Πώς να φτιάξετε βενζίνη από άνθρακα

Ορισμός του όρου κωδικός συνθετικού καυσίμου

Ο όρος "συνθετικό καύσιμο" έχει πολλές διαφορετικές έννοιες και μπορεί να περιλαμβάνει διαφορετικούς τύπους καυσίμων. Ο παραδοσιακός ορισμός που καθιέρωσε ο «Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας» ορίζει ως «συνθετικό καύσιμο» κάθε υγρό καύσιμο που προέρχεται από άνθρακα ή φυσικό αέριο. Η Ένωση Ενεργειακών Πληροφοριών των ΗΠΑ ορίζει το συνθετικό καύσιμο στην ετήσια έκθεσή της για το 2006 ως καύσιμο που προέρχεται από άνθρακα, φυσικό αέριο, βιομάζα ή ζωοτροφές με χημική μετατροπή σε συνθετικό λάδι ή/και συνθετικά υγρά προϊόντα. Οι πολυάριθμοι ορισμοί των συνθετικών καυσίμων περιλαμβάνουν καύσιμα που παράγονται από βιομάζα, καθώς και από βιομηχανικά και αστικά απόβλητα.
Από τη μια πλευρά, "συνθετικό" σημαίνει ότι το καύσιμο παράγεται τεχνητά. Σε αντίθεση με τα συνθετικά καύσιμα, τα συμβατικά καύσιμα λαμβάνονται συνήθως με διαχωρισμό του αργού πετρελαίου σε ξεχωριστά κλάσματα (απόσταξη, ανόρθωση κ.λπ.) χωρίς χημική τροποποίηση των συστατικών. Ωστόσο, διάφορες χημικές διεργασίες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή παραδοσιακών καυσίμων. Κάτω από την έννοια του "συνθετικού" μπορεί να τονιστεί, από την άλλη πλευρά, ότι το καύσιμο παρήχθη με διαδικασίες χημικής σύνθεσης, δηλαδή με την παραγωγή ενώσεων υψηλότερου επιπέδου από πολλές κατώτερες ενώσεις. Αυτός ο ορισμός ισχύει ιδιαίτερα για τα καύσιμα XtL, στα οποία η πρώτη ύλη αποσυντίθεται αρχικά σε αέριο σύνθεσης κατώτερων ενώσεων (H 2, CO, κ.λπ.) προκειμένου να ληφθούν υψηλότεροι υδρογονάνθρακες (σύνθεση Fischer-Tropsch). Ωστόσο, ακόμη και με τα συμβατικά καύσιμα, οι χημικές διεργασίες μπορούν να αποτελούν μέρος της διαδικασίας παραγωγής. Για παράδειγμα, οι υδρογονάνθρακες με πολύ μακριές αλυσίδες άνθρακα μπορούν να διασπαστούν σε προϊόντα μικρότερης αλυσίδας, όπως αυτά που βρίσκονται στη βενζίνη ή το ντίζελ, μέσω της λεγόμενης πυρόλυσης. Ως αποτέλεσμα, ανάλογα με τον ορισμό, ενδέχεται να μην είναι δυνατή η σαφής διάκριση μεταξύ συμβατικών και συνθετικών καυσίμων. Αν και δεν υπάρχει ακριβής ορισμός, ο όρος "συνθετικό καύσιμο" συνήθως περιορίζεται στο καύσιμο XtL.
Η διαφορά μεταξύ συνθετικών και εναλλακτικών καυσίμων έγκειται στον τρόπο εφαρμογής του καυσίμου. Δηλαδή, ένα εναλλακτικό καύσιμο μπορεί να απαιτεί μια πιο σοβαρή τροποποίηση του κινητήρα ή του συστήματος καυσίμου ή ακόμα και τη χρήση ενός μη συμβατικού τύπου κινητήρα (για παράδειγμα, ατμού).

Κύρια προϊόντα άνθρακα

Οι πιο συντηρητικές εκτιμήσεις δείχνουν ότι υπάρχουν 600 είδη προϊόντων άνθρακα.Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει διάφορες μεθόδους για την απόκτηση προϊόντων επεξεργασίας άνθρακα. Η μέθοδος επεξεργασίας εξαρτάται από το επιθυμητό τελικό προϊόν. Για παράδειγμα, για να ληφθούν καθαρά προϊόντα, τέτοια πρωτογενή προϊόντα επεξεργασίας άνθρακα - αέριο φούρνου οπτάνθρακα, αμμωνία, τολουόλιο, βενζόλιο - χρησιμοποιούν υγρά έλαια έκπλυσης. Σε ειδικές συσκευές, τα προϊόντα σφραγίζονται και προστατεύονται από πρόωρη καταστροφή. Οι διαδικασίες της πρωτογενούς επεξεργασίας περιλαμβάνουν επίσης τη μέθοδο της οπτανθρακοποίησης, κατά την οποία ο άνθρακας θερμαίνεται σε θερμοκρασία + 1000 ° C με εντελώς αποκλεισμένη πρόσβαση στο οξυγόνο. Στο τέλος όλων των απαραίτητων διαδικασιών, οποιοδήποτε πρωτογενές προϊόν καθαρίζεται επιπλέον. Τα κύρια προϊόντα επεξεργασίας άνθρακα:

• ναφθαλίνη
• φαινόλη
• υδρογονάνθραξ
• σαλικυλική αλκοόλη
• οδηγω
• βανάδιο
• γερμάνιο
• ψευδάργυρος.

Χωρίς όλα αυτά τα προϊόντα, η ζωή μας θα ήταν πολύ πιο δύσκολη. Πάρτε για παράδειγμα τη βιομηχανία καλλυντικών, είναι η πιο χρήσιμη περιοχή για τους ανθρώπους να χρησιμοποιούν προϊόντα επεξεργασίας άνθρακα. Ένα τέτοιο προϊόν επεξεργασίας άνθρακα όπως ο ψευδάργυρος χρησιμοποιείται ευρέως για την περιποίηση του λιπαρού δέρματος και την ακμή.Ο ψευδάργυρος, όπως και το θείο, προστίθεται σε κρέμες, ορούς, μάσκες, λοσιόν και τονωτικά. Το θείο εξαλείφει τις υπάρχουσες φλεγμονές και ο ψευδάργυρος αποτρέπει την ανάπτυξη νέων φλεγμονών.Επιπλέον, θεραπευτικές αλοιφές με βάση τον μόλυβδο και τον ψευδάργυρο χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία εγκαυμάτων και τραυματισμών. Ένας ιδανικός βοηθός για την ψωρίαση είναι ο ίδιος ψευδάργυρος, καθώς και τα προϊόντα αργίλου του άνθρακα. Ο άνθρακας είναι μια πρώτη ύλη για τη δημιουργία εξαιρετικών ροφητών που χρησιμοποιούνται στην ιατρική για τη θεραπεία ασθενειών του εντέρου και του στομάχου. Τα ροφητικά που περιέχουν ψευδάργυρο χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία της πιτυρίδας και της λιπαρής σμηγματόρροιας. Ως αποτέλεσμα μιας διαδικασίας όπως η υδρογόνωση, το υγρό καύσιμο λαμβάνεται από τον άνθρακα στις επιχειρήσεις. Και τα προϊόντα καύσης που παραμένουν μετά από αυτή τη διαδικασία αποτελούν ιδανική πρώτη ύλη για μια ποικιλία δομικών υλικών με πυρίμαχες ιδιότητες. Για παράδειγμα, έτσι δημιουργούνται τα κεραμικά.

Κατεύθυνση χρήσης	Μάρκες, ομάδες και υποομάδες
1. Τεχνολογικός
1.1. Coking στρώσης	Όλες οι ομάδες και οι υποομάδες επωνυμιών: DG, G, GZhO, GZh, Zh, KZh, K, KO, KSN, KS, OS, TS, SS
1.2. Ειδικές διαδικασίες προ-κοκκοποίησης	Όλοι οι άνθρακας που χρησιμοποιούνται για την οπτανθρακοποίηση σε στρώσεις, καθώς και οι βαθμοί T και D (υποομάδα DV)
1.3. Παραγωγή αερίου παραγωγού σε γεννήτριες αερίου σταθερού τύπου:
μικτό αέριο	Μάρκες KS, SS, ομάδες: ZB, 1GZhO, υποομάδες - DHF, TSV, 1TV
αέριο νερού	Ομάδα 2Τ, καθώς και ο ανθρακίτης
1.4. Παραγωγή συνθετικών υγρών καυσίμων	Επωνυμία GZh, ομάδες: 1B, 2G, υποομάδες - 2BV, ZBV, DV, DGV, 1GV
1.5. ημι-ανθρακοποίηση	Επωνυμία DG, ομάδες: 1B, 1G, υποομάδες - 2BV, ZBV, DV
1.6. Παραγωγή ανθρακούχου πληρωτικού (θερμοανθρακίτη) για προϊόντα ηλεκτροδίων και οπτάνθρακα χυτηρίου	Ομάδες 2L, ZA, υποομάδες - 2TF και 1AF
1.7. Παραγωγή καρβιδίου του ασβεστίου, ηλεκτροκορούνδιο	Όλοι οι ανθρακίτες, καθώς και μια υποομάδα 2TF
2. Ενέργεια
2.1. Καύση κονιοποιημένης και στρωματοποιημένης σε σταθερές εγκαταστάσεις λεβήτων	Βάρος καφέ άνθρακες και αθρακίτες, καθώς και σκληρούς άνθρακα που δεν χρησιμοποιούνται για οπτανθρακοποίηση. Οι ανθρακίτες δεν χρησιμοποιούνται για καύση με στρώματα λάμψης
2.2. Καύση σε φούρνους αντήχησης	Μάρκα DG, group i - 1G, 1SS, 2SS
2.3. Καύση σε κινητές εγκαταστάσεις θερμότητας και χρήση για κοινόχρηστες και οικιακές ανάγκες	Βαθμοί D, DG, G, SS, T, A, καφές άνθρακας, ανθρακίτες και σκληρός άνθρακας που δεν χρησιμοποιούνται για οπτάνθρακα
3. Παραγωγή οικοδομικών υλικών
3.1. Ασβεστος	Σηματοδοτεί D, DG, SS, A, ομάδες 2B και ZB. οι βαθμοί GZh, K και οι ομάδες 2G, 2Zh δεν χρησιμοποιούνται για οπτανθρακοποίηση
3.2. Τσιμέντο	Βαθμοί B, DG, SS, TS, T, L, υποομάδα DV και βαθμοί KS, KSN, ομάδες 27, 1GZhO που δεν χρησιμοποιούνται για οπτανθρακοποίηση
3.3. Τούβλο	Άνθρακες που δεν χρησιμοποιούνται για οπτανθρακοποίηση
4. Άλλες παραγωγές
4.1. Προσροφητικά άνθρακα	Υποομάδες: DV, 1GV, 1GZhOV, 2GZhOV
4.2. ενεργούς άνθρακες	Ομάδα ZSS, υποομάδα 2TF
4.3. Συσσωμάτωση μεταλλευμάτων	Υποομάδες: 2TF, 1AB, 1AF, 2AB, ZAV

Κάρβουνο

Η επεξεργασία αυτού του τύπου πρώτης ύλης πραγματοποιείται προς τρεις κατευθύνσεις: υδρογόνωση, οπτάνθρακα και ατελής καύση. Καθένας από αυτούς τους τύπους περιλαμβάνει τη χρήση μιας ειδικής τεχνολογικής διαδικασίας.

Η οπτανθρακοποίηση περιλαμβάνει την παρουσία πρώτων υλών σε θερμοκρασία 1000-1200 o C, όπου δεν υπάρχει πρόσβαση σε οξυγόνο. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει τους πιο σύνθετους χημικούς μετασχηματισμούς, το αποτέλεσμα των οποίων θα είναι ο σχηματισμός οπτάνθρακα και πτητικών προϊόντων. Το πρώτο σε ψυχρή κατάσταση αποστέλλεται σε επιχειρήσεις μεταλλουργίας. Τα πτητικά προϊόντα ψύχονται και στη συνέχεια λαμβάνεται λιθανθρακόπισσα. Απομένουν ακόμη πολλές μη συμπυκνωμένες ουσίες. Αν μιλάμε για το γιατί το πετρέλαιο είναι καλύτερο από τον άνθρακα, τότε θα πρέπει να σημειωθεί ότι πολύ περισσότερα τελικά προϊόντα λαμβάνονται από τον πρώτο τύπο πρώτης ύλης. Κάθε μία από τις ουσίες αποστέλλεται σε μια συγκεκριμένη παραγωγή.

Αυτή τη στιγμή πραγματοποιείται ακόμη και η παραγωγή πετρελαίου από άνθρακα, γεγονός που καθιστά δυνατή την απόκτηση πολύ πιο πολύτιμου καυσίμου.

Ο άνθρακας εμφανίστηκε στον πλανήτη Γη πριν από περίπου 360 εκατομμύρια χρόνια.Οι επιστήμονες ονόμασαν αυτό το τμήμα της ιστορίας μας ανθρακοφόρο ή ανθρακοφόρο περίοδο. Παράλληλα, καταγράφεται και η εμφάνιση των πρώτων χερσαίων ερπετών, των πρώτων μεγάλων φυτών. Τα νεκρά ζώα και τα φυτά αποσυντέθηκαν και μια κολοσσιαία ποσότητα οξυγόνου συνέβαλε ενεργά στην επιτάχυνση αυτής της διαδικασίας. Τώρα μόνο το 20% του οξυγόνου υπάρχει στον πλανήτη μας, και εκείνη την εποχή τα ζώα ανέπνεαν βαθιά, επειδή η ποσότητα οξυγόνου στην ατμόσφαιρα του άνθρακα έφτασε το 50%. Είναι αυτή η ποσότητα οξυγόνου που οφείλουμε στον σύγχρονο πλούτο των κοιτασμάτων άνθρακα στα έγκατα της Γης.Αλλά ο άνθρακας δεν είναι το παν. Λόγω των διαφόρων τύπων επεξεργασίας, μια τεράστια ποσότητα διαφόρων χρήσιμων ουσιών και προϊόντων λαμβάνεται από τον άνθρακα. Τι γίνεται από τον άνθρακα; Αυτό είναι που θα μιλήσουμε σε αυτό το άρθρο.

Στερεά και αέρια καύσιμα επεξεργαστείτε τον κώδικα

Σε ορισμένες χώρες του τρίτου κόσμου, το ξύλο και το κάρβουνο εξακολουθούν να είναι τα κύρια καύσιμα που διαθέτει ο πληθυσμός για θέρμανση και μαγείρεμα (περίπου ο μισός παγκόσμιος πληθυσμός ζει με αυτόν τον τρόπο). Αυτό σε πολλές περιπτώσεις οδηγεί σε αποψίλωση των δασών, η οποία με τη σειρά της οδηγεί σε ερημοποίηση και διάβρωση του εδάφους. Ένας από τους τρόπους μείωσης της εξάρτησης του πληθυσμού από πηγές ξύλου είναι η εισαγωγή της τεχνολογίας μπρικετοποίησης γεωργικών απορριμμάτων ή οικιακών απορριμμάτων σε μπρικέτες καυσίμου. Τέτοιες μπρικέτες λαμβάνονται με συμπίεση του πολτού που λαμβάνεται με ανάμιξη των απορριμμάτων με νερό σε μια απλή πρέσα μοχλού, ακολουθούμενη από ξήρανση. Αυτή η τεχνολογία, ωστόσο, είναι πολύ εντάσεως εργασίας και απαιτεί μια πηγή φθηνού εργατικού δυναμικού. Μια λιγότερο πρωτόγονη επιλογή για την απόκτηση μπρικέτες είναι η χρήση υδραυλικών μηχανών συμπίεσης για αυτό.

Ορισμένα αέρια καύσιμα μπορούν να θεωρηθούν επιλογές για συνθετικά καύσιμα, αν και ένας τέτοιος ορισμός μπορεί να είναι αμφιλεγόμενος, καθώς οι κινητήρες που χρησιμοποιούν τέτοια καύσιμα πρέπει να τροποποιηθούν σοβαρά. Μία από τις ευρέως συζητημένες επιλογές για τη μείωση της συμβολής των μηχανοκίνητων οχημάτων στη συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα είναι η χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου. Οι κινητήρες υδρογόνου δεν μολύνουν το περιβάλλον και εκπέμπουν μόνο υδρατμούς. Οι κυψέλες καυσίμου υδρογόνου-οξυγόνου χρησιμοποιούν υδρογόνο για να μετατρέψουν απευθείας την ενέργεια μιας χημικής αντίδρασης σε ηλεκτρική ενέργεια. Δεδομένου ότι το υδρογόνο λαμβάνεται είτε με μεθόδους που απαιτούν μεγάλη κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας είτε με οξείδωση καυσίμων υδρογονανθράκων, τα περιβαλλοντικά και, ακόμη περισσότερο, τα οικονομικά πλεονεκτήματα τέτοιων καυσίμων είναι πολύ αμφιλεγόμενα.

Πλήρες άρθρο Ενέργεια υδρογόνου.

ΔιμεθυλαιθέραςΕπεξεργασία | επεξεργασία κώδικα

Ο διμεθυλαιθέρας λαμβάνεται με αφυδάτωση μεθανόλης στους 300–400°C και 2–3 MPa παρουσία ετερογενών καταλυτών—αλουμινοπυριτικών. Ο βαθμός μετατροπής της μεθανόλης σε διμεθυλαιθέρα είναι 60%, σε ζεόλιθους - σχεδόν 100%. Ο διμεθυλαιθέρας είναι ένα φιλικό προς το περιβάλλον καύσιμο χωρίς περιεκτικότητα σε θείο και η εκπομπή οξειδίων του αζώτου στα καυσαέρια είναι 90% μικρότερη από τη βενζίνη. Ο αριθμός κετανίου ενός κινητήρα ντίζελ διμεθυλίου είναι μεγαλύτερος από 55, ενώ του κλασικού πετρελαίου είναι από 38 έως 53. Η χρήση του διμεθυλαιθέρα δεν απαιτεί ειδικά φίλτρα, αλλά είναι απαραίτητη η ανακατασκευή των συστημάτων ισχύος (εγκατάσταση αερίου -εξοπλισμός μπαλονιών, ρύθμιση σχηματισμού μείγματος) και ανάφλεξη κινητήρα. Χωρίς αλλοιώσεις, είναι δυνατή η χρήση του σε αυτοκίνητα με κινητήρες υγραερίου με 30% περιεκτικότητα σε μεθανόλη στο καύσιμο.

Η θερμότητα καύσης του DME είναι περίπου 30 MJ/kg, για τα κλασικά καύσιμα πετρελαίου είναι περίπου 42 MJ/kg. Ένα από τα χαρακτηριστικά της χρήσης του DME είναι η υψηλότερη οξειδωτική του ισχύς (λόγω της περιεκτικότητας σε οξυγόνο) από αυτή του συμβατικού καυσίμου.

Τον Ιούλιο του 2006, η Εθνική Επιτροπή Ανάπτυξης και Μεταρρυθμίσεων (NDRC) (Κίνα) υιοθέτησε το πρότυπο για τη χρήση του διμεθυλαιθέρα ως καυσίμου. Η κινεζική κυβέρνηση θα υποστηρίξει την ανάπτυξη διμεθυλαιθέρα ως πιθανή εναλλακτική λύση στο ντίζελ.Στα επόμενα 5 χρόνια, η Κίνα σχεδιάζει να παράγει 5-10 εκατομμύρια τόνους διμεθυλαιθέρα ετησίως.

Αυτοκίνητα με κινητήρες που λειτουργούν με διμεθυλαιθέρα αναπτύσσονται από την KAMAZ, τη Volvo, τη Nissan και την κινεζική εταιρεία Shanghai Automotive.

Λάδι

Αν συνεχίσουμε να κατανοούμε τι λαμβάνεται από τον άνθρακα και το πετρέλαιο, τότε αξίζει να αναφέρουμε το κλάσμα ντίζελ της διύλισης λαδιού, το οποίο συνήθως χρησιμεύει ως καύσιμο για κινητήρες ντίζελ. Το μαζούτ περιέχει υδρογονάνθρακες υψηλού βρασμού. Μέσω της απόσταξης μειωμένης πίεσης, συνήθως λαμβάνονται διάφορα λιπαντικά από τα καύσιμα. Το υπόλειμμα που υπάρχει μετά την επεξεργασία του μαζούτ ονομάζεται συνήθως πίσσα. Από αυτό, λαμβάνεται μια ουσία όπως η άσφαλτος. Αυτά τα προϊόντα προορίζονται για χρήση στην οδοποιία. Το Mazut χρησιμοποιείται συχνά ως καύσιμο λέβητα.

Ιστορία

Τιμές πετρελαίου NYMEX West Texas Intermediate

Κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, η Γερμανία σε μεγάλο βαθμό, έως και 50% σε μερικά χρόνια, ικανοποίησε τις ανάγκες της σε καύσιμα δημιουργώντας εγκαταστάσεις παραγωγής για την επεξεργασία του άνθρακα σε υγρό καύσιμο. Σύμφωνα με τον «προσωπικό αρχιτέκτονα του Χίτλερ» Άλμπερτ Σπέερ, η Γερμανία ηττήθηκε τεχνικά στις 12 Μαΐου 1944, όταν το 90% των εργοστασίων που παράγουν συνθετικά καύσιμα καταστράφηκαν λόγω των μαζικών συμμαχικών βομβαρδισμών.

Ομοίως, η Νότια Αφρική, με τους ίδιους στόχους, δημιούργησε την επιχείρηση Sasol Limited, η οποία κατά την εποχή του απαρτχάιντ βοήθησε την οικονομία του κράτους να λειτουργήσει με επιτυχία παρά τις διεθνείς κυρώσεις.

Στις ΗΠΑ, οι παραγωγοί τέτοιων καυσίμων λαμβάνουν συχνά κρατικές επιδοτήσεις και, ως εκ τούτου, μερικές φορές τέτοιες εταιρείες παράγουν "συνθετικά καύσιμα" από ένα μείγμα άνθρακα και βιοαποβλήτων. Τέτοιες μέθοδοι λήψης κρατικών επιδοτήσεων επικρίνονται από τους «πράσινους» ως παράδειγμα κατάχρησης χαρακτηριστικών του φορολογικού συστήματος από εταιρείες. Το συνθετικό ντίζελ που παράγεται στο Κατάρ από φυσικό αέριο έχει χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο και ως εκ τούτου αναμιγνύεται με συμβατικό καύσιμο ντίζελ για τη μείωση του επιπέδου θείου σε ένα τέτοιο μείγμα, το οποίο είναι απαραίτητο για την εμπορία του καυσίμου ντίζελ σε εκείνες τις πολιτείες των ΗΠΑ όπου υπάρχουν ιδιαίτερα υψηλές απαιτήσεις για την ποιότητα των καυσίμων (για παράδειγμα, στην Καλιφόρνια).

Τα συνθετικά υγρά καύσιμα και το αέριο από στερεά ορυκτά καύσιμα παράγονται πλέον σε περιορισμένη κλίμακα. Η περαιτέρω επέκταση της παραγωγής συνθετικών καυσίμων περιορίζεται από το υψηλό κόστος της, το οποίο υπερβαίνει σημαντικά το κόστος των καυσίμων με βάση το πετρέλαιο. Ως εκ τούτου, διεξάγεται πλέον εντατικά η αναζήτηση νέων οικονομικών τεχνικών λύσεων στον τομέα των συνθετικών καυσίμων. Η αναζήτηση στοχεύει στην απλούστευση γνωστών διεργασιών, ιδίως στη μείωση της πίεσης κατά την υγροποίηση του άνθρακα από 300–700 ατμόσφαιρες σε 100 ατμόσφαιρες και κάτω, στην αύξηση της παραγωγικότητας των γεννητριών αερίου για την επεξεργασία άνθρακα και σχιστόλιθου πετρελαίου, καθώς και στην ανάπτυξη νέων καταλυτών για την σύνθεση μεθανόλης και βενζίνης με βάση αυτό.

Τώρα η χρήση της τεχνολογίας Fischer-Tropsch είναι δυνατή μόνο εάν οι τιμές του πετρελαίου είναι σταθερές πάνω από 50-55 $ ανά βαρέλι.

Αιθέρες

Οι αιθέρες είναι άχρωμα, κινητά, χαμηλού βρασμού υγρά με χαρακτηριστική οσμή.
Ο μεθυλ-τριτοταγής βουτυλαιθέρας (MTBE) θεωρείται επί του παρόντος ο πιο πολλά υποσχόμενος παράγοντας κατά της κρούσης. Στη Ρωσία, επιτρέπεται η προσθήκη του στα καύσιμα αυτοκινήτων σε ποσότητα έως και 15%. Οι περιορισμοί προκαλούνται από τα χαρακτηριστικά των λειτουργικών χαρακτηριστικών: σχετικά χαμηλή θερμογόνο δύναμη και υψηλή επιθετικότητα προς τα λάστιχα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα των δοκιμών δρόμου, οι αμόλυβδη βενζίνες που περιέχουν 7-8% MTBE υπερτερούν των βενζινών με μόλυβδο σε όλες τις ταχύτητες. Η προσθήκη 10% MTBE στη βενζίνη αυξάνει τον αριθμό οκτανίων σύμφωνα με τη μέθοδο έρευνας κατά 2,1-5,9 μονάδες και 20% - κατά 4,6-12,6 μονάδες, και ως εκ τούτου είναι πιο αποτελεσματική από γνωστά πρόσθετα όπως η αλκυλική βενζίνη και η μεθανόλη .
Η χρήση καυσίμου με μεθυλτριτ-βουτυλαιθέρα βελτιώνει ελαφρώς την ισχύ και την οικονομική απόδοση του κινητήρα. Το MTBE είναι ένα άχρωμο διαφανές υγρό με πικάντικη οσμή. Το σημείο βρασμού είναι 54-55°C, η πυκνότητα είναι 0,74 g/cm3. Ο αριθμός οκτανίων με αυτή τη μέθοδο είναι 115-135 μονάδες. Η παγκόσμια παραγωγή MTBE υπολογίζεται σε δεκάδες εκατομμύρια τόνους ετησίως.

Ως πιθανοί αντικρουστικοί παράγοντες, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν αιθυλοτριτ-βουτυλαιθέρας, τριτ-αμυλ μεθυλαιθέρας, καθώς και μεθυλαιθέρες που λαμβάνονται από ολεφίνες C₆-ΜΕ₇.

Ιδιότητες ορισμένων αιθέρων.

Αιθέρας	Τύπος	ΠΟΛΥ	MHMM	OCΝυμφεύω	Τδέρμα μόσχου ακατέργαστου, °С
ΜΤΒΕ	CH3-O-C(CH3)3	118	110	114	55
ΕΤΒΕ	ντο2H5-O-C(CH3)3	118	102	110	70
MTAE	CH3-O-C(CH3)2ντο2H5	111	98	104,5	87
DIPE	(CH3)2CH-O-CH(CH3)2	110	99	104,5	69

Για τη λήψη βενζινών AI-95 και AI-98, χρησιμοποιούνται συνήθως πρόσθετα MTBE ή το μείγμα του με τριτ-βουτυλική αλκοόλη, η οποία ονομάζεται Feterol - η εμπορική ονομασία Octane-115. Το μειονέκτημα τέτοιων συστατικών που περιέχουν οξυγόνο είναι η εξάτμιση των αιθέρων σε ζεστό καιρό, η οποία οδηγεί σε μείωση του αριθμού οκτανίων.

Υγρό καύσιμο από αέρια

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς ότι από τέτοιες απλές ουσίες όπως το μονοξείδιο του άνθρακα (δηλαδή το μονοξείδιο του άνθρακα) και το υδρογόνο, μπορούν να ληφθούν πολύπλοκες οργανικές ενώσεις, οι πιο διαφορετικοί τύποι υγρών καυσίμων.

Για να αποκτήσετε υγρό καύσιμο, πρέπει να έχετε ένα μείγμα αυτών των αερίων, στο οποίο για κάθε μέρος του μονοξειδίου του άνθρακα θα υπάρχουν δύο μέρη υδρογόνου. Αυτό το μείγμα λαμβάνεται σε ειδική συσκευή - γεννήτριες αερίου. Ένα μείγμα υδρατμών και αέρα διοχετεύεται μέσα από ένα στρώμα θερμού κωκ. Το οξυγόνο στον αέρα ενώνεται με τον άνθρακα για να σχηματίσει μονοξείδιο του άνθρακα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αεριοποίηση άνθρακα. Όταν τα μόρια του νερού αποσυντίθενται, απελευθερώνεται υδρογόνο. Ένα μείγμα υδρογόνου και μονοξειδίου του άνθρακα αποστέλλεται στα ψυγεία. Από εδώ, το λεγόμενο αέριο νερού πηγαίνει στον αντιδραστήρα. Σε θερμοκρασία 200°, υπό την επίδραση των πιο ενεργών καταλυτών -κοβαλτίου ή νικελίου- το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο εισέρχονται σε έναν χημικό συνδυασμό. Σύνθετες βαριές ουσίες σχηματίζονται από μεγάλο αριθμό μορίων ελαφρού αερίου.

Οι καταλύτες όχι μόνο συμβάλλουν στον σχηματισμό απλών ενώσεων άνθρακα και υδρογόνου, αλλά επηρεάζουν επίσης μια περαιτέρω επιπλοκή - τον πολυμερισμό των μορίων: τα άτομα άνθρακα συνδέονται σε αλυσίδες, δακτυλίους, κατάφυτα με άτομα υδρογόνου. Επανεμφανίζεται μια μεγάλη ποικιλία υδρογονανθράκων - από ελαφρά αέρια (ξεκινώντας από μεθάνιο) έως στερεές παραφίνες υψηλής τήξης που περιέχουν έως και 100 άτομα άνθρακα σε κάθε μόριο. Περίπου το 60% του αρχικά ληφθέντος μείγματος αερίων περνά σε υγρό καύσιμο. Αυτό είναι τεχνητά παρασκευασμένο λάδι, που δεν διαφέρει πολύ από το συνηθισμένο, φυσικό λάδι.

Ας μπούμε στο συνεργείο όπου γίνεται η σύνθεση καυσίμου. Οι σιδερένιες συσκευές περιβάλλονται από περίπλοκες πλέξεις χοντρές σωλήνες. Το μαγαζί είναι ήσυχο και έρημο. Ειδικές συσκευές ελέγχουν αυτόματα τη διαδικασία, καταγράφουν οι ίδιοι τη θερμοκρασία και την πίεση. Είναι ενδιαφέρον ότι η διαδικασία σχηματισμού υγρού καυσίμου λαμβάνει χώρα σε συνηθισμένη ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία μόνο περίπου 200 °. Κατά τη σύνθεση καυσίμου από αέρια, δεν απαιτείται ακριβός εξοπλισμός για τη δημιουργία υψηλών πιέσεων και θερμοκρασιών. Αυτό διακρίνει ευνοϊκά τη σύνθεση από την υδρογόνωση άνθρακα.

Η σοβιετική βιομηχανία παράγει τώρα εκατοντάδες χιλιάδες κινητήρες ντίζελ που λειτουργούν με μείγματα καυσίμου βαρέος πετρελαίου υψηλής βρασμού.

Υπάρχουν όλο και πιο ισχυρά φορτηγά 25 τόνων - ανατρεπόμενα φορτηγά, μηχανοκίνητα πλοία, εκσκαφείς και άλλα οχήματα που είναι εξοπλισμένα με κινητήρες ντίζελ. Το πάρκο αυτοκινήτων και τρακτέρ αυξάνεται.

Η παραγωγή τεχνητού καυσίμου ντίζελ αυξάνεται επίσης συνεχώς.

Έτσι οι χημικοί ελέγχουν τις διαδικασίες, παίρνοντας τον σωστό βαθμό καυσίμου.

Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου ανοίγουν μεγάλες προοπτικές για αυτήν. Το υγρό καύσιμο μπορεί να ληφθεί από οποιονδήποτε, ακόμη και τον χαμηλότερης ποιότητας καφέ άνθρακα.

Η προαεριοποίηση του καυσίμου καθιστά δυνατή τη λήψη βενζίνης από σχιστόλιθο πετρελαίου και ακόμη και τύρφη, για να μην αναφέρουμε τη χρήση φυσικού αερίου για το σκοπό αυτό. Το 1951-1955 κατασκευάστηκαν νέες μονάδες παραγωγής συνθετικού υγρού καυσίμου από άνθρακα, σχιστόλιθο και τύρφη. Μόνο στην Εσθονική ΣΣΔ, με βάση τον τοπικό πετρελαϊκό σχιστόλιθο, η παραγωγή τέτοιων καυσίμων θα αυξηθεί κατά 80% κατά την πενταετία.

Σ. Γκουστσόφ
Ρύζι. B, Dashkov και A. Katkovsky
περιοδικό «Τεχνολογία – Νεολαία» Νο 7, 1954

Καλύτερο από τη φύση

Πίσω στα τέλη του περασμένου αιώνα, ο N. D

Ο Zelinsky επέστησε την προσοχή στη διαφορά στη δομή των μορίων του ελαίου. Τα περισσότερα από τα μόρια του υψηλής ποιότητας λαδιού του Μπακού είναι κλειστοί δακτύλιοι ατόμων άνθρακα, στους οποίους συνδέονται άτομα υδρογόνου στα πλάγια.

Η υψηλή ποιότητα του καυσίμου εξαρτάται κυρίως από μια τέτοια κυκλική δομή μορίων. Το πετρέλαιο του Γκρόζνι περιέχει λιγότερα ναφθένια - κυκλικούς υδρογονάνθρακες. Κυριαρχείται από μόρια της σειράς μεθανίου, τεντωμένα με τη μορφή αλυσίδων ατόμων. Η βενζίνη, που λαμβάνεται από το λάδι του Γκρόζνι, όταν συμπιέζεται στους κυλίνδρους του κινητήρα, πυροδοτείται, εξερράγη αυθόρμητα πολύ νωρίτερα από τη στιγμή που ένας σπινθήρας ανάφλεξης πήδηξε ανάμεσα στα ηλεκτρόδια του κεριού.

Αυτό το φαινόμενο προκάλεσε πολλά προβλήματα τόσο στους χημικούς όσο και στους κατασκευαστές αυτοκινήτων, οι οποίοι πάντα προσπαθούσαν να αυξήσουν την ισχύ των κινητήρων. Η ισχύς και η απόδοση του κινητήρα εξαρτάται κυρίως από το πόσο ισχυρά συμπιέζουν τα έμβολα στον κύλινδρο το εύφλεκτο μείγμα. Ο λόγος συμπίεσης (δηλαδή ο λόγος του όγκου ολόκληρου του κυλίνδρου προς τον όγκο του εύφλεκτου μείγματος που συμπιέζεται εξαιρετικά στον κύλινδρο) είναι ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του κινητήρα. Όσο υψηλότερη είναι η σχέση συμπίεσης, τόσο πιο ισχυρός και οικονομικός είναι ο κινητήρας. Εάν, για παράδειγμα, η αναλογία συμπίεσης ενός κινητήρα αυτοκινήτου αυξηθεί από 5,25 σε 10,3, τότε το αυτοκίνητο, που κινείται με ταχύτητα 40 km/h, θα καταναλώσει το μισό καύσιμο και θα καλύψει διπλάσια απόσταση σε ένα ρεζερβουάρ βενζίνης .

Αλλά εδώ είναι το πρόβλημα: οι συνηθισμένοι ατμοί βενζίνης δεν αντέχουν σε υψηλή συμπίεση και εκρήγνυνται. Ο κινητήρας υπερθερμαίνεται γρήγορα, αρχίζει να χτυπά, σαν να είναι έτοιμος να καταρρεύσει. Η ισχύς του πέφτει απότομα.

Κατά τις εκρήξεις, οι δακτύλιοι του εμβόλου και η κορώνα του εμβόλου καίγονται και τα έδρανα καταστρέφονται.

Αυτές οι ιδιότητες του καυσίμου αξιολογούνται με τον λεγόμενο αριθμό οκτανίων. Αν λένε ότι ο αριθμός οκτανίων του καυσίμου είναι 60, αυτό σημαίνει ότι οι ιδιότητες έκρηξής του είναι ίδιες με αυτές ενός μείγματος που περιέχει 60% ισοοκτάνιο και 40% επτάνιο. Αυτές οι δύο ουσίες ελήφθησαν ως πρότυπο όχι τυχαία: το ισοοκτάνιο ανθίσταται στην έκρηξη πολύ καλά (ο αριθμός οκτανίου του ισοδυναμούσε επομένως με 100), ενώ το επτάνιο, αντίθετα, εκρήγνυται πιο εύκολα από όλους τους άλλους υγρούς υδρογονάνθρακες (ο αριθμός οκτανίου του λήφθηκε ως 0).

Αποδείχθηκε ένα είδος ζυγαριάς, σύμφωνα με την οποία μπορείτε να μάθετε πώς εκρήγνυται, αν η μία ή η άλλη κατηγορία βενζίνης είναι υψηλής ποιότητας.

Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός οκτανίων της βενζίνης, τόσο περισσότερο μπορείτε να συμπιέσετε το εύφλεκτο μείγμα στους κυλίνδρους χωρίς φόβο έκρηξης, τόσο πιο ισχυρός και οικονομικός είναι ο κινητήρας. Στην αρχή, οι κινητήρες των αεροσκαφών λειτουργούσαν με βενζίνη με βαθμολογία οκτανίων 50-55. Η χρήση βενζίνης με βαθμολογία οκτανίων 87 στην αεροπορία κατέστησε δυνατή την αύξηση της ισχύος του κινητήρα κατά 30-35%, η εμφάνιση βενζίνης 100 οκτανίων συνέβαλε στην αύξηση της ισχύος του κινητήρα κατά άλλο 15-30%. Με άλλα λόγια, οι σύγχρονοι κινητήρες έχουν γίνει σχεδόν δύο φορές πιο ισχυροί από τους «παλιούς» κινητήρες με τέτοιο όγκο κυλίνδρων.

Φαίνεται ότι η ποιότητα της βενζίνης 100 οκτανίων είναι το όριο που θέτει η ίδια η φύση. Αλλά αυτό το όριο, όπως και πολλά άλλα, έχει ξεπεραστεί από την επιστήμη, οπλισμένη με προηγμένη τεχνολογία. Τα σύγχρονα αεροσκάφη πετούν με βενζίνη με βαθμολογία οκτανίων πολύ πάνω από 100. Δεν υπάρχει πετρέλαιο στον κόσμο που να περιέχει βενζίνη τόσο υψηλής ποιότητας. Μια τέτοια βενζίνη μπορεί να ληφθεί μόνο τεχνητά - με σύνθεση.

Η σύνθεση υδρογονανθράκων είναι από καιρό δελεαστικός στόχος για πολλές γενιές χημικών. Ο Ακαδημαϊκός Ν. Δ.Ο Zelinsky έγραψε το 1931: «Όταν ένας χημικός εξοικειώνεται με τη δομή των πετρελαϊκών υδρογονανθράκων και μελετά τις ιδιότητές τους, δεν μπορεί παρά να εκπλαγεί με το πόσο εύκολα η φύση δημιούργησε αυτές τις καταπληκτικές μορφές που είναι τόσο δύσκολο να παρασκευαστούν συνθετικά».

Σήμερα, υγρά καύσιμα υψηλής ποιότητας λαμβάνονται από βενζίνες και αέρια χαμηλής ποιότητας με αναδιάταξη ευθύγραμμων αλυσίδων σε διακλαδισμένες και δακτυλιοειδείς δομές.

Επεξεργασία απόβλητα σε καύσιμα στη Ρωσία

Τον Ιανουάριο του 2019, ο Πρόεδρος Βλαντιμίρ Πούτιν υπέγραψε διάταγμα για τη δημιουργία της εταιρείας Russian Ecological Operator, η οποία θα γίνει η μοναδική εταιρεία διαχείρισης απορριμμάτων της χώρας με τη μορφή εταιρείας δημοσίου δικαίου (ΔΕΗ). τα καθήκοντα του ιδρυτή θα ασκούνται από το Υπουργείο Φυσικών Πόρων. Ο φορέας εκμετάλλευσης θα συμμετάσχει σε κρατικά προγράμματα για τη διαχείριση απορριμμάτων και θα προσελκύσει επενδυτές για έργα διάθεσης απορριμμάτων.

Καινοτομία

Συγκροτήματα επεξεργασίας απορριμμάτων:
Για πρώτη φορά στο πλαίσιο της εγχώριας έρευνας, τέθηκε το καθήκον (2011) συνδυάζουν ανόμοιες προηγμένες εξελίξεις σε πολλούς κλάδους.
Θα αναπτυχθούν πολλές επιλογές για φιλικά προς το περιβάλλον, υψηλής τεχνολογίας συγκροτήματα επεξεργασίας απορριμμάτων που είναι ανταγωνιστικά στην παγκόσμια αγορά.Βελτιστοποίηση πρώτων υλών, θερμότητας, ροών αερίου θα διασφαλίσει τη μέγιστη παραγωγή κλασμάτων υγρών καυσίμων και δομικών υλικών - χωρίς κανένα τεχνολογικό απόβλητο, εκτός από καταλυτικά καθαρισμένα καυσαέρια.
Ως αποτέλεσμα της επεξεργασίας, θα παραχθούν κερδοφόρα προϊόντα: καύσιμα, πρόσθετα, δομικά υλικά.

Στο 1ο στάδιο προγραμματίζεται η ολοκλήρωση της πειραματικής γραμμής για έρευνα, δοκιμές, πιστοποίηση και κατοχύρωση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας.
Το έργο αυτό θα πραγματοποιηθεί από κοινού με το Ίδρυμα Skolkovo, μέλος του οποίου είναι η Rusekoil.

Σχεδιασμένος κατασκευή κινητών ή σταθερών συγκροτημάτων επεξεργασίας που αποτελείται από 1-5 γραμμές ίδιου τύπου με ετήσιο όγκο επεξεργασίας 50-250 χιλιάδες τόνους παρασκευασμένων ΑΣΑ (νεοσχηματισμένων και χωματερών), διαλογής «ουρών», λάσπης, τύρφης, λάσπης άνθρακα, απορριμμάτων ξύλου και άλλων οργανικών υλών.
Ως αποτέλεσμα της μεταποίησης, θα παραχθούν εμπορικά προϊόντα:

• καύσιμο πετρελαίου
• χημικά προϊόντα: (βενζόλιο, τολουόλιο και νέφρα ή συνδυασμένο κλάσμα BTK),
• τσιμέντο,
• αεριωμένο σκυρόδεμα.

δείτε επίσης

• Εναλλακτικά καύσιμα αυτοκινήτου
• Συνθετικό φυσικό αέριο
• Η οικονομία της μεθανόλης είναι μια υποθετική ενεργειακή οικονομία του μέλλοντος στην οποία τα ορυκτά καύσιμα θα αντικατασταθούν από τη μεθανόλη.
• Ξηρή απόσταξη
• Το GTL (αγγλικά Gas-to-liquids - gas in liquids) είναι η διαδικασία μετατροπής του φυσικού αερίου σε υψηλής ποιότητας καύσιμα κινητήρα χωρίς θείο και σε άλλα (βαρύτερα) προϊόντα υδρογονανθράκων.
• παραγωγή υδρόλυσης
• βιοκαύσιμα
• παγκόσμια ενέργεια
• Ο ηλιακός φούρνος είναι η απλούστερη συσκευή για τη χρήση του ηλιακού φωτός για το μαγείρεμα φαγητού χωρίς τη χρήση καυσίμου ή ηλεκτρικής ενέργειας.