Sintetik benzin: tavsifi, xususiyatlari, ishlashi, ishlab chiqarish usullari

2024 Muallif: Howard Calhoun | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 10:44

Ilm va taraqqiyot ilgari hech qachon koʻrilmagan, koʻpchilik xayoliga ham kelmagan narsalarni yaratish imkonini beradi. Masalan, sintetik benzin kabi nisbatan yangi ishlanmani olaylik. Ko'pchilik biladiki, bu yoqilg'i neftdan distillash orqali olinadi. Ammo uni ko'mir, yog'och, tabiiy gazdan ham sintez qilish mumkin. Sintetik benzin ishlab chiqarish, garchi u an'anaviy ishlab chiqarish yo'nalishini to'liq almashtira olmasa ham, hali ham o'rganishga loyiqdir. Shuning uchun uning tarixi va uni olish yo'llari ko'rib chiqiladi.

Kirish

Zamonaviy sivilizatsiyani motor yoqilg'isisiz - dizel, kerosin, benzinsiz tasavvur qilish qiyin. Ular uchun avtomobillar, samolyotlar, raketalar, suv transporti ishlaydi. Ammo ichakdagi yog 'miqdori cheklangan. Yaqinda insoniyat muqarrar ravishda yoqilg'i taqchilligiga duch keladi, deb ishonishgan. Ammo ma'lum bo'ldi,bu unchalik achinarli emas. Qayta tiklanishi qiyin bo‘lgan zahiralarni qazib olishning yangi texnologiyalari ishlab chiqilmoqda, muqobil variantlar paydo bo‘lmoqda. Yashil energiya va resurslardan foydalanish samaradorligini oshirishni ham aytib o'tishimiz mumkin (zamonaviy kichik avtomobillar har yuz kilometrga 4-6 litr yoqilg'ini oson boshqaradi, garchi ming yillikning boshida ularga 10 ga yaqin kerak bo'lsa). Ma'lum bo'lishicha, yuqori sifatli yoqilg'ini turli xil neft bo'lmagan xom ashyolardan olish mumkin.

Hammasi qanday boshlandi?

Biz 150 yildan ko'proq vaqt oldin sodir bo'lgan voqealardan boshlashimiz kerak. Aynan o'sha paytda tijorat neft ishlab chiqarish boshlandi. O'shandan beri insoniyat engil xom ashyo deb ataladigan narsaning yarmidan ko'pini ishlatib yubordi. Dastlab neft issiqlik energiyasi manbai sifatida ishlatilgan. Bizning davrimizda bu yondashuv iqtisodiy jihatdan foydali emas. Avtomobil davri kelganda, neft fraksiyasi mahsulotlari motor yoqilg'isi rolida keng tarqaldi. Shu bilan birga, xom ashyo qancha ko'p tugasa, muqobilni izlash shunchalik foydali bo'ldi.

Neft o'zi nima? Bu uglevodorodlar aralashmasi, aniqrog'i, sikloalkanlar. Nima ular? Eng oddiy alkan ko'pchilikka metan gazi sifatida ma'lum. Bundan tashqari, neftda azotli va oltingugurtli aralashmalar mavjud. Va agar u to'g'ri ishlangan bo'lsa, unda siz juda ko'p turli xil materiallarni olishingiz mumkin. Misol uchun, taniqli benzinni oling. U nimani ifodalaydi? Darhaqiqat, bu qisqa zanjirli uglevodorodlar tomonidan hosil bo'lgan past qaynaydigan neft fraktsiyasidir.beshdan to'qqizgacha atomlar. Benzin engil avtomobillar, shuningdek, kichik samolyotlar uchun asosiy yoqilg'i hisoblanadi. Keyingi ta'kidlangan tur - kerosin. U yanada yopishqoq va og'irroq. U 10 dan 16 tagacha atom bo'lgan uglevodorodlardan hosil bo'ladi. Kerosin reaktiv samolyotlar va dvigatellarda qo'llaniladi. Bundan ham og'irroq qism gaz moyidir. U kerosin aralashmasi bo'lgan dizel yoqilg'ida ishlatiladi.

Muqobilni ilmiy izlash

Asosiy fraktsiyalar neftdan olingan boʻlsa-da, bu maqsadda boshqa uglerod xomashyosidan ham foydalanish mumkinligi maʼlum boʻldi. Bu muammoni kimyogarlar 1926 yildayoq hal qilishgan. Keyin olimlar Fisher va Tropsh atmosfera bosimi ostida uglerod oksidining qaytarilish reaktsiyasini kashf etdilar. Gaz aralashmasidan katalizatorlar ishtirokida suyuq va qattiq uglevodorodlar hosil bo`lishi aniqlandi. Ular kimyoviy tarkibi jihatidan neftdan olingan mahsulotlarga yaqin edi. Kimyoviy tadqiqotlar natijasi "sintez gazi" deb nomlandi. Bu juda oson chiqdi. Shu qadar ko'pki, uni maktabda kimyo va fizikani o'tkazib yubormagan har qanday odam uyda takrorlashi mumkin. U ko'mir ustidan suv bug'ini o'tkazish (bu uning gazlanishi) yoki oddiy tabiiy gazni aylantirish (asosan metandan iborat) yo'li bilan olingan. Ikkinchi holda, metall katalizatorlar qo'shimcha ravishda ishlatilgan. Shuni ta'kidlash kerakki, sintez gazini nafaqat metan va ko'mirdan yaratish mumkin. Istiqbolli yo'nalish endi fermentativ va ustida ishlash hisoblanadio'simlik xom ashyosi chiqindilarini termokimyoviy qayta ishlash. Shuningdek, biogazni, ya'ni organik chiqindilarning parchalanishidan olingan uchuvchan moddalarni konversiyalashni unutmasligimiz kerak.

Ilova qanday rivojlandi?

Bu borada fashistlar Germaniyasi ustun edi. Ikkinchi Jahon urushi paytida u yoqilg'i ta'minotida jiddiy muammolarga duch keldi. Shuning uchun ko'mirni suyuq yoqilg'iga aylantiradigan butun majmualar yaratildi. Uchinchi Reyxning sintetik benzini bu dahshatli davlatning qulashini keskin kechiktirib, katta hissa qo'shdi. Keyin piroliz yoqilg'isi olinmaguncha ko'mirni kimyoviy suyultirish usuli qo'llanildi. Urush oxiriga kelib, fashistlar Germaniyasi kuniga 100 000 barrel sintetik neft darajasiga erishdi. Odatdagidek, bu 130 tonnadan ortiq! Ko'mirdan foydalanish o'xshash kimyoviy tarkibi tufayli maqsadga muvofiqdir. Demak, unda vodorod miqdori 8%, neftda esa 15%. Agar siz ma'lum bir harorat rejimini yaratsangiz va ko'mirni vodorod bilan sezilarli darajada to'yintirsangiz, u suyuq holatga o'tadi. Bu jarayon gidrogenatsiya deb ataladi. Bundan tashqari, katalizatorlar: temir, qalay, nikel, molibden, alyuminiy va boshqalar ishlatilsa, uni tezlashtirish va hajmini oshirish mumkin. Bularning barchasi turli fraksiyalarni ajratib olish va ularni keyingi qayta ishlash uchun ishlatish imkonini beradi.

Suntetik benzin hozir Germaniyada ishlab chiqariladi. Ikkinchi jahon urushidan keyin Janubiy Afrika ham shunga ergashdi. KeyinXitoy, Avstraliya va AQSh qo'shila boshladi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu sohani rivojlantirish uchun bizda ham imkoniyatlar mavjud.

Yuqilish va koʻtarilish haqida

Sovet Ittifoqida, hatto Ikkinchi Jahon urushi boshlanishidan oldin, qo'ng'ir ko'mirdan benzin olish mumkin bo'lgan qidiruvlar bo'lgan. Ammo, afsuski, sanoat ishlab chiqarishi uchun mos natijalarga erishib bo'lmadi. Mojaro tugaganidan keyin neft narxi tushib ketdi va u bilan birga sintetik yoqilg'iga bo'lgan ehtiyoj yo'qoldi. Hozir neft zahiralarining kamayishi tufayli bu hudud qayta tug'ilishni boshdan kechirmoqda. Sintetik benzin ishlab chiqarish tobora kengayib bormoqda, ko'pincha davlat tomonidan qo'llab-quvvatlanadi. Misol uchun, Qo'shma Shtatlarda bunday yoqilg'i ishlab chiqaruvchilari davlat subsidiyalariga ishonishlari mumkin. Barcha shartlarga qaramay, suyuq yoqilg'i cheklangan miqyosda ishlab chiqariladi. Gap shundaki, mavjud quvvatlarni kengaytirish yuqori xarajat bilan cheklanadi, bu an'anaviy xomashyodan olinadiganidan sezilarli darajada oshadi. Misol uchun, Germaniyada sintetik benzin suv va karbonat angidriddan tayyorlanishi mumkin, ammo atigi bir yil ichida u yangi mashinaga tushadi. Va barchasi o'rnatishning yuqori narxi tufayli. Ishning asosiy yo'nalishi - iqtisodiy texnik echimlarni izlash. Masalan, ko'mirni suyultirish uchun bosimni pasaytirish masalasi ochiq. Endi 300-700 atmosferani yaratish kerak va qidiruv 100 va undan past qiymatga erishish uchun amalga oshiriladi. Shuningdek, generatorlarning mahsuldorligini oshirish, yangi katalizatorlarni (samaradorroq) yaratish masalalari ham dolzarbdir. Ha, va shuni unutmasligimiz kerakki, yuqori sifatli tabiiy ko'mir unchalik ko'p emas. Shuning uchun uni gazdan olish istiqbolli hisoblanadi. Bu yerda qanday imkoniyatlar bor?

Tabiiy gazdan ishlab chiqariladi

Bu, ayniqsa, mavjud transport muammolari tufayli. Shunday qilib, agar siz tabiiy gazni tashsangiz, unda buning narxi yakuniy mahsulot narxining 30-50% ni tashkil qiladi. Shuning uchun uni yuqori sifatli benzin va dizel yoqilg'isiga qazib olish joyi yaqinida qayta ishlash juda dolzarbdir. Bu o'rnatishlarning ixchamligi uchun bir qator talablarni qo'yadi. Agar yakuniy mahsulotlar metanol bosqichida olingan bo'lsa, unda bunday jarayon bitta reaktorda sodir bo'lganligi sababli qulaydir. Ammo ko'p energiya talab qilinadi, shuning uchun sintetik yoqilg'i neftdan ikki baravar qimmat. Ushbu keng tarqalgan usulga alternativa Rossiya Fanlar akademiyasining Neft-kimyo sintezi instituti tomonidan taklif qilingan. Bu boshqa oraliq vosita - dimetil efir bilan ishlashni o'z ichiga oladi. Agar hosil bo'lgan sintez gazida uglerod oksidi ulushi oshirilsa, bu tarzda ishlash qiyin emas. Bu holda sintetik benzin ishlab chiqarish qo'shimcha va juda ekologik toza yoqilg'i hisoblanadi. Ayniqsa, u yuqori setan soni tufayli sovuq dvigatellarni ishga tushirishda o'zini yaxshi ko'rsatdi. Va benzin ishlab chiqarish uchun bu variant yomon emas. Shunday qilib, siz 92 oktanli yoqilg'ini tayyorlashingiz mumkin. Tabiiy gazdan olingan sintetik benzin bir vaqtning o'zida neftdan topiladiganlarga qaraganda kamroq zararli aralashmalarga ega. Rossiya Fanlar akademiyasi tomonidan taklif qilingan o'rnatish ish sxemasini taklif qiladi, unga ko'ra reaktsiya harorati qanchalik yuqori bo'lsa, shuncha ko'p bo'ladi.unumdorligi.

Hammasini oʻzingiz qila olasizmi?

Muqobil energiya nisbatan yosh fan hisoblanishiga qaramay, uning yutuqlarini bir xonadon ichida takrorlash muammo emas. Shuning uchun, ha, o'z qo'llaringiz bilan sintetik benzinni yaratish juda mumkin. Bundan tashqari, mavjud bo'lishi kerak bo'lgan sharoitlarning o'ziga xos xususiyatlarini hisobga olgan holda, yog'och, ko'mir va biogazga tayanish mumkin. Ulardan qaysi birini uyda afzal ko'rish kerak - har kim o'zi qaror qiladi.

Eng oddiy, eng dolzarb masala - o'z qo'llaringiz bilan yog'ochdan sintetik benzinni qanday olish kerakligi. Ko'pchilik buni faqat qurilish materiali yoki o'yinchoqlar uchun xom ashyo sifatida ko'rib chiqadi. Ammo hech bo'lmaganda yog'och spirtini esga olish kerak va bu potentsial mavjudligi ayon bo'ladi. Bu holda sintez gazini qanday olish mumkin? Yog'ochni olish kerak (yoki uning chiqindilari, aniq nima muhim emas). Uyda siz uchta qismdan qurilma yasashingiz mumkin, ularning har biri o'z vazifasini bajaradi. Dastlab, ularni quritish va 250-300 daraja Selsiy haroratgacha isitishni ta'minlash kerak. Keyin pirolizning navbati keladi. Bu erda harorat 700 darajaga ko'tarilishi kerak. Va oxirgi bosqich - gaz ishlab chiqarish. Bu bug 'islohotini boshlaydi. Jarayon 700-1000 daraja haroratda sodir bo'ladi. Natijada juda toza sintez gazi hosil bo'ladi. Qo'shimcha aralashuv talab etilmaydi. Keyin biz katalizatorlardan foydalanamiz va sintetik benzin tayyor!

Koʻmirdan tayyorlang

Va oldin aytib o'tilmagan yana bir kichik nuqta - uyda ishlaganda, qurilmalar, albatta, juda katta bo'lib chiqadi. Shuning uchun ularni kvartiraga joylashtirish tavsiya etilmaydi. Lekin ularni o'z uyingizda yoki uning yonida yaratish juda haqiqiy narsa.

Sintetik benzinni koʻmirdan bugʻ taʼsirida olish mumkin. Uni gazlashtirish uy sharoitlari uchun eng oson va mumkin bo'lgan usuldir. Shunday qilib, keling, boshlaylik. Dastlab, yuqori samaradorlik va jarayon tezligini oshirish uchun ko'mirni maydalash kerak. Keyin u vodorod bilan to'yingan bo'ladi. Keyin 400-500 daraja harorat va 50-300 kg / sm2 bosim hosil qilish kerak. Va biz suyuqlik holatiga o'tish vaqtini kutmoqdamiz. Agar erituvchi ishlatilmasa, unda ko'mirning umumiy massasining atigi 5-8% shunday bo'ladi. Keyin katalizatorlarning navbati keladi. Ko'mir uchun mos: molibden, nikel, kob alt, qalay, alyuminiy, temir, shuningdek, ularning birikmalari. Gazlashtirish uchun har qanday xomashyodan foydalanish mumkin. Jigarrang, tosh - hamma narsa qiladi. Uning sifati konvertatsiya samaradorligiga ta'sir qilsa-da. Ilgari uglerod miqdorini belgilash berilgan va bu raqam 8% deb nomlangan. Bu mutlaqo to'g'ri emas. Brend va sifatga qarab, qiymat 4% dan 8% gacha bo'lishi mumkin. Va benzinni keyingi qayta ishlash va ajratishning minimal muvofiqligi uchun 11% (15% dan yaxshiroq) qiymatga erishish kerak. Dastlab, hamma narsa yaxshi bo'lishi haqiqat emas. Ayniqsa, agar siz fizika darslarini o'tkazib yuborgan bo'lsangiz vakimyo. Shunga qaramay, ko'mirdan sintetik benzin muvaffaqiyatli ishlab chiqarilishi va ishlatilishi mumkin.

Biogaz bilan ishlash

Bu juda noodatiy va ekstravagant yondashuv, lekin u ishlaydi. Uning go'zalligi shundaki, u yoqilg'i sifatida sintetik benzinga qaraganda kengroq qo'llaniladi. To'g'ri, u juda ko'p joy egallaydi. Masalan, bir kubometr biogaz 0,6 litr benzinga teng. Agar siz uni siqilgan holda ishlatmasangiz, hatto yuk mashinasida ko'z qovoqlariga olib boradigan bo'lsangiz ham, siz yuz yoki ikki kilometrdan ko'proq yura olmaysiz. Shuning uchun undan kerakli benzinni qanday sintez qilish mumkin? Bu, aslida, kichik aralashmalar bilan metan bo'lganligi sababli mumkin. Bu sizga amalda kerak bo'lgan narsadir. Biroq, sintez muammoli. Axir, bu erda yangi va ayni paytda oddiy narsa ixtiro qilinmagan. Ya'ni, sintez gazini yaratish ustida ishlashimiz va undan benzin hosil bo'lishini ta'minlashimiz kerak. Bu (eng keng tarqalgan sxema bo'yicha) metanol orqali amalga oshiriladi. Garchi siz dimetil efir orqali ishlashingiz mumkin. Metanol haqida gap ketganda, bu juda xavfli ekanligini doimo yodda tutishingiz kerak. Vaziyat uning alkogol hidiga ega bo'lishi va qaynash nuqtasi 65 daraja Selsiy bo'lishi bilan murakkablashadi. Umuman olganda, yonilg'i sintezi bilan ishlash bolalarning o'yini emas. Shuning uchun, agar bu bilim mavjud bo'lmasa, kimyo va fizikani o'rganish ortiqcha bo'lmaydi. Qisqacha aytganda, sintetik benzin gaz va kondensatorni distillash orqali olinadi. Bu usul tez emas, lekin yaxshi nazariy asos bo'lsa, bu qiyin emas. Ammo bilimsiz ishlash mumkin emastavsiya etiladi. Axir, sof metanol eng yuqori oktanli yoqilg'i hisoblanadi va shuning uchun xavfli. Oddiy mashinaning dvigateli esa uni “hazm etmaydi” – buning uchun mo‘ljallanmagan.

Xulosa

Sintetik yoqilg'ini shunday olish mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, bu o'yinchoqlar emas, balki yonuvchan faoliyatdir. Shuning uchun, tegishli nazariy tayyorgarliksiz, bunday ish bilan shug'ullanmaslik kerak. Axir, bu xavfsizlik qoidalarini bevosita buzish bo'ladi. Shuni esda tutish kerakki, ular har doim qon bilan yozilgan.