Benzina sintetike: përshkrimi, karakteristikat, performanca, metodat e prodhimit

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Shkenca dhe përparimi ju lejojnë të krijoni gjëra që nuk janë parë kurrë më parë, të cilat shumë nuk mund t'i mendonin. Merrni, për shembull, një zhvillim të tillë relativisht të ri si benzina sintetike. Shumë njerëz e dinë se kjo lëndë djegëse merret nga distilimi nga nafta. Por mund të sintetizohet edhe nga qymyri, druri, gazi natyror. Prodhimi i benzinës sintetike, megjithëse nuk mund të zëvendësojë plotësisht rrugën konvencionale të prodhimit, megjithatë meriton të studiohet. Prandaj, do të shqyrtohet historia e tij, si dhe mënyrat për ta marrë atë.

Hyrje

Është e vështirë të imagjinohet qytetërimi modern pa karburant motorik - naftë, vajguri, benzinë. Për ta punojnë makina, avionë, raketa, transport ujor. Por sasia e vajit në zorrët është e kufizuar. Jo shumë kohë më parë, besohej se njerëzimi së shpejti do të përballej në mënyrë të pashmangshme me mungesën e karburantit. Por doli,nuk është edhe aq e trishtueshme. Teknologjitë e reja po zhvillohen për të nxjerrë rezerva të vështira për t'u rikuperuar dhe po shfaqen opsione alternative. Mund të përmendim gjithashtu energjinë e gjelbër dhe rritjen e efikasitetit të përdorimit të burimeve (makinat e vogla moderne menaxhojnë lehtësisht 4-6 litra karburant për njëqind kilometra, megjithëse në fillim të mijëvjeçarit tonë ata kërkonin rreth 10). Dhe karburanti me cilësi të lartë, siç doli, mund të merret nga lëndë të para të ndryshme jo të naftës.

Si filloi gjithçka?

Ne duhet të fillojmë me ngjarje që ndodhën më shumë se 150 vjet më parë. Pikërisht atëherë filloi prodhimi tregtar i naftës. Që atëherë, njerëzimi ka përdorur më shumë se gjysmën e të ashtuquajturave lëndë të para të lehta. Fillimisht, nafta u përdor si burim i energjisë termike. Në kohën tonë, kjo qasje nuk është ekonomikisht e qëndrueshme. Kur erdhi epoka e automobilave, produktet e fraksionimit të naftës u përhapën gjerësisht në rolin e karburantit motorik. Në të njëjtën kohë, sa më shumë lëndë të para varfëroheshin, aq më fitimprurëse bëhej kërkimi i një alternative.

Çfarë është vaji? Kjo është një përzierje e hidrokarbureve, dhe më konkretisht, cikloalkaneve. Cilat janë ato? Alkani më i thjeshtë është i njohur për shumë njerëz si gazi metan. Përveç kësaj, ka papastërti azotike dhe sulfurore në vaj. Dhe nëse përpunohet siç duhet, atëherë mund të merrni shumë materiale të ndryshme. Për shembull, merrni benzinën e njohur. Çfarë përfaqëson ai? Në fakt, ky është një fraksion vaji me valë të ulët të formuar nga hidrokarbure me zinxhir të shkurtër me një sasiatome nga pesë në nëntë. Benzina është karburanti kryesor për makinat e pasagjerëve, si dhe për avionët e vegjël. Lloji tjetër i theksuar është vajguri. Është më viskoz dhe i rëndë. Formohet nga hidrokarburet në të cilat ka nga 10 deri në 16 atome. Vajguri përdoret në avionë reaktivë dhe motorë. Një pjesë edhe më e rëndë është gazi. Përdoret në karburantin dizel, i cili është një përzierje me vajgurin.

Kërkim shkencor për një alternativë

Megjithëse fraksionet kryesore përftohen nga nafta, rezultoi se për këtë qëllim mund të përdoren edhe lëndë të tjera të para të karbonit. Ky problem u zgjidh nga kimistët që në vitin 1926. Pastaj shkencëtarët Fischer dhe Tropsch zbuluan reaksionin e reduktimit të monoksidit të karbonit nën presionin atmosferik. U zbulua se hidrokarburet e lëngëta dhe të ngurta mund të formohen nga një përzierje gazi në prani të katalizatorëve. Për nga përbërja kimike, ato ishin afër produkteve të marra nga nafta. Rezultati i hulumtimit kimik u quajt "gaz sintezë". Doli mjaft e lehtë. Aq sa mund të përsëritet në shtëpi nga çdo person që nuk ka anashkaluar kiminë dhe fizikën në shkollë. Përftohej duke kaluar avujt e ujit mbi qymyrin (ky është gazifikimi i tij) ose duke shndërruar gazin natyror të zakonshëm (përbëhet kryesisht nga metani). Në rastin e dytë, u përdorën gjithashtu katalizatorë metalikë. Duhet të theksohet se gazi sintetik mund të krijohet jo vetëm nga metani dhe qymyri. Një drejtim premtues tani konsiderohet të jetë puna në enzimatike dhepërpunimi termokimik i mbetjeve të lëndëve të para bimore. Gjithashtu nuk duhet të harrojmë për shndërrimin e biogazit, domethënë substancave të paqëndrueshme të marra nga dekompozimi i mbetjeve organike.

Si ka evoluar aplikacioni?

Gjermania naziste shkëlqeu në këtë drejtim. Gjatë Luftës së Dytë Botërore, ajo pati probleme të konsiderueshme për sa i përket furnizimit me karburant. Prandaj, u krijuan komplekse të tëra që përpunonin qymyrin në lëndë djegëse të lëngshme. Dhe benzina sintetike e Rajhut të Tretë dha kontributin e saj të rëndësishëm, duke shtyrë mjaft fuqishëm rënien e këtij shteti të tmerrshëm. Më pas është përdorur metoda e lëngëzimit kimik të qymyrit derisa të merret lënda djegëse e pirolizës. Deri në fund të luftës, Gjermania naziste arriti të arrijë nivelin e 100,000 fuçive naftë sintetike në ditë. Në terma më të zakonshëm, kjo është më shumë se 130 tonë! Përdorimi i qymyrit është i përshtatshëm për shkak të përbërjes kimike të ngjashme. Pra, në të përmbajtja e hidrogjenit është 8%, ndërsa në vaj është 15%. Nëse krijoni një regjim të caktuar të temperaturës dhe ngopni qymyrin me hidrogjen në një vëllim të konsiderueshëm, atëherë ai do të shkojë në një gjendje të lëngshme. Ky proces quhet hidrogjenim. Përveç kësaj, mund të përshpejtohet dhe rritet në vëllim nëse përdoren katalizatorë: hekur, kallaj, nikel, molibden, alumin dhe shumë të tjerë. E gjithë kjo bën të mundur izolimin e fraksioneve të ndryshme dhe përdorimin e tyre për përpunim të mëtejshëm.

Benzina sintetike prodhohet tani në Gjermani. Pas Luftës së Dytë Botërore, Afrika e Jugut ndoqi shembullin. PastajKina, Australia dhe Shtetet e Bashkuara filluan të bashkohen. Duhet theksuar se edhe ne kemi potencial për zhvillimin e kësaj zone.

Rreth rënies dhe ngritjes

Në Bashkimin Sovjetik, edhe para fillimit të Luftës së Dytë Botërore, kishte kërkime për një nxjerrje të mundshme të benzinës nga qymyri i murrmë. Por, mjerisht, nuk ishte e mundur të merreshin rezultate të përshtatshme për prodhimin industrial. Pas përfundimit të konfliktit, çmimi i naftës ra dhe bashkë me të u zhduk nevoja për lëndë djegëse sintetike. Tashmë, për shkak të rënies së rezervave të naftës, kjo zonë po përjeton një rilindje. Prodhimi i benzinës sintetike po bëhet gjithnjë e më i përhapur, shpesh herë me mbështetjen e shtetit. Për shembull, në Shtetet e Bashkuara, prodhuesit e lëndëve djegëse të tilla mund të llogarisin në subvencionet e qeverisë. Pavarësisht nga të gjitha parakushtet, lëndët djegëse të lëngshme prodhohen në një shkallë të kufizuar. Fakti është se zgjerimi i kapaciteteve ekzistuese është i kufizuar nga kostoja e lartë, e cila tejkalon ndjeshëm atë që merret nga lëndët e para konvencionale. Për shembull, benzina sintetike në Gjermani mund të bëhet nga uji dhe dioksidi i karbonit, por në vetëm një vit do të kushtojë një makinë të re. Dhe të gjitha për shkak të kostos së lartë të instalimit. Drejtimi kryesor i punës është kërkimi i zgjidhjeve teknike ekonomike. Për shembull, çështja e reduktimit të presionit për lëngëzimin e qymyrit është e hapur. Tani është e nevojshme të krijohen 300-700 atmosfera, dhe kërkimi kryhet për të arritur një vlerë prej 100 e më poshtë. Gjithashtu relevante janë çështjet e rritjes së produktivitetit të gjeneratorëve, zhvillimi i katalizatorëve të rinj (më efikas). Po, dhe nuk duhet të harrojmë se nuk ka aq shumë qymyr natyral me cilësi të lartë. Prandaj, konsiderohet më premtuese për ta marrë atë nga gazi. Cilat janë mundësitë këtu?

Prodhuar nga gazi natyror

Kjo është veçanërisht e vërtetë për shkak të problemeve ekzistuese të transportit. Pra, nëse transportoni gaz natyror, atëherë kostoja e kësaj do të jetë 30-50% e kostos së produktit përfundimtar. Prandaj, përpunimi i tij menjëherë pranë vendit të nxjerrjes në benzinë me cilësi të lartë dhe karburant dizel është shumë i rëndësishëm. Kjo parashtron një sërë kërkesash për kompaktësinë e instalimeve. Nëse produktet përfundimtare merren përmes fazës së metanolit, atëherë një proces i tillë është i përshtatshëm për faktin se zhvillohet në një reaktor të vetëm. Por kërkohet shumë energji, prandaj karburanti sintetik është dy herë më i shtrenjtë se nafta. Një alternativë ndaj kësaj metode të zakonshme u propozua nga Instituti i Sintezës Petrokimike të Akademisë së Shkencave Ruse. Ai përfshin punën me një tjetër ndërmjetës - dimetil eter. Nuk është e vështirë të punohet në këtë mënyrë nëse rritet përqindja e monoksidit të karbonit në gazin e sintezës që rezulton. Prodhimi i benzinës sintetike në këtë rast është një lëndë djegëse shtesë dhe mjaft miqësore me mjedisin. Veçanërisht u tregua mirë kur nisnin motorët e ftohtë për shkak të numrit të lartë të cetanit. Dhe për prodhimin e benzinës, ky opsion nuk është i keq. Pra, ju mund të bëni karburant me një shkallë oktani prej 92. Benzina sintetike nga gazi natyror në të njëjtën kohë ka më pak papastërti të dëmshme sesa ato që mund të gjenden në ato të prodhuara nga nafta. Instalimi i propozuar nga Akademia Ruse e Shkencave ofron një skemë funksionimi, sipas së cilës, sa më e lartë të jetë temperatura e reagimit, aq më shumëperformanca.

A mund t'i bësh të gjitha vetë?

Përkundër faktit se energjia alternative konsiderohet një shkencë relativisht e re, nuk është problem të përsëriten arritjet e saj brenda një familjeje. Prandaj, po, është mjaft e mundur të krijoni benzinë sintetike me duart tuaja. Për më tepër, duke pasur parasysh specifikat e kushteve në të cilat duhet të ekzistojë njeriu, është e mundur të mbështetemi te druri, qymyri dhe biogazi. Cilin prej tyre t'i japë përparësi në shtëpi - secili vendos vetë.

Si më e thjeshta, më e rëndësishme është çështja se si të merrni benzinë sintetike nga druri me duart tuaja. Shumë e konsiderojnë atë vetëm si një material ndërtimi ose lëndë të parë për lodra. Por ia vlen të kujtojmë të paktën alkoolin e drurit, dhe bëhet e qartë se potenciali ekziston. Si të merrni gaz sintezë në këtë rast? Është e nevojshme të merret druri (ose mbeturinat e tij, çfarë saktësisht nuk është e rëndësishme). Në shtëpi, ju mund të bëni një pajisje nga tre pjesë, secila prej të cilave do të kryejë funksionin e saj. Fillimisht është e nevojshme të sigurohet tharja dhe ngrohja e tyre në një temperaturë prej 250-300 gradë Celsius. Pastaj vjen radha e pirolizës. Këtu temperatura duhet të rritet në 700 gradë. Dhe faza e fundit është prodhimi i gazit. Fillon të reformohet me avull. Procesi zhvillohet në një temperaturë prej 700-1000 gradë. Rezultati është një gaz sintetik shumë i pastër. Nuk kërkohet ndërhyrje shtesë. Më pas, ne përdorim katalizatorë dhe benzina sintetike është gati!

Bëj nga qymyri

Dhe një pikë tjetër e vogël që nuk u përmend më parë - kur punoni në shtëpi, instalimet, me siguri, do të rezultojnë mjaft të mëdha. Prandaj, nuk rekomandohet vendosja e tyre në një apartament. Por krijimi i tyre në shtëpinë tuaj ose afër saj është një gjë shumë reale.

Benzina sintetike mund të merret nga qymyri përmes ndikimit të avullit. Gazifikimi i tij është mënyra më e lehtë dhe më e realizueshme për kushtet e shtëpisë. Pra, le të fillojmë. Fillimisht, për efikasitet më të madh dhe një rritje të shpejtësisë së procesit, qymyri duhet të shtypet. Pastaj është i ngopur me hidrogjen. Pastaj është e nevojshme të krijohet një temperaturë prej 400-500 gradë Celsius dhe një presion 50-300 kg/cm2. Dhe ne jemi duke pritur për momentin e kalimit në gjendjen e lëngshme. Nëse nuk përdoret tretës, atëherë vetëm 5-8% e masës totale të qymyrit do të bëhet i tillë. Pastaj vjen radha e katalizatorëve. I përshtatshëm për qymyr: molibden, nikel, kob alt, kallaj, alumin, hekur, si dhe përbërjet e tyre. Për gazifikimin mund të përdoret çdo lloj lënde e parë. Kafe, gur - gjithçka do të bëjë. Edhe pse cilësia e tij ndikon në efikasitetin e konvertimit. Më parë jepej përcaktimi i sasisë së karbonit dhe shifra quhej 8%. Kjo nuk është plotësisht e vërtetë. Në varësi të markës dhe cilësisë, vlera mund të variojë nga 4% në 8%. Dhe për përshtatshmërinë minimale të përpunimit dhe ndarjes së mëvonshme të benzinës, është e nevojshme të arrihet një vlerë prej 11% (më mirë se 15%). Fillimisht, jo fakti që gjithçka do të funksionojë. Sidomos nëse keni anashkaluar mësimet në fizikë dhekimisë. Megjithatë, benzina sintetike nga qymyri mund të prodhohet dhe përdoret me sukses.

Puna me biogaz

Kjo është një qasje mjaft e pazakontë dhe ekstravagante, por funksionon. Bukuria e saj qëndron edhe në faktin se si lëndë djegëse ka një aplikim më të gjerë se sa vetëm benzina sintetike. Vërtetë, ajo merr shumë hapësirë. Kështu, për shembull, një metër kub biogaz është i barabartë me 0,6 litra benzinë. Nëse e përdorni jo në një gjendje të ngjeshur, atëherë edhe duke e çuar në kokën e syrit në një kamion, nuk do të jeni në gjendje të vozitni më shumë se njëqind ose dy kilometra. Prandaj, si të sintetizoni benzinën e dëshiruar prej saj? Kjo është e mundur për faktin se, në fakt, është metan me papastërti të vogla. Kjo është praktikisht ajo që ju nevojitet. Sidoqoftë, sinteza është problematike. Në fund të fundit, diçka e re dhe në të njëjtën kohë e thjeshtë nuk është shpikur këtu. Kjo do të thotë, ne duhet të punojmë në krijimin e gazit sintetik, dhe prej tij të sigurojmë formimin e benzinës. Kjo bëhet (sipas skemës më të zakonshme) nëpërmjet metanolit. Edhe pse mund të punoni përmes dimetil eterit. Kur bëhet fjalë për metanolin, duhet të mbani mend gjithmonë se është jashtëzakonisht i rrezikshëm. Situata është e komplikuar nga fakti se ka erë alkooli, dhe pika e vlimit është 65 gradë Celsius. Në përgjithësi, puna me sintezën e karburantit nuk është lojë fëmijësh. Prandaj, nuk do të jetë e tepërt të mësoni kiminë dhe fizikën nëse kjo njohuri nuk është e disponueshme. Me pak fjalë, benzina sintetike fitohet nga distilimi i gazit dhe një kondensator. Kjo metodë nuk është e shpejtë, por nëse ka një sfond të mirë teorik, nuk është e vështirë. Por pa njohuri është e pamundur të punohetrekomandohet. Në fund të fundit, metanoli i pastër është karburanti me oktan më të lartë, dhe për këtë arsye i rrezikshëm. Dhe motori i një makine të zakonshme nuk do ta "tretë" atë - nuk është projektuar për këtë.

Përfundim

Kështu mund të merrni karburant sintetik. Duhet të theksohet se këto nuk janë lodra, por një aktivitet i ndezshëm. Prandaj, pa përgatitjen e duhur teorike, nuk duhet të përfshihet në një çështje të tillë. Në fund të fundit, kjo do të ishte një shkelje e drejtpërdrejtë e rregullave të sigurisë. Dhe ato, duhet mbajtur mend, janë gjithmonë të shkruara me gjak.