РазноеСинтетический бензин: Синтетическое топливо — Википедия – СИНТЕТИЧЕСКИЙ БЕНЗИН | Наука и жизнь

Синтетический бензин: Синтетическое топливо — Википедия – СИНТЕТИЧЕСКИЙ БЕНЗИН | Наука и жизнь

СИНТЕТИЧЕСКИЙ БЕНЗИН | Наука и жизнь

Без нефтяного моторного топлива — бензина, керосина, дизельного топлива — современную цивилизацию представить себе просто невозможно. На нем работают двигатели автомобилей, самолетов, ракет. Однако запасы нефти в недрах земли ограничены, и совсем скоро человечество столкнется со всеобщей нехваткой бензина. Но впадать в отчаяние рано: закат нефтяной эры вовсе не означает гибель современной цивилизации. Альтернатива нефтяным моторным топливам есть: ученые разработали методы получения высококачественного моторного топлива из природного газа, угля и другого ненефтяного сырья. Об этом шла речь в докладе вице-президента РАН, директора Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН академика Николая Альфредовича Платэ «Некоторые аспекты создания экологически чистых топлив XXI века», с которым он выступил в июле текущего года на Первом московском международном химическом саммите. Саммит организован Российским союзом химиков, компанией «RCC Group» и Российским союзом промышленников и предпринимателей и был посвящен проблемам и перспективам развития химической и нефтехимической промышленности.

Генератор получения синтез-газа из природного газа, построенный в Институте высоких температур РАН совместно с Институтом нефтехимического синтеза РАН.

Генератор синтез-газа.

Вице-президент РАН, директор Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН академик Николай Альфредович Платэ в дни работы Первого московского международного химического саммита.

Смесь окиси углерода и водорода (синтез-газ), из которого в промышленности синтезируют топливные углеводороды, можно получить пропусканием водяного пара через раскаленный кокс (газификация угля) и конверсией природного газа — метана.

Получение моторного топлива из ненефтяного углеводородного сырья.

Процесс синтеза топливных углеводородов через диметиловый эфир (ДМЭ).

Схема химического реактора для получения синтез-газа при горении смеси метана и воздуха при высоких температурах. Подобные реакторы конструируются по принципу ракетного двигателя.

Промышленная добыча нефти началась более 150 лет назад. За прошедшие с тех пор полтора века человечество уже израсходовало более половины нефтяных запасов. Вначале нефть использовалась в качестве источника тепловой энергии, теперь это стало экономически невыгодно. С наступлением автомобильной эры продукты фракционирования нефти в основном применяются в качестве моторного топлива. К 2010 году запасы нефтяных месторождений в значительной степени истощатся, соответственно возрастет стоимость добычи нефти и мир вплотную столкнется с проблемой использования альтернативных (ненефтяных) источников получения бензина и других видов топлива.

По своему химическому составу нефть — смесь углеводородов (алканов и циклоалканов). Кроме того, она содержит метан и некоторые сернистые и азотистые примеси. Бензин — легкокипящая фракция нефти, содержащая короткоцепочечные углеводороды с 5-9 атомами. Это основной вид моторного топлива для легковых автомобилей и небольших самолетов. Керосины более вязкие и тяжелые, чем бензин: они состоят из углеводородов с 10-16 атомами углерода. Керосин стал основным видом топлива для реактивных самолетов и ракетных двигателей. Газойль — более тяжелая фракция, чем керосин. Дизельное топливо для двигателей, установленных на тепловозах, грузовиках, тракторах, содержит смесь фракций керосина и газойля. Истощение природных нефтяных месторождений вовсе не грозит человечеству тотальным дефицитом моторного топлива. Вещества, по химическому составу похожие на бензин, керосин или дизельное топливо, вполне можно получить из углеродного сырья ненефтяного происхождения. Химики решили эту задачу еще в 1926 году, когда немецкие ученые Ф. Фишер и Г. Тропш открыли реакцию восстановления монооксида углерода (СО) при атмосферном давлении. Оказалось, что в присутствии катализаторов можно синтезировать в зависимости от соотношения водорода и монооксида углерода в газовой смеси жидкие и даже твердые углеводороды, по химическому составу близкие к продуктам фракционирования нефти. Смесь монооксида углерода и водорода, получившую название «синтез-газ», довольно легко получить из природного сырья: пропусканием водяного пара над углем (газификация угля) или конверсией природного газа (состоящего в основном из метана) водяным паром в присутствии металлических катализаторов. Синтез-газ образуется не только из угля и метана. Очень перспективны биотехнологические методы: термохимическая или ферментативная переработка отходов растительного сырья (биомассы) и конверсия газа, полученного путем разложения органических отходов, так называемого биогаза.

Интересно, что во время Второй мировой войны синтетическое топливо, полученное из угля, практически полностью покрывало потребности немецкой авиации. Работы по получению бензина из бурого угля до войны велись и в Советском Союзе, но до промышленного производства дело не дошло. В послевоенные годы цены на нефть упали, и потребность в синтетическом бензине и других топливных углеводородах на какое-то время отпала. Теперь же в связи с уменьшением нефтяных запасов планеты исследования в этой области химии переживают свое «второе рождение».

Качественного природного угля на планете осталось не так уж много. Внимание ученых привлек природный и попутный газ, огромное количество которого при нефтедобыче просто уходит в атмосферу. Производство синтетического жидкого топлива из природного газа очень выгодно экономически, поскольку газ трудно транспортировать: на его перевозку обычно затрачивается от 30 до 50% стоимости готового продукта. Превращение газа прямо на месторождении в жидкие компоненты значительно снизит объем капиталовложений, затрачиваемых на его переработку.

Существующие технологии позволяют перерабатывать природный газ в высококачественные бензин и дизельное топливо через стадию образования метанола. Производство по такой схеме довольно удобно, поскольку все реакции протекают в одном реакторе. Но эта цепочка химических превращений требует больших затрат энергии. В результате полученный синтетический бензин в 1,8-2,0 раза дороже «нефтяного».

Российские ученые из московского Института нефтехимического синтеза РАН разработали более рентабельную схему. Они предлагают получать синтетический бензин не через стадию образования метанола, а из другого промежуточного вещества — диметилового эфира (ДМЭ). Это нетрудно сделать, увеличив долю окиси углерода в синтез-газе. Важно то, что ДМЭ можно использовать как экологически чистое топливо для двигателей внутреннего сгорания. Он хорош тем, что полностью укладывается в рамки самых жестких европейских требований по содержанию твердых частиц в автомобильных выхлопах. По теплотворной способности ДМЭ уступает традиционному дизельному топливу — пропану и бутану, но его цетановое число гораздо выше: для обычного дизельного топлива оно 40-55, а для ДМЭ — 55-60. Так что преимущество ДМЭ перед дизельным топливом при запуске холодного двигателя очевидно. Кроме того, для горения ДМЭ необходимо меньше кислорода, чем для горения дизельного топлива.

В присутствии специально разработанных катализаторов ДМЭ превращается в очень неплохой бензин с октановым числом 92. Вредных примесей в нем меньше, чем в нефтяном топливе. Такой синтетический бензин вполне конкурентоспособен даже на европейском рынке. Новый способ получения синтетического топлива намного экономичнее и эффективнее классического «метанольного». В Институте высоких температур совместно с Институтом нефтехимического синтеза РАН создан генератор синтез-газа, представля ющий собой немного модифицированный дизельный двигатель. На входе — природный газ метан, который в генераторе превращается в синтез-газ. Далее синтез-газ в присутствии специально разработанных катализаторов преобразуется в топливные углеводороды. Поворотом крана можно запустить производство необходимого конечного продукта и по желанию получить на выходе метанол, ДМЭ, смесь углеводородов, аналогичных дизельному топливу, синтетический бензин. Экономическую выгоду от промышленного внедрения такого процесса трудно переоценить.

Чем выше температура реакции превращения метана в синтез-газ, тем выше производительность реактора. Обычные технологии не могут справиться с задачей проведения реакции при высоких температурах. Тут на помощь приходят ракетные технологии. Наиболее перспективной разработкой последних лет можно назвать новый высокотемпературный генератор синтез-газа, созданный при участии Института нефтехимического синтеза РАН в Приморске на опытном полигоне ракетно-космической корпорации «Энергия». Генератор создан по образу и подобию ракетного двигателя, поэтому его оболочка устойчива к воздействию высоких температур. Полученный в реакторе синтез-газ последовательно преобразовывается по новой эффективной схеме, описанной выше, в ДМЭ и бензин.

Моторные топлива, полученные из природного газа, не дороже продуктов переработки нефти, а по качеству даже их превосходят. Так что после окончательного истощения нефтяных месторождений «пробки» на дорогах не уменьшатся.

Иллюстрация «Генератор синтез-газа».
Генератор синтез-газа для окисления природного газа при высоких температурах, построенный на опытном полигоне ракетно-космической корпорации «Энергия» в Приморске при участии Института нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН по технологии, используемой при строительстве ракетных двигателей.

Иллюстрация «Получение моторного топлива из ненефтяного углеводородного сырья».
Получение моторного топлива из ненефтяного углеводородного сырья: угля, биомассы, биогаза и природного газа. Схемы переработки сырья близки: на первой стадии происходит превращение в синтез-газ (смесь монооксида углерода и водорода), затем синтез-газ перерабатывают в метанол (традиционная схема) или в диметиловый эфир (ДМЭ) (схема, разработанная в Институте нефтехимического синтеза РАН), которые превращаются в моторное топливо (бензин, дизельное топливо).

Иллюстрация «Процесс синтеза топливных углеводородов через диметиловый эфир (ДМЭ)».
Синтетический бензин, полученный по традиционной схеме промышленной переработки природного газа в топливные углеводороды через стадию образования метанола, в два раза дороже «нефтяного». Процесс синтеза топливных углеводородов через диметиловый эфир (ДМЭ), разработанный в Институте нефтехимического синтеза РАН, намного эффективнее и экономичнее традиционной «метанольной» схемы производства синтетических моторных топлив.

описание, характеристика, показатели, способы производства

Наука и прогресс позволяют создавать невиданные ранее вещи, о которых многие и помыслить не могли. Взять, к примеру, такую относительно новую разработку, как синтетический бензин. Многим известно, что это топливо получается путем перегонки из нефти. Но ведь его можно синтезировать еще из угля, дерева, природного газа. Производство синтетического бензина хотя и не может в полном объеме заменить обычный путь получения, но все же заслуживает того, чтобы изучить тему. Поэтому будет рассмотрена его история, а также способы получения.

Вводная информация

Сложно представить современную цивилизацию без моторного топлива – дизеля, керосина, бензина. На них работают автомобили, самолеты, ракеты, водный транспорт. Но количество нефти в недрах ограничено. Еще не так давно считалось, что человечество скоро неизбежно столкнется с нехваткой горючего. Но оказалось, что не все так печально. Разрабатываются новые технологии, позволяющие добывать трудноизвлекаемые запасы, появляются альтернативные варианты. Можно упомянуть и о зеленой энергетике, и повышении эффективности использования ресурсов (современные малолитражки спокойно обходятся 4-6 литрами горючего на сто километров, хотя еще в начале нашего тысячелетия требовали около 10). Да и высококачественное топливо, как оказалось, можно получать из различного не нефтяного сырья.

Как все начиналось?

синтетический бензин своими руками

Необходимо начать с событий, происходивших больше, чем 150 лет назад. Именно тогда началась промышленная добыча нефти. С тех пор человечество израсходовало больше половины так называемого легкого сырья. Первоначально нефть использовалась как источник тепловой энергии. В наше время такой подход экономически не выгоден. Когда наступила автомобильная эра, то продукты фракционирования нефти получили распространение в роли моторного топлива. При этом, чем больше истощались запасы сырья, тем рентабельней становилось искать альтернативу.

Что такое нефть? Это смесь углеводородов, а если говорить конкретнее – циклоалканов. Что они собой представляют? Самый простой алкан известен многим как газ метан. Кроме этого, в нефти есть еще азотистые и сернистые примеси. И если ее правильно обработать, то можно получить множество различных материалов. Например, взять хорошо известный бензин. Что он собой представляет? По сути, это легкокипящая фракция нефти, формирующаяся короткоцепочечными углеводородами с количеством атомов от пяти до девяти. Бензин является основным видом топлива для легковых автомобилей, а также небольших самолетов. Следующий выделенный тип – керосин. Он более вязок и тяжелый. Формируется из углеводородов, в которых присутствует от 10 до 16 атомов. Используется керосин в реактивных самолетах и двигателях. Еще более тяжелой фракцией является газойль. Он используется в дизельном топливе, которое являет собой его смесь с керосином.

Научные поиски альтернативы

синтетический бензин

Хотя основные фракции и получают из нефти, оказалось, что можно для этой цели использовать и другое углеродное сырье. Эта задача была решена химиками еще в 1926 году. Тогда ученые Фишер и Тропш открыли реакцию восстановления монооксида углерода в условиях атмосферного давления. Было выяснено, что в присутствии катализаторов из газовой смеси можно создавать жидкие и твердые углеводороды. По своему химическому составу они были близки к продуктам, получаемым из нефти. Результат химических изысканий получил название «синтез-газ». Получался он довольно легко. Настолько, что может быть повторен в домашних условиях любым человеком, который не прогуливал в школе химию и физику. Получали его благодаря пропусканию водного пара над углем (это его газификация) или путем конверсии обычного природного газа (он состоит, в основном, из метана). Во втором случае дополнительно еще использовались металлические катализаторы. Следует отметить, что синтез-газ можно создавать не только из метана и угля. Перспективным направлением сейчас считается работа над ферментативной и термохимической переработкой отходов растительного сырья. Не следует забывать также и о конверсии биогаза, то есть, летучих веществ, полученных благодаря разложению органических отходов.

Как развивалось применение?

синтетический бензин из природного газа

Отличилась в этом плане нацистская Германия. Во время Второй мировой войны у нее были существенные проблемы в плане снабжения топливом. Поэтому были созданы целые комплексы, которые перерабатывали уголь в жидкое топливо. И синтетический бензин третьего рейха внес свой существенный вклад, довольно сильно отстрочив падение этого ужасного государства. Тогда использовался метод химического сжижения угля до тех пор, пока не получалось пиролизное топливо. К концу войны нацистской Германии удалось выйти на уровень в 100 тысяч баррелей синтетической нефти в день. В более привычных мерах это больше 130 тонн! Использование угля является целесообразным благодаря близкому химического составу. Так, в нем содержание водорода 8% тогда, как в нефти 15%. Если создать определенный температурный режим и насыщать уголь водородом в значительном объеме, то он перейдет в жидкое состояние. Этот процесс называет гидрогенизацией. К тому же, его можно ускорить и увеличить объемы, если использовать катализаторы: железо, олово, никель, молибден, алюминий и множество иных. Все это позволяет выделять различные фракции и использовать их для дальнейшей переработки.

Синтетический бензин в Германии производят и сейчас. После Второй мировой войны ее примеру последовала Южно-Африканская республика. Затем начали подключаться Китай, Австралия и США. Следует отметить, что и у нас есть потенциал для развития данной области.

О падении и взлете

В Советском Союзе еще до начала Второй мировой войны шли поиски возможной добычи бензина из бурого угля. Но, увы, получить результаты, пригодные для промышленного производства, не получилось. После окончаний конфликта цена на нефть упала, а вместе с ней отпала и потребность в синтетическом топливе. Теперь из-за уменьшения нефтяных запасов эта сфера переживает второе рождение. Производство синтетического бензина становится все более распространенным, часто встречает поддержку со стороны государства. К примеру, в США производители подобного топлива могут рассчитывать на государственные субсидии. Несмотря на все предпосылки, жидкое топливо производят в ограниченном масштабе. Дело в том, что расширение существующих мощностей ограничено высокой стоимость, которая значительно превышает то, что получается из обычного сырья. К примеру, синтетический бензин в Германии умеют делать из воды и углекислого газа, вот только за год он обойдется в новый автомобиль. И все из-за дороговизны установки. Главное направление работы – это поиск экономических технических решений. Например, открыт вопрос снижения давления для ожижения угля. Сейчас необходимо создавать 300-700 атмосфер, а поиск ведется для достижения значения в 100 и ниже. Также актуальны вопросы увеличения производительности генераторов, разработки новых катализаторов (более эффективных). Да, и не следует забывать о том, что качественного природного угля не так уж и много. Поэтому более перспективным считается его получение из газа. Какие здесь есть возможности?

Получение из природного газа

структура бензина

Этот особенно актуально в силу существующих транспортных проблем. Так, если перевозить природный газ, то траты на это будут составлять 30-50% от стоимости конечного продукта. Поэтому весьма актуальной является его переработка сразу же около место добычи в высококачественный бензин и дизельное топливо. Это выдвигает ряд требований к компактности установок. Если получать конечные продукты через стадию метанола, то такой процесс удобен благодаря тому, что происходит в одном реакторе. Но требуется много энергии, из-за чего синтетическое топливо получается дороже нефтяного в два раза. Альтернативу этому распространенному способу предложил Институт нефтехимического синтеза РАН. Он предполагает работу с другим промежуточным веществом – диметиловым эфиром. Работать таким образом не сложно, если увеличить долю окиси углерода в получаемом синтез-газе. Получение синтетического бензина в данном случае является дополнительно и довольно экологическим топливом. Особенно оно хорошо проявило себя при запуске холодных двигателей благодаря высокому цетановому числу. И для производства бензина этот вариант неплох. Так, можно сделать топливо с октановым числом 92. Синтетический бензин из природного газа при этом обладает меньшим количеством вредных примесей, нежели те, что можно найти в сделанном из нефти. Предложенная РАН установка предлагает схему работы, согласно которой, чем выше температура реакции, тем больше производительность.

А можно ли сделать это все своими руками?

производство синтетического бензина

Несмотря на то, что альтернативная энергетика считается относительно молодой наукой, повторить ее достижения в рамках одного домохозяйства – не проблема. Поэтому, да, создать синтетический бензин своими руками вполне возможно. Более того, учитывая специфику условий, в которых приходится существовать, есть возможность сделать ставку на древесину, уголь и биогаз. Кому из них отдать предпочтение в домашней обстановке – каждый решает сам.

Как наиболее простой, самым актуальным является вопрос того, как добыть своими руками синтетический бензин из древесины. Многие рассматривают ее исключительно как строительный материал или сырье для игрушек. Но стоит вспомнить хотя бы древесный спирт, и становится понятно, что потенциал существует. Как же получить синтез-газ в этом случае? Необходимо взять древесину (или ее отходы, что именно – не принципиально). В домашних условиях можно сделать устройство из трех частей, каждая из которых будет выполнять свою функцию. Первоначально необходимо обеспечить их сушку и нагревание до температуры в 250-300 градусов по Цельсию. Затем приходит черед пиролиза. Здесь температура должна вырасти до 700 градусов. И завершающий этап – газогенерация. На нем запускается паровой риформинг. Процесс протекает при температуре в 700-1000 градусов. В результате получается весьма чистый синтез-газ. Дополнительного вмешательства не требуется. Далее используем катализаторы, и синтетический бензин готов!

Делаем из угля

синтетический бензин из древесины

И еще один маленький момент, о котором не было упомянуто раньше, – при работе в домашних условиях установки, наверняка, будут получаться довольно большими. Поэтому размещать их в квартире не рекомендуется. А вот создать их в собственном доме или около него – дело вполне реальное.

Синтетический бензин может быть получен из угля в результате влияния пара. Его газификация – это самый простой и реализуемый способ для домашних условий. Итак, приступим. Первоначально для большей эффективности работы и увеличения скорости протекания процесса уголь необходимо измельчить. Затем осуществляется его насыщение водородом. Затем необходимо создать температуру в 400-500 градусов по Цельсию и давление в 50-300 кг/см2. И ждем момента перехода в жидкое состояние. Если не используется растворитель, то таким станет только 5-8% от всей массы угля. Затем приходит черед катализаторов. Для угля подходит: молибден, никель, кобальт, олово, алюминий, железо, а также их соединения. Для газификации можно использовать любой вид сырья. Бурый, каменный – все подойдет. Хотя его качество влияет на эффективность преобразования. Ранее приводилось обозначение количества углеродов и называлась цифра в 8%. Это не совсем верно. Зависимо от марки и качества, значение может колебаться от 4% до 8%. А для минимальной пригодности последующей обработки и выделения бензина необходимо добиться значения в 11% (лучше 15%). Первоначально, не факт, что все будет получаться. Особенно, если прогуливались уроки по физике и химии. Тем не менее синтетический бензин из угля можно успешно делать и использовать.

Работа с биогазом

Это довольно необычный и экстравагантный подход, тем не менее он работает. Прелесть его еще и в том, что он как топливо обладает более широким применением, нежели просто синтетический бензин. Правда, места занимает много. Так, к примеру, один кубический метр биогаза эквивалентен 0,6 литра бензина. Если использовать его не в сжатом состоянии, то даже взяв под завязку на грузовой автомобиль, не получиться проехать больше сотни-второй километров. Поэтому, как же синтезировать с него желаемый бензин? Это возможно благодаря тому, что он, по сути, является метаном с небольшими примесями. То есть практически то, что нужно. А вот синтез – это дело проблематичное. Ведь здесь что-то новое и одновременно простое не изобрели. То есть, приходится работать над созданием синтез-газа, а уже из него обеспечивать формирование бензина. Делается это (по наиболее распространенной схеме) через посредство метанола. Хотя можно работать и через диметиловый эфир. Если говорить о метаноле, то всегда необходимо помнить о том, что он чрезвычайно опасен. Усложняется ситуация тем, что он имеет запах спирта, а температуру кипения в 65 градусов по Цельсию. Вообще, работа с синтезом топлива – это не детская прогулка. Поэтому, не лишним будет подучить химию и физику, если этих знаний нет. Если вкратце – то синтетический бензин получается благодаря перегонке газа и конденсатору. Этот способ не быстр, но, если есть хорошая теоретическая подготовка – не сложен. Но без знаний работать не рекомендуется. Ведь чистый метанол – это самое высокооктановое топливо, поэтому опасное. Да и не «переварит» его двигатель обычной машины – не рассчитан на это.

Заключение

получение синтетического бензина

Вот и рассмотрено, как получить синтетическое топливо. Следует отметить, что это не игрушки, а огнеопасное занятие. Поэтому без должной теоретической подготовки заниматься таким делом не следует. Ведь это будет прямым нарушением правил безопасности. А они, следует помнить, всегда пишутся кровью.

Синтетическое жидкое топливо — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июня 2019; проверки требует 1 правка. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 6 июня 2019; проверки требует 1 правка.

Синтети́ческое жи́дкое то́пливо — горючие жидкости, синтезируемые (искусственно получаемые синтетическим путём) из смеси газов (CO и H2), применяемые в качестве моторного топлива для двигателей внутреннего сгорания[1]. В настоящее время производится в ограниченном количестве.

Впервые синтетическое жидкое топливо в значительных объёмах начали производить в Германии во время Второй мировой войны (1939—1945). Поводом к началу производства стал создавшийся в процессе боевых действий и потери контроля над нефтедобывающими регионами дефицит нефти. Таким образом, Германия в значительной степени удовлетворяла свои нужды в моторном топливе за счёт создания собственных производственных мощностей по переработке угля в жидкое топливо. Органический синтез осуществлялся в присутствии катализатора на основе кобальта, при температуре +170…200°С и давлении 0,1—1 Мн/м2 (1—10 am). На выходе получали:

В дальнейшем технология совершенствовалась, а синтез с применением в качестве катализатора соединения на основе железа, который проводился при температуре свыше +220°С, в условиях повышенного давления 1—3 Мн/м2(10—30 am) позволил получать на выходе высокооктановый бензин. Бензин, синтезируемый по этой технологии, содержал 60—70% олефиновых углеводородов нормального и разветвлённого строения, а его октановое число достигало 75—78.

В связи с высокой стоимостью и малой эффективностью применяемых катализаторов дальнейшее производство синтетического жидкого топлива из CO и Н2 так и не получило широкого развития. Заслуживает внимания подобная ситуация, которая сложилась в Южной Африке, когда на фоне международных санкций во времена Апартеида было создано предприятие Sasol Limited по производству синтетического жидкого топлива, которое помогало экономике этого государства успешно функционировать в условиях международной изоляции.

Итак, дальнейшее расширение производства синтетического жидкого топлива из природных газов и твёрдых горючих ископаемых сдерживается его высокой стоимостью, которая значительно превосходит стоимость топлива, полученного перегонкой сырой нефти. Учёные многих стран мира интенсивно ведут поиск новых экономичных технических решений в области промышленного производства синтетического топлива. Этот поиск направлен, прежде всего, на упрощение уже известных технологических процессов:

  • снижение давления при ожижении угля до 100 атмосфер и ниже,
  • увеличение производительности газогенераторов для переработки угля, горючих сланцев и природных газов,
  • разработку новых катализаторов синтеза метанола и бензина, созданного на его основе.

Кроме того, немаловажной проблемой при производстве синтетического жидкого топлива является высокое потребление воды: до 5—7 литров на каждый литр топлива.

Синтетическое жидкое топливо, как правило, синтезируют из смеси окиси углерода (CO) и водорода (H2), получаемой из природных газов и угля в процессе конверсии газов и газификации топлива. Синтез осуществляется в присутствии катализаторов (Ni, Со, Fe и других) при повышенных температурах и в условиях повышенного давления (метод Фишера и Тропша). В зависимости от условий технологического процесса, получаемое синтетическое жидкое топливо содержит углеводороды (олефины, парафины) в основном нормального строения (неразветвлённые). Также (синтетическим путём) получают различные добавки к топливу для повышения антидетонационных свойств и октанового числа:

  • Рапопорт И. Б., Искусственное жидкое топливо, 2 изд., М., 1955;
  • Петров А. Д., Химия моторных топлив, М., 1953;
  • Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М., 1971.

Процесс Фишера — Тропша — Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Фишер.

Процесс Фишера—Тропша — химическая реакция, происходящая в присутствии катализатора, в которой монооксид углерода (CO) и водород h3{\displaystyle H_{2}} преобразуются в различные жидкие углеводороды. Обычно используются катализаторы, содержащие железо и кобальт. Принципиальное значение этого процесса — производство синтетических углеводородов для использования в качестве синтетического смазочного масла или синтетического топлива, например из угля.

Первая стадия процесса Фишера—Тропша состояла в получении синтез-газа из твёрдых углеводородов (обычно каменного угля):

C+h3O→CO+h3{\displaystyle {\mathsf {C+H_{2}O\rightarrow CO+H_{2}}}}

Для этого сквозь слой раскалённого каменного угля продували перегретый водяной пар. Продуктом являлся так называемый водяной газ — смесь монооксида углерода (угарного газа) и водорода. Далее процесс Фишера—Тропша описывается следующим химическим уравнением:

CO+2h3→-Ch3-+h3O{\displaystyle {\mathsf {CO+2H_{2}\rightarrow {\text{-}}CH_{2}{\text{-}}+H_{2}O}}}
2CO+h3→-Ch3-+CO2{\displaystyle {\mathsf {2CO+H_{2}\rightarrow {\text{-}}CH_{2}{\text{-}}+CO_{2}}}}

Смесь монооксида углерода и водорода называется синтез-газ, или сингаз, а также применяется термин «водяной газ».

Смесь получаемых углеводородов очищают для получения целевого продукта — синтетического бензина. Получение более тяжёлых видов топлива методом Фишера—Тропша экономически невыгодно из-за быстрого отравления катализатора.

Углекислый газ и монооксид углерода образуются при частичном окислении угля и древесного топлива. Польза от этого процесса преимущественно в его роли в производстве жидких углеводородов или водорода из твёрдого сырья, такого как уголь или твёрдые углеродсодержащие отходы различных видов.

Неокислительный пиролиз твёрдого органического сырья производит сингаз, который может быть напрямую использован в качестве топлива, без преобразования по процессу Фишера—Тропша.

Если требуется жидкое вещество, похожее на нефтяное топливо, смазочные масла или парафин, может быть применён процесс Фишера—Тропша. Если требуется увеличить выход водорода, то водяной пар берут с избытком, что сдвигает равновесие реакции, в результате чего образуются только углекислый газ и водород.

Таким образом получают жидкое топливо из смеси газов.

После изобретения процесса немецкими исследователями Францем Фишером и Хансом Тропшем, работавшими в Институте кайзера Вильгельма в 1920-е годы, было сделано множество усовершенствований и исправлений, и название «Фишер—Тропш» сейчас применяется к большому количеству сходных процессов (синтез Фишера—Тропша или химия Фишера—Тропша).

Процесс был изобретён в бедной нефтью, но богатой углём Германии в 1920-е гг. для производства жидкого топлива. Он использовался Японией и Германией во время Второй мировой войны для производства альтернативного топлива. Годовое производство синтетического топлива в Германии достигло более 124 тыс. баррелей в день ~ 6,5 миллионов тонн в 1944 году[1].

После войны взятые в плен германские учёные участвовали в операции «Скрепка», продолжая работать над синтетическими топливами в Бюро горной промышленности США.

Впервые синтез углеводородов из смеси СО и Н2 был осуществлён в начале XX века: Сабатье и Сандеренсом был синтезирован метан, Е. И. Орловым — этилен. В 1913 г компания BASF приобрела патент на получение смесей углеводородов и спиртов из синтез-газа над подщелочёнными Co-Os катализаторами (в дальнейшем это направление вылилось в создание процесса синтеза метанола). В 1923 г. немецкие химики Ф. Фишер и Х. Тропш, сотрудники компании Ruhrchemie, сообщили о получении кислородсодержащих продуктов из синтез-газа над Fe катализаторами, а в 1926 г. — углеводородов. Первый промышленный реактор был пущен в Германии в 1935 г., использовался Co-Th осаждённый катализатор. В 30౼40-е гг. на основе технологии Фишера—Тропша было налажено производство синтетического бензина (когазин-I, или синтин) с октановым числом 40౼55, синтетической высококачественной дизельной фракции (когазин-II) с цетановым числом 75౼100 и твёрдого парафина. Сырьём для процесса служил уголь, из которого газификацией получали синтез-газ, а из него углеводороды. К 1945 г. в мире имелось 15 заводов синтеза Фишера—Тропша (в Германии, США, Китае и Японии) общей мощностью около 1 млн т углеводородов в год. Они выпускали в основном синтетические моторные топлива и смазочные масла.

В годы после Второй мировой войны синтезу Фишера—Тропша уделяли большое внимание во всём мире, поскольку считалось, что запасы нефти подходят к концу и надо искать ей замену. В 1950 г. был пущен завод в Браунсвилле (Техас) на 360 тыс. т/г. В 1955 г. южноафриканская компания Sasol построила собственное производство, существующее и развивающееся до сих пор. В Новочеркасске с 1952 г. работала установка мощностью около 50 тыс. т/г, использующая вывезенное из Германии оборудование. Сырьём служил сначала уголь Донецкого бассейна, а затем природный газ. Немецкий Co-Th катализатор был со временем заменён на оригинальный, Co-Zr. На заводе была установлена колонна точной ректификации, так что в ассортимент продукции завода входили индивидуальные углеводороды высокой чистоты, в том числе α-олефины с нечётным углеродным номером. Установка работала на Новочеркасском заводе синтетических продуктов вплоть до 90-х гг. ХХ века и была остановлена по экономическим причинам.

Все эти предприятия в значительной степени заимствовали опыт немецких химиков и инженеров, накопленный в 30౼40-е годы.

Открытие обширных месторождений нефти в Аравии, Северном море, Нигерии, Аляске резко снизило интерес к синтезу Фишера—Тропша. Почти все существующие заводы были закрыты, единственное крупное производство сохранилось в ЮАР. Активность в этой области возобновилась к 1990-м годам.

В 1990 г. компания Exxon запустила опытную установку на 8 тыс. т/г с Co катализатором. В 1992 г. южноафриканская компания Mossgas построила завод мощностью 900 тыс. т/г. В отличие от технологии Sasol, в качестве сырья здесь использовался природный газ с шельфового месторождения. В 1993 г. компания Shell запустила завод в Бинтулу (Малайзия) мощностью 500 тыс. т/г, используя Co-Zr катализатор и оригинальную технологию «средних дистиллятов». Сырьём служит синтез-газ, получаемый парциальным окислением местного природного газа. В настоящее время Shell строит завод по той же технологии, но на порядок большей мощности в Катаре. В Узбекистане в 2020 году должен быть запущен проект Uzbekistan GTL, который будет работать на природном газе с Шуртанского ГХК и опираться на технологии Sasol. Свои проекты в области синтеза Фишера—Тропша разной степени проработки имеют также компании Chevron, Conoco, BP, ENI, Statoil, Rentech, Syntroleum и др.

Синтез Фишера—Тропша можно рассматривать как восстановительную олигомеризацию оксида углерода:

nCO+(2n+1)h3→Cnh3n+2+nh3O{\displaystyle {\mathsf {nCO+(2n+1)H_{2}\rightarrow C_{n}H_{2n+2}+nH_{2}O}}}
nCO+2nh3→Cnh3n+nh3O{\displaystyle {\mathsf {nCO+2nH_{2}\rightarrow C_{n}H_{2n}+nH_{2}O}}}

Обе реакции экзотермичны со значительным тепловым эффектом ~165 кДж/моль по монооксиду углерода (СО).

Катализаторами служат переходные металлы VIII группы: наиболее активен рутений (Ru), затем кобальт (Co), железо (Fe), никель (Ni). Для увеличения реакционной каталитической поверхности их часто наносят на пористые инертные носители, такие, например, как силикагель и глинозём. В промышленности нашли применение только Fe и Co.[2] Рутений слишком дорог, кроме того, его запасы на Земле слишком малы для использования в качестве катализатора в многотоннажных процессах. На никелевых катализаторах при атмосферном давлении образуется в основном метан (n=1), при повышении же давления в реакторе образуется летучий карбонил никеля, который уносится из реактора с продуктами реакции.

Побочными реакциями синтеза углеводородов из СО и Н2 являются:

  • гидрирование оксида углерода до метана:
CO+3h3→Ch5+h3O{\displaystyle {\mathsf {CO+3H_{2}\rightarrow CH_{4}+H_{2}O}}} + 214 кДж/моль
2CO→CO2+C{\displaystyle {\mathsf {2CO\rightarrow CO_{2}+C}}}
  • химическое равновесие в водяном газе:
CO+h3O⇄CO2+h3{\displaystyle {\mathsf {CO+H_{2}O\rightleftarrows CO_{2}+H_{2}}}}

Последняя реакция имеет особое значение для катализаторов на основе железа, на кобальтовом катализаторе она почти не протекает. На железных катализаторах, кроме того, в значительных количествах образуются кислородсодержащие органические соединения — спирты и карбоновые кислоты.

Типичными условиями проведения процесса являются: давление от 1 атм (для Co катализаторов) до 30 атм, температура 190౼240 °C (низкотемпературный вариант синтеза, для Co и Fe катализаторов) или 320౼350 °C (высокотемпературный вариант, для Fe).

Механизм реакции, несмотря на десятилетия его изучения, в деталях до сих пор остаётся неясен. Впрочем, эта слабая изученность реакций типична для гетерогенного катализа.

Термодинамические закономерности для продуктов синтеза Фишера—Тропша следующие.

  1. Возможно образование из СО и H2 углеводородов любой молекулярной массы, вида и строения кроме ацетилена, образование которого энергетически невыгодно.
  2. Вероятность образования углеводородов уменьшается в ряду: метан > другие алканы > алкены. Вероятность образования нормальных алканов снижается, а нормальных алкенов — повышается с увеличением длины цепи.
  3. Повышение общего давления в системе способствует образованию более тяжёлых продуктов, а увеличение парциального давления водорода в синтез-газе благоприятствует образованию алканов.

Реальный состав продуктов синтеза углеводородов из СО и Н2 существенно отличается от равновесного. В большинстве случаев распределение продуктов по молекулярной массе в стационарных условиях описывается формулой p(n) = n(1-α)²αn-1, где p(n) — массовая доля углеводорода с углеродным номером n, α = k1/(k1+k2), k1, k2 — константы скорости роста и обрыва цепи соответственно. Это так называемое распределение Андерсона—Шульца—Флори (ASF distribution). Метан (n=1) всегда присутствует в большем количестве, чем предписывается распределением ASF, поскольку образуется независимо по реакции прямого гидрирования. Величина α снижается с ростом температуры и, как правило, возрастает с ростом давления. Если в реакции образуются продукты разных гомологических рядов (парафины, олефины, спирты), то распределение для каждого из них может иметь свою величину α. Распределение ASF накладывает ограничения на максимальную селективность по любому углеводороду или узкой фракции. Это вторая проблема после проблемы отведения тепла реакции в синтезе Фишера—Тропша.

Синтезы на основе оксида углерода и водорода[3]

Процесс Катализатор Носитель катализатора Температура, °С Давление, МПа Продукт
Синтез метана Ni ThO2 или MgO 250౼500 0,1 Метан
Синтез высших углеводородов Co, Ni ThO2, MgO, ZrO2 150౼200 0,1౼1 Смесь парафинов и олефинов с длиной углеродной цепи С1౼С100
Синтез высших углеводородов и кислородсодержащих соединений Fe Cu, NaOH (KOH), Al2O3, SiO2 200౼230 0,1౼3 Преимущественно парафины и олефины в смеси с кислородсодержащими соединениями
Синтез парафинов Со TiO2, ZrO2, ThO2, MgO 190౼200 1 Преимущественно твёрдые парафины с температурой плавления 70౼98°С
Ru MgO 180౼200 10౼100 Высокомолекулярные парафины
Изосинтез ZrO2, ThO2, Al2O3 K2CO3 400౼450 10 Парафины и олефины преимущественно изостроения
ThO2 350౼500 10౼100 Изопарафины и ароматические углеводороды
Синтез метанола ZnO, Cr2O3, CuO 200౼400 5౼30 Метанол
Синтез высших спиртов Fe, Fe-Cr, Zn-Cr Al2O3, NaOH 180౼220,

380౼490

1౼3, 15౼25 Метанол и высшие спирты

Во времена Третьего рейха в Германии был построен ряд предприятий по производству энергоносителей из угля, залежи которого в больших количествах находятся на территории страны. В основном производство базировалось на разработанном в 1913 году процессе Бергиуса—Пира, для процесса Фишера—Тропша были выделены менее значительные мощности. До конца Второй мировой войны было реализовано в общем мощностей для производства до 4,275 миллионов тонн в год с помощью первого и до 1,55 млн т в год с помощью последнего процесса. Обе отрасли оказались неконкурентоспособными по сравнению с нефтедобывающей и были остановлены по окончании войны. Исследования возобновились во время нефтяного кризиса в 70-х гг. ХХ в. Возникло предприятие в городе Боттроп, однако в конце 80-х гг. цена за нефть упала до 20 долларов за баррель, и из-за нерентабельности пришлось вновь прервать разработки[4].

В настоящее время две компании коммерчески используют свои технологии, основанные на процессе Фишера—Тропша. Shell в Бинтулу использует природный газ в качестве сырья и производит преимущественно малосернистое дизельное топливо. В 1955 г. в Сасолбурге (ЮАР) фирма Sasol ввела в строй первый завод по выпуску жидкого топлива из угля методом Фишера—Тропша. Уголь поступает непосредственно из угольных копей по транспортёру для получения синтез-газа. Затем были построены заводы Sasol-2 и Sasol-3. Процесс использовался для удовлетворения потребностей в энергии во время изоляции при режиме апартеида. Внимание к этому процессу возобновилось в процессе поиска путей получения малосернистых дизельных топлив для уменьшения наносимого дизельными двигателями вреда окружающей среде. В настоящее время в ЮАР производят этим методом 5౼6 млн т/год углеводородов. Однако процесс является убыточным и дотируется государством как национальное достояние[5]. Производство в ЮАР ориентируется не столько на производство моторного топлива, сколько на получение отдельных более ценных фракций, например низших олефинов.

Маленькая американская компания Rentech в настоящее время сосредоточилась на преобразовании заводов по производству азотистых удобрений от использования в качестве сырья природного газа к использованию угля или кокса и жидких углеводородов в качестве побочного продукта.

Choren в Германии и Changing World Technologies (CWT) построили заводы, использующие процесс Фишера—Тропша или им подобные.

Процесс Фишера—Тропша — это хорошо проработанная технология, уже применяемая в больших масштабах, хотя её распространению мешают высокие капитальные затраты, высокие затраты на эксплуатацию и ремонт и относительно низкие цены на сырую нефть. В частности, использование природного газа как исходного сырья становится целесообразным, когда используется «stranded gas», т.е. находящиеся далеко от основных городов источники природного газа, которые нецелесообразно эксплуатировать с обычными газопроводами и технологией LNG.

Существуют большие запасы каменного угля, которые могут быть использованы в качестве источника топлива по мере истощения запасов нефти. Так как в мире каменный уголь имеется в огромном количестве, эта технология может быть временно использована, если обычная нефть подорожает. Сочетание газификации биомассы и синтеза Фишера—Тропша — это многообещающий способ производства возобновляемого или «зелёного» автомобильного топлива. Синтетическое топливо, произведённое из угля, конкурентоспособно при цене на нефть выше 40 дол. за барр. Капитальные вложения, которые при этом надо произвести, составляют от 7 до 9 млрд дол. за 80 тыс. барр. мощностей по производству синтетического топлива из угля. Для сравнения, аналогичные мощности по переработке нефти стоят около 2 млрд дол.[6]

В сентябре 2005 г. губернатор Эдвард Ренделл заявил о создании предприятия Waste Management and Processors Inc., использующее технологии, лицензированные у Shell и Sasol. Будет построена фабрика, использующая синтез Фишера—Тропша для переработки так называемого бросового углерода (остатков от угледобычи) в малосернистое дизельное топливо на участке около города Маханой Сити на северо-западе Филадельфии. Штат Пенсильвания взял на себя обязательство покупать значительный процент продукции завода и вместе с Департаментом энергетики США (DoE) предложил более 140 млн дол. налоговых льгот. Прочие добывающие уголь штаты также разрабатывают подобные планы. Губернатор штата Монтана Брайан Швейцер предложил построить завод, который будет использовать процесс Фишера—Тропша для превращения угольных запасов штата в топливо, чтобы уменьшить зависимость США от импорта нефти.

В начале 2006 г. в США рассматривались проекты строительства 9 заводов по непрямому сжижению угля суммарной мощностью 90౼250 тыс. барр. в день.

Китай планирует инвестировать 15 млрд дол. до 2010౼2015 гг. в строительство заводов по производству синтетического топлива из угля. Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) заявила, что суммарная мощность заводов по сжижению угля достигнет 16 млн т синтетического топлива в год, что составляет 5 % от потребления нефти в 2005 г. и 10 % импорта нефти.

В 2015 году Группа «ИНФРА», разработавшая и запатентовавшая новое поколение технологии производства жидкого синтетического топлива на базе процесса синтеза Фишера—Тропша из природного или попутного газа (GTL), биомассы и угля (XTL), ввела в эксплуатацию катализаторную фабрику. Производство мощностью 15 т в год производит запатентованный катализатор реакции синтеза Фишера—Тропша, разработанный специалистами компании. Задачей фабрики является производство катализатора для заводов GTL ИНФРА, а также разработка процессов производства новых модификаций катализатора в промышленных масштабах. В 2016 году компания ИНФРА спроектировала и построила модульный транспортабельный завод GTL (газ — в жидкость) по переработке природного и попутного газа в синтетическую нефть М100 в г. Уортон (Техас, США). В планы компании входят коммерческая эксплуатация завода и продажа синтетической нефти. По заказу нефтегазовой компании группа ИНФРА начала проектирование завода GTL, который планируется разместить в Ненецком автономном округе. Завод мощностью 20 тыс. нефтепродуктов в год будет производить зимнее дизельное топливо и высокооктановый бензин из природного газа Василковского газоконденсатного месторождения. Реализация плана строительства ГПЗ с использованием передовой технологии GTL компании ИНФРА позволит обеспечить рынок Ненецкого автономного округа высококачественным товарным топливом — дизелем и бензином — и значительно сократить расходы на закупку дорогого северного завоза. Разработка технико-экономического обоснования строительства была проведена в 2017 году, проектирование будет завершено в 2019 году.[7] (см. http://ru.infratechnology.com/info/).

Технологии переработки угля в жидкое топливо порождают множество вопросов со стороны экологов. Наиболее серьёзной является проблема выбросов углекислого газа. Последние работы Национальной лаборатории по возобновляемым источникам энергии США (National Renewable Energy Laboratory) показали, что в полном цикле выбросы парниковых газов для произведённых из каменного угля синтетических топлив примерно вдвое выше своего основанного на бензине эквивалента. Выбросы прочих загрязнителей также сильно увеличились, тем не менее многие из них могут быть собраны в процессе производства. Захоронение углерода было предложено в качестве способа уменьшения выбросов оксида углерода. Закачка CO2{\displaystyle CO_{2}} в нефтяные пласты позволит увеличить добычу нефти и увеличить срок службы месторождений на 20౼25 лет, однако использование данной технологии возможно лишь при устойчивых нефтяных ценах выше 50౼55 дол. за барр.[6] Важной проблемой при производстве синтетического топлива является и высокое потребление воды, уровень которого составляет от 5 до 7 галлонов на каждый галлон полученного топлива[6].

  1. ↑ DOE — Fossil Energy: auto created (неопр.) (недоступная ссылка). Дата обращения 17 февраля 2006. Архивировано 22 февраля 2013 года.
  2. Крылова А. Ю., Куликова М. В., Лапидус А. Л. Катализаторы синтеза Фишера-–Тропша для процессов получения жидких топлив из различного сырья // Химия твердого топлива. 2014. № 4. С. 18.
  3. А.К.Мановян. Технология переработки природных энергоносителей. — Москва: Химия, КолосС, 2004. — 456 с. — ISBN 5-98109-004-9, 5-9532-0219-97.
  4. ↑ vgl. Technology Review: Billig, aber schmutzig (Дёшево, но грязно), Декабрь 2006, Страница 44 ff.
  5. О.В.Крылов. Гетрогенный катализ. Учебное пособие для вузов.. — Москва: ИКЦ «Академкнига», 2004. — 679 с. — ISBN 5-94628-141-0.
  6. 1 2 3 Big Coal Tries to Recruit Military to Kindle a Market (неопр.). The Wall Street Journal (11 сентября 2007). Дата обращения 17 ноября 2007. Архивировано 9 февраля 2012 года.
  7. ↑ Ricci N., Whaley J. GTL: More Than Just a Pipe Dream? С. 14—17. (англ.) // Журнал «GEOExPRO» : журнал. — 2017. — Сентябрь (vol. 4 (вып. 14). — С. 72.

Синтетический бензин Википедия

Сравнение синтетического топлива и обычного дизельного топлива. Синтетическое топливо заметно чище из-за отсутствия серы и примесей

Синтетическое топливо — углеводородное топливо, отличающееся от обычного топлива процессом производства, то есть получаемое путём переработки исходного материала, который до переработки имел неподходящие для потребителя характеристики.

Как правило, этот термин относится к жидкому топливу, полученному из твердого (угля, опилок, сланцев) либо из газообразного топлива. Такие процессы, как, например, процесс Фишера — Тропша, используются государствами, не обладающими запасами жидкого топлива.

Определение термина «синтетическое топливо»[ | ]

Термин «синтетическое топливо» имеет несколько различных значений и может относится к различным видам топлива. «Международное энергетическое агентство» традиционно определяет «синтетическое топливо» как любое жидкое топливо, полученное из угля или природного газа. Энергетическая информационная ассоциация США в своём ежегодном отчёте за 2006 год определяет синтетическое топливо как топливо, полученное из угля, природного газа, биомассы или корма для животных путём химической конверсии в синтетическое масло и/или синтетические жидкие продукты. Многочисленные определения синтетического топлива включают топливо, произведённое из биомассы, а также из промышленныx и коммунальныx отходов. С одной стороны, «синтетическoe» означает, что топливо производится искусственно. В отличие от синтетического, обычное топливо получают разделением сырой нефти на отдельные фракции (перегонкой, ректификацией и т. д.) без химического модифицирования компонентов. Однако различные химические процессы также могут быть использованы и при производстве традиционного топлива. Понятие «синтетическое» может означать, с другой стороны, что топливо было произведено химическим синтезом, то есть получением соединения более высокого уровня из нескольких низших. Это определение относится, в частности, к топливам

Синтетическое топливо и сланцевая нефть

Не секрет, что в современном мире кровью мировой экономики является нефть, так называемое черное золото. На протяжении XX и XXI века именно нефть остается одним из наиболее важных для человечества полезных ископаемых на планете. На 2010 год нефть занимала ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе, на ее долю приходилось 33,6% в общем потреблении энергоресурсов. При этом нефть — это невозобновляемый ресурс, и разговоры о том, что рано или поздно ее запасы подойдут к концу, ведутся уже не один десяток лет.

По оценкам ученых, разведанных запасов нефти в мире хватит примерно на 40 лет, а неразведанных еще лет на 10-50. К примеру, в России по состоянию на 1 января 2012 года согласно официально обнародованной информации (до этого момента информация по запасам нефти и газа была засекреченной), объем извлекаемых запасов нефти категорий А/B/С1 составлял 17,8 миллиарда тонн, или 129,9 миллиардов бареллей (согласно расчету, при котором одна тонна экспортной нефти Urals составляет 7,3 барреля). Исходя из существующих объемов добычи, этих разведанных природных богатств нашей стране хватит на 35 лет.

При этом в чистом виде нефть практически не используется. Главная ценность заключается в продуктах ее переработки. Нефть — это источник получения жидкого топлива и масел, а также огромного количества важных для современной промышленности продуктов. Без топлива остановится не только мировая экономика, но и любая армия. Без горючего не поедут автомобили и танки, не взлетят в небо самолеты. При этом некоторые страны изначально лишены собственных запасов черного золота. Ярким примером таких стран в XX веке стали Германия и Япония, которые, обладая очень скудной ресурсной базой, развязали Вторую мировую войну, каждый день которой требовал огромного расхода топлива. В годы Второй мировой войны Германия в значительной степени, в отдельные годы до 50%, удовлетворяла свои потребности в топливе за счет производства жидкого топлива из угля. Выходом для нее стало использование синтетического топлива и масел. Аналогичным образом поступили в прошлом веке и в ЮАР, где предприятие Sasol Limited в годы Апартеида помогало южноафриканской экономике успешно работать под давлением международных санкций.

Синтетическое топливо

В 1920-е годы немецкие исследователи Франц Фишер и Ганс Тропшом, которые трудились в Институте кайзера Вильгельма, изобрели процесс, который получил название процесса Фишера — Тропша. Его принципиальным значением стал выпуск синтетических углеводородов для их использования в качестве синтетического топлива и смазочного масла, к примеру, из угля. Неудивительно, что данный процесс был изобретен в достаточно бедной нефтью, но в то же время богатой углем Германии. Он широко использовался для промышленного выпуска жидкого синтетического топлива. Германия и Япония в годы войны широко применяли этот альтернативный вид топлива. В Германии годовое производство синтетического топлива в 1944 году достигло примерно 6,5 миллиона тонн, или 124 000 баррелей в день. После завершения Второй мировой войны взятые в плен немецкие ученые продолжили работу в этой области. В частности, в США они участвовали в операции «Скрепка», работая в Бюро горной промышленности.

Начиная с середины 1930-х годов в Германии, США, СССР и других промышленно развитых государствах мира начали получать распространение технологии газификации конденсированных топлив в химико-технологических целях, в первую очередь для синтезирования разнообразных химических соединений, в том числе искусственных масел и жидкого топлива. В 1935 году в Германии и Англии из угля, воздуха и воды было изготовлено 835 тысяч тонн и 150 тысяч тонн синтетического бензина соответственно. А в 1936 году лично Адольф Гитлер дал в Германии старт новой госпрограмме, которая предусматривала выпуск синтетического топлива и масел.

Уже в следующем году Франц Фишер совместно с Гельмутом Пихлером (Ганс Тропш в 1931 году уехал из Германии в США, где спустя четыре года ушел из жизни) смогли разработать метод синтеза углеводородов при среднем давлении. В своем процессе немецкие ученые применили катализаторы на основе соединений железа, давление около 10 атмосфер и высокие температуры. Проводимые ими эксперименты имели огромное значение для развертывания в Германии многотоннажного химического выпуска углеводородов. В результате осуществления данного процесса в качестве основных продуктов получались парафины и бензин с высоким октановым числом. 13 августа 1938 года в Каринхалле — охотничьем поместье рейхсминистра авиации Германа Геринга — прошло совещание, на котором была принята программа развития топливного производства, которая получила условное обозначение «Каринхаллеплан». Выбор резиденции Геринга и его кандидатуры, как руководителя программы, был неслучайным, так как возглавляемое им Люфтваффе потребляло минимум треть производимого в Германии топлива. Помимо всего прочего данный план предусматривал существенное развитие выпуска синтетического моторного топлива и смазочных масел.

В 1939 году процесс Фишера — Тропша был запущен в рейхе в коммерческих масштабах применительно к бурому углю, месторождениями которого была особо богата средняя часть страны. Уже к началу 1941 году суммарный выпуск в фашистской Германии синтетического топлива догнал выпуск нефтяного топлива, а далее и превысил его. Помимо синтетического горючего в рейхе из генераторного газа синтезировали жирные кислоты, парафин, искусственные жиры, в том числе и пищевые. Так из одной тонны условного конденсированного топлива по методу Фишера — Тропша можно было получить 0,67 тонны метанола и 0,71 тонны аммиака, или же 1,14 тонны спиртов и альдегидов, в том числе и высших жирных спиртов (ВЖС), или же 0,26 тонны жидких углеводородов.

В конце Второй мировой войны более полугода с осени 1944 года, когда войска Красной Армии заняли нефтяные промыслы Плоешти (Румыния) — крупнейшего природного источника сырья для изготовления топлива, который контролировался Гитлером, и до мая 1945 года функцию моторного топлива в экономике Германии и армии выполняли искусственные жидкие топлива и генераторный газ. Можно сказать, что гитлеровская Германия была империей, которая строилась на твердом углеродсодержащем сырье (в первую очередь угле и в меньшей степени на обычной древесине), воде и воздухе. 100% обогащенной азотной кислоты, которая была необходима для выпуска всех военных взрывчатых веществ, 99% каучука и метанола и 85% моторного топлива синтезировались в Германии из этих сырьевых элементов.

Заводы газификации и гидрогенизации угля были основой немецкой экономики 1940-х годов. Среди всего прочего, синтетическое авиатопливо, которое производилось по методу Фишера — Тропша на 84,5% покрывало все потребности Luftwaffe в военные годы. В годы Второй мировой в фашистской Германии данный метод для синтеза дизельного топлива применялся на восьми заводах, которые давали примерно 600 тысяч тонн дизтоплива в год. При этом данный проект полностью финансировался государством. Аналогичные заводы немцы построили и в оккупированных ими странах, в частности в Польше (Освенцим), который продолжал работу до 1950-х годов включительно. После завершения войны все эти заводы на территории Германии были закрыты и частично вместе с технологиями вывезены из страны в счет репараций СССР и США.

Сланцевая нефть

Вторым источником для производства топлива, помимо угля, является сланцевая нефть, тема которой последние несколько лет не сходит со страниц мировой прессы. В современном мире одной из самых важных тенденций, наблюдаемой в нефтедобывающей отрасли, является уменьшение добычи легкой нефти и нефти средней плотности. Сокращение разведанных запасов нефти на планете вынуждает нефтяные компании работать с альтернативными источниками углеводородов и заниматься их поисками. Одним из таких источников, вместе с тяжелой нефтью и природными битумами, выступают горючие сланцы. Имеющиеся на планете запасы горючих сланцев на порядок превосходят запасы нефти. Основные их запасы сосредоточены на территории США — около 450 триллионов тонн (24,7 триллиона тонн сланцевой нефти). Существенные их запасы есть в Китае и Бразилии. Располагает обширными их запасами и Россия, где содержится около 7% мировых запасов. В США добыча сланцевой нефти началась еще в конце 40-х — начале 50-х годов прошлого века шахтным способом. По большей части добыча носила экспериментальный характер и осуществлялась в мизерных размерах.

На сегодняшний день в мире существует два основных способа получения нужного сырья из горючих сланцев. Первый из них подразумевает добычу сланцевой породы открытым или шахтным методом с последующей переработкой в специальных установках-реакторах, в которых сланцы подвержены пиролизу без доступа воздуха. В ходе этих операций из породы получают сланцевую смолу. Данный метод активно старались развивать и в Советском Союзе. Известны также подобные проекты по добыче сланцев на месторождении Ирати в Бразилии и в китайской провинции Фушунь. В целом же и в 40-е годы XX века, и сейчас метод добычи сланцев с последующей их переработкой остается довольно затратным способом, а себестоимость конечной продукции остается высокой. В ценах 2005 года себестоимость барреля такой нефти составляла на выходе 75-90 долларов.

Второй способ добычи сланцевой нефти предполагает ее добычу прямо из пласта. Именно этот метод получил развитие в США в последние несколько лет и позволил вести разговоры о «сланцевой революции» в нефтедобыче. Данный метод предусматривает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. При этом часто требуется проводить химический или термический разогрев пласта. Очевидно и то, что такой метод добычи значительно сложнее, а значит и дороже традиционного способа добычи вне зависимости от применяемых технологий и прогресса в научной сфере. Пока что себестоимость сланцевой нефти оказывается существенно выше традиционной нефти. По оценкам самих нефтедобывающих компаний, ее добыча остается рентабельной при минимальных ценах на нефть на мировом рынке выше 50-60 долларов за баррель. При этом оба способа имеют те или иные значительные недостатки.

К примеру, первый метод с открытой или шахтной добычей горючих сланцев и их последующей переработкой значительно сдерживается необходимостью утилизации огромных количеств углекислого газа — СО2, который образуется в процессе извлечения из него сланцевой смолы. Окончательно проблема утилизации углекислого газа все еще не решена, а его выбросы в земную атмосферу чреваты серьезными экологическими проблемами. В то же время при добыче сланцевой нефти непосредственно из пластов появляется друга проблема. Это высокие темпы падения дебита введенных в эксплуатацию скважин. На первоначальном этапе эксплуатации скважины, благодаря множественным гидроразрывам и горизонтальному закачиванию, характеризуются очень высоким дебитом. Однако после примерно 400 дней работы объемы добываемой продукции резко снижаются (до 80%). Для того чтобы компенсировать столь резкое падение и как-то выровнять профиль добычи, скважины на таких сланцевых месторождениях необходимо вводить в эксплуатацию поэтапно.

В то же время такие технологии, как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, позволили США нарастить добычу нефти более чем на 60% с 2010 года, доведя ее до 9 миллионов баррелей в день. В настоящее время одним из наиболее успешных примеров использования технологий добычи сланцевой нефти является месторождение Баккен (Bakken), находящееся на территории штатов Северная и Южная Дакота. Разработка именно этого месторождения сланцевой нефти породила своего рода эйфорию на рынке Северной Америки. Всего 5 лет назад добыча нефти на данном месторождении не превышала 60 тысяч баррелей в сутки, а в настоящее время составляет уже 500 тысяч баррелей. По мере осуществления здесь геологоразведки запасы нефти месторождения выросли со 150 миллионов до 11 миллиардов баррелей. Наряду с этим нефтеносным месторождением добыча сланцевой нефти в США ведется на месторождениях Bone Springs в Нью-Мексико, Eagle Ford в Техасе и Three Forks в Северной Дакоте.

Источники информации:
http://dom-en.ru/gkt11
http://vseonefti.ru/neft/slancevaya-neft.html
http://www.vestifinance.ru/articles/49084
Материалы из открытых источников

Синтетическое горючее – триумф высоких технологий — Статьи

Мы уже рассказывали нашим читателям о технологии GTL (газ в жидкость) по переработке природного и попутного газа в синтетическое топливо. Но это не единственная технология получения синтетической нефти. Сегодня мы расскажем более подробно о подобных технологиях, а также о том, какую роль в них играют высокоэффективные катализаторы.

Без нефтяного моторного топлива – бензина, керосина, дизельного топлива – современную цивилизацию представить себе просто невозможно. На нём работают двигатели автомобилей, самолётов, ракет. Однако запасы нефти в недрах земли ограничены, и ещё не так давно многие эксперты считали, что человечество неизбежно столкнётся со всеобщей нехваткой моторного горючего. Но оказалось, что впадать в отчаяние рано: закат нефтяной эры если и наступит, то очень не скоро. Разрабатываются новейшие технологии, которые позволят добывать не только легкодоступные углеводороды, но и трудноизвлекаемые запасы нефти и газа. Кроме того, есть серьёзная альтернатива: учёные разработали методы получения высококачественного моторного топлива из природного газа, угля и другого ненефтяного сырья.

Вспомним, что промышленная добыча нефти началась более 150 лет назад. За прошедшие с тех пор полтора века человечество уже израсходовало более половины запасов так называемой лёгкой нефти. Вначале нефть использовалась в качестве источника тепловой энергии, теперь это стало экономически невыгодно. С наступлением автомобильной эры продукты фракционирования нефти в основном применяются в качестве моторного топлива. Чем больше истощаются запасы нефтяных месторождений, тем рентабельней становится производство синтетической нефти.

Что можно получить из нефти

Нефть – это смесь углеводородов (алканов и циклоалканов). Простейший алкан – газ метан. Кроме метана нефть содержит и некоторые сернистые и азотистые примеси. Например, бензин – легкокипящая фракция нефти, содержащая короткоцепочечные углеводороды с 5–9 атомами. Это основной вид моторного топлива для легковых автомобилей и небольших самолётов. Керосины более вязкие и тяжёлые, чем бензин: они состоят из углеводородов с 10–16 атомами углерода. Керосин стал основным видом топлива для реактивных самолётов и ракетных двигателей. Газойль – более тяжёлая фракция, чем керосин. Дизельное топливо для двигателей, установленных на тепловозах, грузовиках, тракторах, содержит смесь фракций керосина и газойля. Истощение природных нефтяных месторождений вовсе не грозит человечеству тотальным дефицитом моторного топлива. Вещества, по химическому составу похожие на бензин, керосин или дизельное топливо, вполне можно получить из углеродного сырья ненефтяного происхождения. Химики решили эту задачу ещё в 1926 году, когда немецкие учёные Ф. Фишер и Г. Тропш открыли реакцию восстановления монооксида углерода (СО) при атмосферном давлении. Оказалось, что в присутствии катализаторов можно синтезировать в зависимости от соотношения водорода и монооксида углерода в газовой смеси жидкие и даже твёрдые углеводороды, по химическому составу близкие к продуктам фракционирования нефти. Смесь монооксида углерода и водорода, получившую название «синтез-газ», довольно легко получить из природного сырья: пропусканием водяного пара над углём (газификация угля) или конверсией природного газа (состоящего в основном из метана) водяным паром в присутствии металлических катализаторов. Синтез-газ образуется не только из угля и метана. Очень перспективны биотехнологические методы: термохимическая или ферментативная переработка отходов растительного сырья (биомассы) и конверсия газа, полученного путём разложения органических отходов, так называемого биогаза.

Горючее – из угля и газа

Во время Второй мировой войны Германия в значительной степени удовлетворяла свои нужды в топливе за счёт создания производственных мощностей для переработки угля в жидкое топливо. Южно-Африканская Республика с теми же целями создала предприятие Sasol Limited, которое во времена апартеида помогало экономике этого государства успешно функционировать, несмотря на международные санкции.

Технологии производства синтетической нефти из угля активно развиваются компанией Sasol в ЮАР. Метод химического сжижения угля к состоянию пиролизного топлива был использован ещё в Германии во время Великой Отечественной войны. Немецкая установка уже к концу войны производила 100 тыс. баррелей (0,1346 тыс. т) синтетической нефти в день. Использование угля для производства синтетической нефти целесообразно из-за близкого химического состава природного сырья. Содержание водорода в нефти составляет 15%, а в угле – 8%. При определённых температурных режимах и насыщении угля водородом уголь в значительном объёме переходит в жидкое состояние (процесс гидрогенизации). Гидрогенизация угля увеличивается при введении катализаторов: молибдена, железа, олова, никеля, алюминия и др. Предварительная газификация угля с введением катализатора позволяет выделять различные фракции синтетического топлива и использовать для дальнейшей переработки.

Sasol на своих производствах применяет две технологии: «уголь в жидкость» – CTL (coal-to-liquid) и «газ в жидкость» – GTL (gas-to-liquid). Sasol развивает производства синтетической нефти во многих странах мира, например, заявлено о строительстве заводов синтетической нефти в Китае, Австралии и США. Первый завод Sasol был построен в промышленном городе ЮАР Сасолбурге, первым заводом по производству синтетической нефти в промышленных масштабах стал Oryx GTL в Катаре в городе Рас-Лаффан, компания запустила в эксплуатацию завод Secunda CTL в ЮАР, участвовала в проектировании завода Escravos GTL в Нигерии совместно с Chevron.

Работы по получению бензина из бурого угля до войны велись и в Советском Союзе, но до промышленного производства дело не дошло. В послевоенные годы цены на нефть упали, и потребность в синтетическом бензине и других топливных углеводородах на какое-то время отпала. Теперь же в связи с уменьшением нефтяных запасов планеты исследования в этой области химии переживают своё «второе рождение».

В США производители такого топлива часто получают государственные субсидии, иногда такие компании производят «синтетическое топливо» путём смеси угля с биологическими отходами производства. Синтетическое дизельное топливо, получаемое в Катаре из натурального газа, отличается низким содержанием серы и поэтому оно смешивается с обычным дизельным топливом для уменьшения в такой смеси уровня серы, что необходимо для маркетирования и продажи такого топлива в тех штатах США, где существуют особенно высокие требования к качеству топлива (например, в Калифорнии).

Синтетическое жидкое топливо и газ из твёрдых горючих ископаемых производят сейчас в ограниченном масштабе. Дальнейшее расширение производства синтетического топлива сдерживается его высокой стоимостью, значительно превышающей стоимость топлива на основе нефти. Поэтому сейчас интенсивно ведётся поиск новых экономичных технических решений в области синтетического топлива. Поиск направлен на упрощение известных процессов, в частности, на снижение давления при ожижении угля с 300–700 атмосфер до 100 атмосфер и ниже, увеличение производительности газогенераторов для переработки угля и горючих сланцев и также разработку новых катализаторов синтеза метанола и бензина на его основе.

Весьма интересно, что ряд учёных считают, что у метанола хорошие перспективы заменить ископаемое топливо и биотопливо.

Наша справка

Экономика метанола – это гипотетическая энергетическая экономика будущего, при которой ископаемое топливо будет заменено метанолом. В 2005 году лауреат Нобелевской премии Джордж Ола опубликовал свою книгу Oil and Gas: The Methanol Economy, в которой обсудил шансы и возможности экономики метанола. В книге он рассказывает о перспективах синтеза метанола из углекислого газа (CO2) или метана.

Биотопливо – бразильский фактор

Питьевой спирт этанол может использоваться как топливо для ракетных двигателей и двигателей внутреннего сгорания прямо в чистом виде. Его недостаток – высокая гигроскопичность, потому он используется в смеси с классическими нефтяными жидкими топливами. Этанол получают в странах Латинской Америки из целлюлозосодержащей биомассы – сахарного тростника, например, и называют биотопливом.

Лидером в использовании биотоплива является Бразилия, обеспечивающая 40% своих потребностей в топливе за счёт спирта благодаря высоким урожаям сахарного тростника и низкой стоимости рабочей силы. Биотопливо формально не приводит к выбросам парникового газа: в атмосферу возвращается углекислый газ (CO2), изъятый из неё в ходе фотосинтеза.

Однако резкий рост производства биотоплива требует больших территорий для посева растений. Эти территории или расчищаются путём сжигания лесов, что приводит к огромным выбросам углекислого газа в атмосферу, или за счёт фуражных и пищевых культур , что приводит к росту цен на продовольствие.

Кроме того, выращивание сельскохозяйственных культур требует больших затрат энергии. Для многих культур коэффициент EROEI (отношение полученной энергии к потраченной) лишь немного превышает единицу или даже ниже её. Так, у кукурузы EROEI составляет всего 1,5.

Выгоднее всего получать биотопливо из сахарного тростника и пальмового масла. У сахарного тростника коэффициент EROEI составляет 8, у пальмового масла – 9.

Общее производство биотоплива (биоэтанола и биодизеля) в 2005 году составило около 40 млрд. литров.

В 2007 году японские учёные предложили производить биотопливо из морских водорослей.

По ориентировочным оценкам, мировые разведанные запасы нефти примерно равны запасам древесины на нашей планете, однако ресурсы нефти истощаются, в то время как в результате естественного прироста запасы древесины увеличиваются. Значительным резервом повышения ресурсов древесного сырья является увеличение выхода целевых продуктов из древесины. Переработка биомассы растительного сырья базируется в основном на сочетании химических и биохимических процессов. Гидролиз растительного сырья – наиболее перспективный метод химической переработки древесины, так как в сочетании с биотехнологическими процессами позволяет получать мономеры и синтетические смолы, топливо для двигателей внутреннего сгорания и разнообразные продукты для технических целей.

По мнению некоторых учёных, массовое использование двигателей на этаноле увеличит концентрацию озона в атмосфере, что может привести к росту количества респираторных заболеваний и астмы.

Синтетическая нефть – перспективы и технологии

Если сопоставить эти тенденции с тем фактом, что качественного природного угля на планете осталось не так уж много, то неудивительно, что первостепенное внимание учёных привлекает природный и попутный газ, огромное количество которого при нефтедобыче просто уходит в атмосферу. Производство синтетического жидкого топлива из природного газа очень выгодно экономически, поскольку газ трудно транспортировать: на его перевозку обычно затрачивается от 30 до 50% стоимости готового продукта. Превращение газа прямо на месторождении в жидкие компоненты значительно снизит объём капиталовложений, затрачиваемых на его переработку.

Существующие технологии позволяют перерабатывать природный газ в высококачественные бензин и дизельное топливо через стадию образования метанола. Производство по такой схеме довольно удобно, поскольку все реакции протекают в одном реакторе. Но эта цепочка химических превращений требует больших затрат энергии. В результате полученный синтетический бензин в 1,8–2,0 раза дороже «нефтяного».

Есть и более рентабельные схемы. Можно получать синтетический бензин не через стадию образования метанола, а из другого промежуточного вещества – диметилового эфира (ДМЭ). Это нетрудно сделать, увеличив долю окиси углерода в синтез-газе. Важно то, что ДМЭ можно использовать как экологически чистое топливо для двигателей внутреннего сгорания. Он хорош тем, что полностью укладывается в рамки самых жёстких европейских требований по содержанию твёрдых частиц в автомобильных выхлопах. По теплотворной способности ДМЭ уступает традиционному дизельному топливу – пропану и бутану, но его цетановое число (характеристика воспламеняемости) гораздо выше: для обычного дизельного топлива оно 40–55, а для ДМЭ – 55–60. Так что преимущество ДМЭ перед дизельным топливом при запуске холодного двигателя очевидно. Кроме того, для горения ДМЭ необходимо меньше кислорода, чем для горения дизельного топлива.

В присутствии специально разработанных катализаторов ДМЭ превращается в очень неплохой бензин с октановым числом 92. Вредных примесей в нём меньше, чем в нефтяном топливе. Такой синтетический бензин вполне конкурентоспособен даже на европейском рынке. Новый способ получения синтетического топлива намного экономичнее и эффективнее классического «метанольного». Российскими учёными из ряда институтов РАН созданы экспериментальные генераторы синтез-газа, представляющие собой немного модифицированный дизельный двигатель. На входе – природный газ метан, который в генераторе превращается в синтез-газ. Далее синтез-газ в присутствии специально разработанных катализаторов преобразуется в топливные углеводороды. Поворотом крана можно запустить производство необходимого конечного продукта и по желанию получить на выходе метанол, ДМЭ, смесь углеводородов, аналогичных дизельному топливу, синтетический бензин. Экономическую выгоду от промышленного внедрения такого процесса трудно переоценить.

Чем выше температура реакции превращения метана в синтез-газ, тем выше производительность реактора. Обычные технологии не могут справиться с задачей проведения реакции при высоких температурах. Тут на помощь приходят ракетные технологии. Одной из наиболее перспективных разработок последних лет можно назвать высокотемпературный генератор синтез-газа, созданный при участии Института нефтехимического синтеза РАН в Приморске на опытном полигоне ракетно-космической корпорации «Энергия». Генератор создан по образу и подобию ракетного двигателя, поэтому его оболочка устойчива к воздействию высоких температур. Полученный в реакторе синтез-газ последовательно преобразовывается по новой эффективной схеме, описанной выше, в ДМЭ и бензин.

Катализаторы творят чудеса

Мы уже рассказывали нашим читателям о катализаторах – веществах, которые сами не участвуют в химических реакциях, но ускоряют их. Катализаторы позволяют добиваться совершенно удивительных эффектов. Например – получать синтетическое топливо из углекислого газа. Углекислый газ (CO2) является соединением со стабильной молекулой, которая имеет слабую химическую активность. Для того чтобы сделать углекислый газ сырьём для производства синтетического топлива, нужно расщепить молекулу и получить молекулу угарного газа (CO), достаточно активного химического вещества, которое можно использовать для получения метана, метанола или других видов альтернативного топлива. Исследования, произведённые различными учёными, показали, что для расщепления молекул углекислого газа могут использоваться катализаторы на основе золотой фольги, но они малоэффективны. Помимо этого золотой катализатор воздействует и на молекулы воды, что приводит к появлению нежелательных побочных водородосодержащих соединений. Учёным из американского университета Брауна (Brown University) удалось успешно решить проблему, создав высокоэффективный катализатор на основе золотых наночастиц строго определённых размеров и формы.

Производя исследования работы золотых катализаторов, учёные обнаружили, что ключевую роль в каталитических процессах играют атомы золота, расположенные на краях острых золотых граней. Кроме этого, огромную роль в выборочном действии катализатора играла длина граней. Дальнейшие исследования привели учёных к созданию многогранных золотых наночастиц, размер которых составлял точно восемь нанометров. Катализатор с такими наночастицами показал 90%-ный уровень расщепления молекул углекислого газа на атом кислорода и молекулу угарного газа.

В лабораториях РН-ЦИР учёные ОАО «НК «Роснефть» успешно работают по исследованию эффективных способов получения синтетической нефти с применением современных катализаторов. 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *