaz edə bilərsiniz. Əvvəlcə onların qurudulmasını və 250-300 dərəcə Selsi temperaturuna qədər qızdırılmasını təmin etmək lazımdır. Sonra piroliz növbəsi gəlir. Burada temperatur 700 dərəcəyə qalxmalıdır. Və son mərhələ qaz istehsalıdır. Buxar islahatına başlayır. Proses 700-1000 dərəcə temperaturda baş verir. Nəticə çox saf sintez qazıdır. Əlavə müdaxilə tələb olunmur. Sonra katalizatorlardan istifadə edirik və sintetik benzin hazırdır!

Kömürdən hazırlayın

Və əvvəllər qeyd olunmayan daha bir kiçik məqam - evdə işləyərkən qurğular, şübhəsiz ki, kifayət qədər böyük olacaq. Buna görə də, onları bir mənzildə yerləşdirmək tövsiyə edilmir. Ancaq onları öz evinizdə və ya onun yaxınlığında yaratmaq çox real bir şeydir.

Sintetik benzin buxarın təsiri ilə kömürdən əldə edilə bilər. Onun qazlaşdırılması ev şəraiti üçün ən asan və mümkün yoldur. Beləliklə, başlayaq. Başlanğıcda, daha çox səmərəlilik və prosesin sürətinin artması üçün kömür əzmək lazımdır. Sonra hidrogenlə doyurulur. Sonra 400-500 dərəcə Selsi temperaturu və 50-300 kq/sm2 təzyiq yaratmaq lazımdır. Və biz maye vəziyyətə keçid anını gözləyirik. Heç bir həlledici istifadə edilmədikdə, kömürün ümumi kütləsinin yalnız 5-8% -i belə olacaqdır. Sonra katalizatorların növbəsi gəlir. Kömür üçün uyğundur: molibden, nikel, kob alt, qalay, alüminium, dəmir, həmçinin onların birləşmələri. Qazlaşdırma üçün istənilən növ xammaldan istifadə etmək olar. Qəhvəyi, daş - hər şey edəcək. Baxmayaraq ki, onun keyfiyyəti çevrilmə səmərəliliyinə təsir göstərir. Əvvəllər karbon miqdarının təyini verilmiş və rəqəm 8% adlandırılmışdır. Bu tamamilə doğru deyil. Marka və keyfiyyətdən asılı olaraq, dəyər 4% -dən 8% -ə qədər dəyişə bilər. Və benzinin sonrakı emalı və ayrılmasının minimum uyğunluğu üçün 11% (15% -dən daha yaxşı) dəyər əldə etmək lazımdır. Başlanğıcda, hər şeyin düzələcəyi faktı deyil. Xüsusilə fizika dərslərini atlasanız vəkimya. Buna baxmayaraq, kömürdən sintetik benzin uğurla hazırlana və istifadə edilə bilər.

Bioqazla işləmək

Bu olduqca qeyri-adi və ekstravaqant yanaşmadır, lakin işləyir. Onun gözəlliyi həm də ondadır ki, yanacaq kimi onun sintetik benzindən daha geniş tətbiqi var. Düzdür, çox yer tutur. Belə ki, məsələn, bir kubmetr bioqaz 0,6 litr benzinə bərabərdir. Əgər onu sıxılmış vəziyyətdə istifadə etsəniz, hətta onu bir yük maşınına götürsəniz, yüz və ya iki kilometrdən çox sürə bilməyəcəksiniz. Buna görə də ondan istədiyiniz benzini necə sintez etmək olar? Bu, əslində kiçik çirkləri olan metan olması səbəbindən mümkündür. Praktiki olaraq sizə lazım olan budur. Lakin sintez problemlidir. Axı burada yeni və eyni zamanda sadə bir şey icad olunmayıb. Yəni biz sintez qazının yaradılması üzərində işləməliyik və ondan benzin əmələ gəlməsini təmin etməliyik. Bu (ən çox yayılmış sxemə görə) metanol vasitəsilə həyata keçirilir. Baxmayaraq ki, dimetil eter vasitəsilə işləyə bilərsiniz. Metanoldan söhbət gedəndə onun son dərəcə təhlükəli olduğunu həmişə yadda saxlamalısınız. Vəziyyət onun spirt qoxusunun olması və qaynama temperaturunun 65 dərəcə Selsi olması ilə mürəkkəbləşir. Ümumiyyətlə, yanacaq sintezi ilə işləmək uşaq oyunu deyil. Ona görə də bu biliklər olmasa kimya və fizikanı öyrənmək artıq olmaz. Bir sözlə, sintetik benzin qazın və kondensatorun distillə edilməsi ilə əldə edilir. Bu üsul sürətli deyil, lakin yaxşı nəzəri baza varsa, çətin deyil. Amma biliksiz işləmək mümkün deyiltövsiyə. Axı, saf metanol ən yüksək oktanlı yanacaqdır və buna görə də təhlükəlidir. Adi bir avtomobilin mühərriki isə onu “həzm etməyəcək” – o, bunun üçün nəzərdə tutulmayıb.

Nəticə

Sintetik yanacağı belə əldə etmək olar. Qeyd etmək lazımdır ki, bunlar oyuncaq deyil, alışqan fəaliyyətdir. Ona görə də düzgün nəzəri hazırlıq olmadan belə bir işlə məşğul olmaq olmaz. Axı bu, təhlükəsizlik qaydalarının birbaşa pozulması olardı. Və yadda saxlamaq lazımdır ki, onlar həmişə qanla yazılır.