Synthetic na gasolina: paglalarawan, mga katangian, pagganap, mga paraan ng produksyon

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Ang agham at pag-unlad ay nagbibigay-daan sa iyo na lumikha ng mga bagay na hindi pa nakikita, na hindi man lang naisip ng marami. Kunin, halimbawa, ang isang medyo bagong pag-unlad bilang sintetikong gasolina. Alam ng maraming tao na ang gasolina na ito ay nakuha sa pamamagitan ng distillation mula sa langis. Ngunit maaari rin itong i-synthesize mula sa karbon, kahoy, natural na gas. Ang produksyon ng synthetic na gasolina, bagama't hindi nito lubos na mapapalitan ang kumbensyonal na ruta ng produksyon, ay nararapat pa ring pag-aralan. Samakatuwid, isasaalang-alang ang kasaysayan nito, gayundin ang mga paraan para makuha ito.

Introduction

Mahirap isipin ang modernong sibilisasyon na walang gasolina ng motor - diesel, kerosene, gasolina. Ang mga kotse, eroplano, rocket, transportasyon ng tubig ay gumagana para sa kanila. Ngunit ang dami ng langis sa bituka ay limitado. Hindi pa matagal na ang nakalipas, pinaniniwalaan na ang sangkatauhan ay malapit nang hindi maiiwasang humarap sa kakulangan ng gasolina. Ngunit ito pala,hindi naman ganoon kalungkot. Binubuo ang mga bagong teknolohiya upang kunin ang mga reserbang mahirap mabawi, at lumilitaw ang mga alternatibong opsyon. Maaari din nating banggitin ang berdeng enerhiya at pagtaas ng kahusayan ng paggamit ng mapagkukunan (madaling pamahalaan ng mga modernong maliliit na kotse ang 4-6 litro ng gasolina bawat daang kilometro, bagaman sa simula ng ating milenyo ay nangangailangan sila ng mga 10). At ang mataas na kalidad na gasolina, tulad ng nangyari, ay maaaring makuha mula sa iba't ibang hilaw na materyales na hindi petrolyo.

Paano nagsimula ang lahat?

Kailangan nating magsimula sa mga kaganapang naganap mahigit 150 taon na ang nakalipas. Noon nagsimula ang komersyal na produksyon ng langis. Simula noon, naubos na ng sangkatauhan ang higit sa kalahati ng tinatawag na magaan na hilaw na materyales. Sa una, ang langis ay ginamit bilang isang mapagkukunan ng thermal energy. Sa ating panahon, ang pamamaraang ito ay hindi mabubuhay sa ekonomiya. Nang dumating ang panahon ng sasakyan, ang mga produkto ng fractionation ng langis ay naging laganap sa papel ng gasolina ng motor. Kasabay nito, mas maraming hilaw na materyales ang naubos, mas kumikita ang paghahanap ng alternatibo.

Ano ang langis? Ito ay pinaghalong hydrocarbons, at mas partikular, cycloalkanes. Ano sila? Ang pinakasimpleng alkane ay kilala sa marami bilang methane gas. Bilang karagdagan, mayroong nitrogenous at sulfurous impurities sa langis. At kung ito ay naproseso nang tama, maaari kang makakuha ng maraming iba't ibang mga materyales. Halimbawa, kunin ang kilalang gasolina. Ano ang kinakatawan niya? Sa katunayan, ito ay isang low-boiling oil fraction na nabuo ng short-chain hydrocarbons na may halagamga atomo mula lima hanggang siyam. Ang gasolina ay ang pangunahing gasolina para sa mga pampasaherong sasakyan pati na rin ang maliliit na sasakyang panghimpapawid. Ang susunod na naka-highlight na uri ay kerosene. Ito ay mas malapot at mabigat. Ito ay nabuo mula sa mga hydrocarbon kung saan mayroong mula 10 hanggang 16 na mga atomo. Ang kerosene ay ginagamit sa jet aircraft at mga makina. Ang isang mas mabigat na bahagi ay ang langis ng gas. Ginagamit ito sa diesel fuel, na pinaghalong kerosene.

Siyentipikong paghahanap para sa isang alternatibo

Bagaman ang mga pangunahing praksyon ay nakuha mula sa langis, lumabas na ang iba pang carbon raw na materyales ay maaari ding gamitin para sa layuning ito. Ang problemang ito ay nalutas ng mga chemist noon pang 1926. Pagkatapos ay natuklasan ng mga siyentipiko na sina Fischer at Tropsch ang pagbabawas ng reaksyon ng carbon monoxide sa ilalim ng atmospheric pressure. Napag-alaman na ang likido at solid na hydrocarbon ay maaaring mabuo mula sa isang halo ng gas sa pagkakaroon ng mga catalyst. Sa mga tuntunin ng kanilang kemikal na komposisyon, sila ay malapit sa mga produktong nakuha mula sa langis. Ang resulta ng pananaliksik sa kemikal ay tinawag na "synthesis gas". Ito ay naging medyo madali. Kaya't maaari itong ulitin sa bahay ng sinumang tao na hindi lumaktaw sa kimika at pisika sa paaralan. Nakuha ito sa pamamagitan ng pagpasa ng singaw ng tubig sa karbon (ito ang gasification nito) o sa pamamagitan ng pag-convert ng ordinaryong natural na gas (pangunahin itong binubuo ng methane). Sa pangalawang kaso, ginamit din ang mga metal catalyst. Dapat pansinin na ang synthesis gas ay maaaring malikha hindi lamang mula sa mitein at karbon. Ang isang promising na direksyon ay itinuturing na ngayon na trabaho sa enzymatic atthermochemical processing ng basura ng hilaw na materyales ng gulay. Hindi rin natin dapat kalimutan ang tungkol sa conversion ng biogas, iyon ay, volatile substance na nakuha mula sa decomposition ng organic waste.

Paano umunlad ang application?

Nazi Germany ay napakahusay sa bagay na ito. Noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig, nagkaroon siya ng malalaking problema sa mga tuntunin ng supply ng gasolina. Samakatuwid, ang mga buong complex ay nilikha na nagproseso ng karbon sa likidong gasolina. At ang sintetikong gasolina ng Third Reich ay gumawa ng makabuluhang kontribusyon, lubos na ipinagpaliban ang pagbagsak ng kakila-kilabot na estado na ito. Pagkatapos ay ginamit ang paraan ng chemical liquefaction ng karbon hanggang sa makuha ang pyrolysis fuel. Sa pagtatapos ng digmaan, nagawa ng Nazi Germany na maabot ang antas ng 100,000 bariles ng sintetikong langis kada araw. Sa mas karaniwang mga termino, ito ay higit sa 130 tonelada! Ang paggamit ng karbon ay kapaki-pakinabang dahil sa katulad na komposisyon ng kemikal. Kaya, sa loob nito ang nilalaman ng hydrogen ay 8%, habang sa langis ito ay 15%. Kung lumikha ka ng isang tiyak na rehimen ng temperatura at ibabad ang karbon na may hydrogen sa isang makabuluhang dami, pagkatapos ay mapupunta ito sa isang likidong estado. Ang prosesong ito ay tinatawag na hydrogenation. Bilang karagdagan, maaari itong mapabilis at tumaas sa dami kung ginagamit ang mga catalyst: bakal, lata, nikel, molibdenum, aluminyo at marami pang iba. Ginagawa nitong posible na ihiwalay ang iba't ibang fraction at gamitin ang mga ito para sa karagdagang pagproseso.

Ang synthetic na gasolina ay ginawa sa Germany ngayon. Pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, sumunod ang South Africa. PagkataposNagsimulang sumali ang China, Australia at United States. Dapat tandaan na mayroon din tayong potensyal para sa pag-unlad ng lugar na ito.

Tungkol sa pagbagsak at pagbangon

Sa Unyong Sobyet, bago pa man magsimula ang Ikalawang Digmaang Pandaigdig, may mga paghahanap para sa posibleng pagkuha ng gasolina mula sa brown coal. Ngunit, sayang, hindi posible na makakuha ng mga resulta na angkop para sa pang-industriyang produksyon. Matapos ang pagtatapos ng salungatan, bumagsak ang presyo ng langis, at kasama nito, nawala ang pangangailangan para sa sintetikong gasolina. Ngayon, dahil sa pagbaba ng mga reserbang langis, ang lugar na ito ay nakararanas ng muling pagsilang. Ang paggawa ng sintetikong gasolina ay nagiging mas at mas malawak, madalas na nakakatugon sa suporta mula sa estado. Halimbawa, sa Estados Unidos, ang mga tagagawa ng naturang mga gasolina ay maaaring umasa sa mga subsidyo ng gobyerno. Sa kabila ng lahat ng mga kinakailangan, ang mga likidong panggatong ay ginawa sa isang limitadong sukat. Ang katotohanan ay ang pagpapalawak ng mga umiiral na kapasidad ay limitado ng mataas na gastos, na makabuluhang lumampas sa kung ano ang nakuha mula sa maginoo na hilaw na materyales. Halimbawa, ang sintetikong gasolina sa Germany ay maaaring gawin mula sa tubig at carbon dioxide, ngunit sa loob lamang ng isang taon ay magkakaroon ito ng bagong kotse. At lahat dahil sa mataas na halaga ng pag-install. Ang pangunahing direksyon ng trabaho ay ang paghahanap para sa mga teknikal na solusyon sa ekonomiya. Halimbawa, bukas ang isyu ng pagbabawas ng presyon para sa pagkatunaw ng karbon. Ngayon ito ay kinakailangan upang lumikha ng 300-700 atmospheres, at ang paghahanap ay isinasagawa upang makamit ang isang halaga ng 100 at mas mababa. May kaugnayan din ang mga isyu ng pagtaas ng produktibidad ng mga generator, ang pagbuo ng mga bagong catalyst (mas mahusay). Oo, at hindi natin dapat kalimutan na walang napakaraming mataas na kalidad na natural na karbon. Samakatuwid, ito ay itinuturing na mas promising na makuha ito mula sa gas. Ano ang mga pagkakataon dito?

Gumawa mula sa natural gas

Ito ay totoo lalo na dahil sa mga kasalukuyang problema sa transportasyon. Kaya, kung magdadala ka ng natural na gas, kung gayon ang halaga nito ay magiging 30-50% ng halaga ng panghuling produkto. Samakatuwid, ang pagproseso nito kaagad malapit sa lugar ng pagkuha sa mataas na kalidad na gasolina at diesel na gasolina ay napaka-kaugnay. Naglalagay ito ng ilang mga kinakailangan para sa pagiging compact ng mga pag-install. Kung ang mga produkto ng pagtatapos ay nakuha sa pamamagitan ng yugto ng methanol, kung gayon ang ganitong proseso ay maginhawa dahil sa ang katunayan na ito ay nagaganap sa isang solong reaktor. Ngunit maraming enerhiya ang kinakailangan, kaya naman ang synthetic fuel ay dalawang beses na mas mahal kaysa sa langis. Ang isang alternatibo sa karaniwang pamamaraan na ito ay iminungkahi ng Institute of Petrochemical Synthesis ng Russian Academy of Sciences. Ito ay nagsasangkot ng pagtatrabaho sa isa pang intermediate - dimethyl ether. Hindi mahirap magtrabaho sa ganitong paraan kung ang proporsyon ng carbon monoxide sa nagresultang synthesis gas ay nadagdagan. Ang paggawa ng sintetikong gasolina sa kasong ito ay isang karagdagang at medyo environment friendly na gasolina. Lalo na ito ay nagpakita ng kanyang sarili nang maayos kapag nagsisimula ng malamig na mga makina dahil sa mataas na cetane number nito. At para sa produksyon ng gasolina, ang pagpipiliang ito ay hindi masama. Kaya, maaari kang gumawa ng gasolina na may octane rating na 92. Ang sintetikong gasolina mula sa natural na gas ay may mas kaunting mga nakakapinsalang impurities kaysa sa mga maaaring matagpuan sa mga gawa sa langis. Ang pag-install na iminungkahi ng Russian Academy of Sciences ay nag-aalok ng isang pamamaraan ng operasyon, ayon sa kung saan, mas mataas ang temperatura ng reaksyon, maspagganap.

Kaya mo ba ang lahat ng ito sa iyong sarili?

Sa kabila ng katotohanan na ang alternatibong enerhiya ay itinuturing na medyo batang agham, hindi isang problema na ulitin ang mga nagawa nito sa loob ng isang sambahayan. Samakatuwid, oo, posible na lumikha ng sintetikong gasolina gamit ang iyong sariling mga kamay. Bukod dito, dahil sa mga detalye ng mga kondisyon kung saan dapat umiral ang isa, posibleng umasa sa kahoy, karbon at biogas. Alin sa kanila ang bibigyan ng kagustuhan sa bahay - lahat ay nagpapasya para sa kanyang sarili.

Bilang pinakasimpleng, ang pinaka-nauugnay ay ang tanong kung paano kumuha ng synthetic na gasolina mula sa kahoy gamit ang iyong sariling mga kamay. Itinuturing ito ng marami bilang isang materyales sa gusali o hilaw na materyales para sa mga laruan. Ngunit ito ay nagkakahalaga ng pag-alala ng hindi bababa sa kahoy na alkohol, at nagiging malinaw na ang potensyal ay umiiral. Paano makakuha ng synthesis gas sa kasong ito? Kinakailangan na kumuha ng kahoy (o ang basura nito, kung ano ang eksaktong hindi mahalaga). Sa bahay, maaari kang gumawa ng isang aparato mula sa tatlong bahagi, ang bawat isa ay gagawa ng pag-andar nito. Sa una, kinakailangan upang matiyak ang kanilang pagpapatayo at pag-init sa temperatura na 250-300 degrees Celsius. Pagkatapos ay dumating ang pagliko ng pyrolysis. Dito dapat tumaas ang temperatura sa 700 degrees. At ang huling yugto ay pagbuo ng gas. Nagsisimula ito ng steam reform. Ang proseso ay nagaganap sa temperatura na 700-1000 degrees. Ang resulta ay isang napakadalisay na synthesis gas. Ang karagdagang interbensyon ay hindi kinakailangan. Susunod, gumagamit kami ng mga catalyst, at handa na ang synthetic na gasolina!

Gumawa mula sa karbon

At isa pang maliit na punto na hindi nabanggit dati - kapag nagtatrabaho sa bahay, ang mga pag-install, sigurado, ay magiging medyo malaki. Samakatuwid, hindi inirerekomenda na ilagay ang mga ito sa isang apartment. Ngunit ang paggawa ng mga ito sa sarili mong tahanan o malapit dito ay isang tunay na bagay.

Ang synthetic na gasolina ay maaaring makuha mula sa karbon sa pamamagitan ng impluwensya ng singaw. Ang gasification nito ay ang pinakamadali at pinaka-magagawang paraan para sa mga kondisyon ng tahanan. Kaya simulan na natin. Sa una, para sa higit na kahusayan at pagtaas ng bilis ng proseso, ang karbon ay dapat durugin. Pagkatapos ito ay puspos ng hydrogen. Pagkatapos ay kinakailangan na lumikha ng isang temperatura na 400-500 degrees Celsius at isang presyon ng 50-300 kg/cm2. At naghihintay kami para sa sandali ng paglipat sa likidong estado. Kung walang solvent na ginagamit, 5-8% lamang ng kabuuang masa ng karbon ang magiging ganito. Pagkatapos ay dumating ang turn ng catalysts. Angkop para sa karbon: molibdenum, nikel, kob alt, lata, aluminyo, bakal, pati na rin ang kanilang mga compound. Ang anumang uri ng hilaw na materyal ay maaaring gamitin para sa gasification. Kayumanggi, bato - lahat ay gagawin. Bagama't ang kalidad nito ay nakakaapekto sa kahusayan ng conversion. Noong nakaraan, ang pagtatalaga ng halaga ng carbon ay ibinigay at ang figure ay tinatawag na 8%. Ito ay hindi ganap na totoo. Depende sa tatak at kalidad, ang halaga ay maaaring mula 4% hanggang 8%. At para sa minimum na pagiging angkop ng kasunod na pagproseso at paghihiwalay ng gasolina, kinakailangan upang makamit ang isang halaga ng 11% (mas mahusay kaysa sa 15%). Sa una, hindi ang katotohanan na ang lahat ay gagana. Lalo na kung nilaktawan mo ang mga aralin sa pisika atkimika. Gayunpaman, ang synthetic na gasolina mula sa karbon ay maaaring matagumpay na magawa at magamit.

Paggawa gamit ang biogas

Ito ay medyo hindi pangkaraniwan at labis na diskarte, ngunit ito ay gumagana. Ang kagandahan nito ay nasa katotohanan din na bilang isang gasolina ito ay may mas malawak na aplikasyon kaysa sa sintetikong gasolina lamang. Totoo, ito ay tumatagal ng maraming espasyo. Kaya, halimbawa, ang isang metro kubiko ng biogas ay katumbas ng 0.6 litro ng gasolina. Kung gagamitin mo ito hindi sa isang naka-compress na estado, pagkatapos ay kahit na dalhin ito sa eyeballs sa isang trak, hindi ka makakapagmaneho ng higit sa isang daan o dalawang kilometro. Samakatuwid, kung paano i-synthesize ang nais na gasolina mula dito? Ito ay posible dahil sa katotohanan na, sa katunayan, ito ay mitein na may maliliit na dumi. Iyan ang praktikal na kailangan mo. Ang synthesis, gayunpaman, ay may problema. Pagkatapos ng lahat, isang bagay na bago at sa parehong oras simple ay hindi naimbento dito. Iyon ay, kailangan nating magtrabaho sa paglikha ng synthesis gas, at mula dito upang matiyak ang pagbuo ng gasolina. Ginagawa ito (ayon sa pinakakaraniwang pamamaraan) sa pamamagitan ng methanol. Kahit na maaari kang magtrabaho sa pamamagitan ng dimethyl ether. Pagdating sa methanol, dapat mong laging tandaan na ito ay lubhang mapanganib. Ang sitwasyon ay kumplikado sa pamamagitan ng katotohanan na mayroon itong amoy ng alkohol, at ang kumukulo na punto ay 65 degrees Celsius. Sa pangkalahatan, ang pagtatrabaho sa fuel synthesis ay hindi isang laro ng bata. Samakatuwid, hindi magiging kalabisan ang pag-aaral ng kimika at pisika kung hindi makukuha ang kaalamang ito. Sa madaling salita, ang synthetic na gasolina ay nakukuha sa pamamagitan ng distillation ng gas at isang condenser. Ang pamamaraang ito ay hindi mabilis, ngunit kung mayroong isang mahusay na teoretikal na background, hindi ito mahirap. Ngunit walang kaalaman imposibleng magtrabahoinirerekomenda. Pagkatapos ng lahat, ang purong methanol ay ang pinakamataas na gasolina ng oktano, at samakatuwid ay mapanganib. At hindi ito "digest" ng makina ng isang ordinaryong kotse - hindi ito idinisenyo para dito.

Konklusyon

Ganyan kumuha ng synthetic fuel. Dapat tandaan na ang mga ito ay hindi mga laruan, ngunit isang aktibidad na nasusunog. Samakatuwid, nang walang wastong teoretikal na paghahanda, ang isa ay hindi dapat makisali sa ganoong bagay. Pagkatapos ng lahat, ito ay isang direktang paglabag sa mga panuntunan sa kaligtasan. At sila, dapat tandaan, ay laging nakasulat sa dugo.