Диметиловый эфир (ДМЭ)

Как можно получить дизельное топливо и бензин из угля. Способы переработки угольного сырья в жидкое топливо. Почему это нельзя сделать в домашних условиях.

Процесс получения[править | править код]

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

C + H 2 O → C O + H 2 {displaystyle {mathsf {C+H_{2}Orightarrow CO+H_{2}}}} {mathsf  {C+H_{2}Orightarrow 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:

C O + 2 H 2 → – C H 2 – + H 2 O {displaystyle {mathsf {CO+2H_{2}rightarrow {text{-}}CH_{2}{text{-}}+H_{2}O}}} {mathsf  {CO+2H_{2}rightarrow {text{-}}CH_{2}{text{-}}+H_{2}O}} 2 C O + H 2 → – C H 2 – + C O 2 {displaystyle {mathsf {2CO+H_{2}rightarrow {text{-}}CH_{2}{text{-}}+CO_{2}}}} {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.

Варианты самодельного бензина

Производство топлива для транспортных средств — процесс сложный и высокотехнологичный, требующий больших затрат, начиная от добычи нефти до ее переработки и получения конечного продукта. Но из-за постоянного роста цен на горючее и стремления удешевить содержание своего автомобиля народные умельцы изыскивают возможность произвести продукт, альтернативу топливу, которое с помощью различных устройств умудряются получить. Используя в качестве одного из компонентов различные виды сырья и материалов, производят следующие виды топлива:

  1. Метанол или метиловый спирт. Этот продукт получается при соединении газа пропан-бутан и водяного пара.
  2. Этанол. При производстве этанола применяют сельскохозяйственные культуры (кукуруза, просо и пр.).
  3. Биодизельное. Производят с применением растительного масла и животных жиров.
  4. Бензин. Для производства конечного продукта применяют старые автошины, отходы резины и резинотехнических изделий.
  5. Бензин. Производят кустарным способом из сырой нефти.
  6. Бензин. Путем термической обработки угля.
  7. Топливо. Методом газификации.
  8. Бензин. Производят путем переработки бытового мусора, бытовых отходов, пластика и пр.

И все же, как сделать бензин в домашних условиях, необходимо рассмотреть эти способы.

Создание биодизельного топлива дома

Бензин на угле. челябинские конструкторы научились синтезировать топливо

Прежде всего важно изначально понять различие того же масла и самого биодизельного топлива. Растительное масло (SVO), отходы растительного масла (WVO) и подобные жиры животного происхождения естественно способны питать дизельный двигатель, но они не являются как таковым биодизельным топливом

В первом варианте без доработок самого двигателя не обойтись. Как минимум потребуется система грубой и тонкой фильтрации отходов растительного масла. Вариант не очень хороший для мотора.

Предпочтительнее изготовление данного биодизеля из SVO или из WVO масел. Процесс является более сложным и включает в себя «расщепление» химической структуры жиров или масел с использованием метанола и щелочи

Важно принять необходимые меры предосторожности, так как и метанол и щелочь являются токсичными веществами

Процесс изготовления биодизельного топлива из SVO, в самых основных чертах.

-Нагревание масла;

-Добавление определенного количества смешанных ингредиентов метанола и щелочи, они облегчат химический процесс, известный как переэтерификация;

-Результатом этого процесса станет как-раз то, что в конечном итоге выйдет (получится) два продукта, а именно: биодизель и глицерин, который отделиться и осядет на дно данной смеси;

-Заключительный этап — сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода сама по-себе приводит к развитию микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, которые вызывают в дальнейшем коррозию металлических деталей.

Хранить не более 3 месяцев.

Определение термина синтетическое топливо код

Термин «синтетическое топливо» имеет несколько различных значений и может включать в себя различные виды топлива. Традиционное определение, установленное «Международным энергетическим агентством», определяет «синтетическое топливо» как любое жидкое топливо, полученное из угля или природного газа. Энергетическая информационная ассоциация США определяет синтетическое топливо в своем ежегодном отчете за 2006 год как топливо, полученное из угля, природного газа, биомассы или корма для животных путем химической конверсии в синтетическое масло и / или синтетические жидкие продукты. Многочисленные определения синтетического топлива включают топливо, произведенное из биомассы, а также из промышленныx и коммунальныx отходов.
С одной стороны, «синтетическoe» означает, что топливо производится искусственно. В отличие от синтетического обычное топливо обычно получают разделением сырой нефти на отдельные фракции (перегонка, ректификация и т. д.) без химического модифицирования компонентов. Однако различные химические процессы также могут быть использованы при производстве и традиционного топлива. Под понятием «синтетическое» можно подчеркнуть, с другой стороны, что топливо было произведено химическими процессами синтеза то есть производством соединений более высокого уровня из нескольких низших соединений. Это определение относится, в частности, к топливам XtL, в которых сырье сначала разлагается в синтез-газ низших соединений (H 2, CO и т. д.) с целью получения высших углеводородов (синтез Фишера-Тропша ). Однако, даже с обычными видами топлива химические процессы могут быть частью производственного процесса. Например, углеводороды со слишком длинной углеродной цепью путем так называемого крекинга могут быть разбиты на продукты с более короткой цепью, такие как те, которые содержатся в бензине или дизельном топливе. В результате, в зависимости от определения, может оказаться невозможным четко отличить традиционное от синтетического топлива. Хотя точного определения не существует термин «синтетическое топливо» обычно ограничен топливом XtL.
Разница между синтетическим и альтернативным топливом заключается в методике применения топлива. То есть альтернативное топливо может требовать более серьезной модификации двигателя или топливной системы или даже использования двигателя нетрадиционного типа (например парового).

Тревоги и заботы экологов

Основной причиной ухудшающейся с каждым годом экологической ситуации в нашей стране, особенно в городах, – непрерывный рост численности автомобильного парка. В России насчитывается свыше 30 млн. автомобилей, из которых на долю грузовиков и автобусов приходится около 5,5…6 млн. единиц. Их функционирование вызывает загрязнение воздуха до 95%, почти половину издаваемого шума и вредное воздействие на климат – около 70%. Ежегодно на россиян обрушивается свыше 12,5 млн. т токсичных веществ, изрыгаемых выхлопными трубами автомобилей. Экологи не зря бьют тревогу. В выбросах загрязняющих веществ в атмосферу всеми техногенными источниками доля автотранспорта достигает в среднем 43%, парниковых газов – порядка 10%, в массе промышленных отходов – 2%, в сбросах вредных веществ со сточными водами – около 3%, в потреблении озоноразрушающих веществ – около 5%. Наконец, доля автотранспорта в шумовом воздействии на население городов составляет 85…95%. В некоторых российских мегаполисах загрязнение воздушного бассейна достигло критического уровня и является основной причиной высокой заболеваемости, низкой продолжительности жизни и деградации окружающей природы. Не случайно проблема загрязнения атмосферы приобрела серьезную социальную и политическую окраску. Прямой ежегодный ущерб от работы автотранспортного комплекса России составляет свыше $4 млрд. или около 2% валового национального продукта государства. Факты неутешительные.

Варианты установки топливных баков на раме автомобиля

Что такое метанол и как его изготовить?

Чтобы произвести метанол, необходимо изготовить самодельный перегонный аппарат для смешения бытового газа и обыкновенной питьевой воды и ряда последующих операций.

Технология работы аппарата, сделанного кустарным способом, для производства метанола из воды и газа пропан-бутан заключается в изменении химического состава этих элементов под действием высокого давления и температуры. Где периодически охлаждаясь и изменяясь, взаимодействуя с катализатором, они переходят в состояние синтетического газа и после очередной термической обработки — в метанол.

Твердое и газообразное топливоправить править код

В некоторых странах третьего мира дрова и древесный уголь до сих пор являются основным топливом, доступным населению для отопления и приготовления пищи (так живёт около половины мирового населения) . Это во многих случаях приводит к вырубке лесомассивов, что в свою очередь приводит к опустыниванию и эрозии почвы. Одним из способов уменьшения зависимости населения от источников древесины является внедрение технологии брикетирования отходов сельского хозяйства или бытового мусора в топливные брикеты. Такие брикеты получают прессованием кашицы, полученной смешиванием отходов с водой на несложном рычажном прессе с последующей сушкой. Такая технология, однако, очень трудоемка и предполагает наличие источника дешевой рабочей силы. Менее примитивным вариантом получения брикетов является использование для этого гидравлических прессовальных машин.

Некоторые газообразные топлива можно считать вариантами синтетического топлива, хотя такое определение может быть спорным, поскольку двигатели, использующие такое топливо, нуждаются в серьёзной модификации. Одним из широко обсуждаемых вариантов уменьшения вклада автотранспортных средств в накопление углекислоты в атмосфере считается использование водорода в качестве топлива. Водородные двигатели не загрязняют окружающую среду и выделяют только водяной пар. В водородно-кислородных топливных элементах используется водород для непосредственного преобразования энергии химической реакции в электрическую. Поскольку водород получают либо методами, требующими большого расхода электроэнергии, либо окислением углеводородных топлив, экологические и, тем более, экономические преимущества такого топлива весьма спорны.

Полная статья Водородная энергетика.

Диметиловый эфирправить | править код

Диметиловый эфир получают дегидратацией метанола при 300—400 °C и 2—3 МПа в присутствии гетерогенных катализаторов — алюмосиликатов. Степень превращения метанола в диметиловый эфир — 60 %, в цеолиты — почти 100 %. Диметиловый эфир — экологически чистое топливо без содержания серы, а выброс оксидов азота в выхлопных газах — на 90 % меньше, чем у бензина. Цетановое число диметилового дизеля более 55, при том что у классического нефтяного — от 38 до 53. Применение диметилового эфира не требует специальных фильтров, но необходима переделка систем питания (установка газобаллонного оборудования, корректировка смесеобразования) и зажигания двигателя. Без переделки возможно применение на автомобилях с LPG-двигателями при 30 % содержании метанола в топливе.

Теплота сгорания ДМЭ около 30 МДж/кг, у классических нефтяных топлив — около 42 МДж/кг. Одна из особенностей применения ДМЭ — его более высокая окисляющая способность (благодаря содержанию кислорода), чем у классического топлива.

В июле 2006 года Национальная Комиссия Развития и Реформ (NDRC) (Китай) приняла стандарт использования диметилового эфира в качестве топлива. Китайское правительство будет поддерживать развитие диметилового эфира, как возможную альтернативу дизельному топливу. В ближайшие 5 лет Китай планирует производить 5-10 млн тонн диметилового эфира в год.

Автомобили с двигателями, работающими на диметиловом эфире, разрабатывают KAMAZ, Volvo, Nissan и китайская компания Shanghai Automotive.

Как сделать бензина из газа

Для производства бензина из газа используют оборудование, сделанное кустарным способом, но компактное, небольших размеров и малого веса, изготовленное из металла или нержавейки. Принцип работы оборудования заключается в следующем:

  1. Газ пропан-бутан и вода заполняют сосуд-смеситель, где происходит нагрев и смешение паров воды с газом. Температура внутри смесителя составляет +100…+120ºС.
  2. Смешанный газ подают в герметичную емкость Р1 (реактор), который заполнен катализатором (стружка из никеля — 25% и алюминия — 75%), где под воздействием температуры (+500ºС и выше) образуется синтетический газ.
  3. Из емкости Р1 синтетический газ подают в холодильник, где охлаждают до +30…+40ºС.
  4. Синтетический газ под давлением подают в герметическую емкость Р2 с катализатором (стружка меди — 80% и цинка -20%), где образуются пары синтетического бензина. При этом температура в емкости Р2 не должна быть выше 270ºС.
  5. Из емкости Р2 пары синтетического горючего подают в холодильную камеру, где он, охлаждаясь, конденсируется.
  6. Конденсат синтетического бензина и газ, не растворившийся в воде, из холодильной камеры поступают в конденсатор, откуда сливают синтетический продукт, а газ отправляют на повторную переработку.

Технология производства бензина из отходов

В качестве сырья для пиролиза применяют любой пластик, бумагу, другой горючий мусор. Полимеры, получаемые из нефти и газа, при разложении образуют вязкую массу, похожую на мазут. Метод производства бензина из мусора основан на способности молекул расщепляться в определенных условиях. При возгонке и конденсации мягкую субстанцию разделяют на фракции:

  • масла, состоящие из длинных молекул;
  • бензин – жидкую смесь летучих углеводородов.

Для переработки мусора используют пиролизные печи или специальный аппарат, предназначенный для перегонки нефтепродуктов. Термическое разложение органических соединений, горючего неорганического мусора происходит в вакуумных установках без доступа кислорода.

Химический процесс преобразования углеводородов проходит поэтапно:

  1. Вторичный пластик помещают в герметичную емкость.
  2. При нагреве полимеров до температуры испарения образуется газ.
  3. Поступая в возвратный холодильник (охлаждаемую трубку), газовая смесь конденсируется, преобразуется в жидкое агрегатное состояние.
  4. Осуществляют сбор конденсата в специальный контейнер.
  5. Жидкость очищают от парафинов, осушают, удаляя избыточную влагу.
  6. Готовое топливо улучшают присадками, повышающими октановое число.

За рубежом установки по переработке полимеров очень популярны. С минимальными затратами на них получают достойное топливо. Мазутные отходы утилизируют сжиганием в технологичных печах, оснащенных системой фильтрации, получают горячую воду, подогревают теплоноситель в системе отопления.

Советуем почитать: Перереработка и утилизация топлива

Примечания[править | править код]

  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.

Оглянитесь вокруг: что можно сделать из нефти

Очень многие из окружающих нас предметов в большей или меньшей степени состоит из нефти. Одежда, зубная щетка, телевизор, электрический чайник, светильник, посуда, игрушки, и многие другие предметы, которые мы используем в быту состоят из пластмассы, а, следовательно, являются результатом деятельности химической промышленности с применением нефти.

На протяжении тысячелетий люди изучали природные ископаемые и пытались извлекать из них полезные качества. Исследовав структуру нефти, химики выяснили, что можно из нее можно делать много полезных продуктов, и теперь быт человека окружает множество предметов, вещей и средств, которые изготовлены именно из черного золота. Под определенным давлением и температурой происходит удаление из нефти различных ненужных примесей и создаются чистые нефтепродукты.

Предметы из нефти, которые нас окружают:

  • Топливо;
  • Пластмасса;
  • Полиэтилен и пластик;
  • Синтетика;
  • Косметические средства;
  • Медицинские препараты;
  • Предметы быта и обихода.

Практически невозможно перечислить все продукты, которые производятся на основе нефти. Общее количество можно определить цифрой в пределах 6000 таких изделий.

Основные преимущества

Древесный уголь получают методом пиролиза, сырьем для котoрого выступает древесина. В процессе пиролиза древесину в бескислородной среде нагревают до высоких температур. Готовый продукт поставляется на предприятия и на полки магазина для массового потребления. Он продается расфасованном виде и используется в быту для замены дров при готовке на мангале или в качестве топлива для биокамина.

Бензин на угле. челябинские конструкторы научились синтезировать топливоПокупаем готовый древесный уголь в магазине

К преимуществам продукта относятся:

  • отсутствие в его составе вредных веществ (серы, фосфора);
  • практически полное отсутствие выбросов в атмосферу: именно поэтому использовать топливо можно в декоративных каминах без дымохода;
  • полное сгорание: не образуется большого количества золы;
  • высокая теплотворность;
  • возобновляемость: растительное сырье восстановимо в природе.
Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...