Синтетическое жидкое топливо

Первоначально синтез Фишера-Тропша (ФТ-синтез) был разработан с целью производства бензина и дизельного топлива. При проведении синтеза углеводородов топливного назначения из окиси углерода и водорода (синтез-газ) соотношение Н₂: СО в исходной газовой смеси должно быть равно 2:1. Для производства синтетического бензина обычно применялся (Германия, ЮАР) газ следующего состава: водород 56,6%, окись углерода 28,5%, инертные примеси (азот, двуокись углерода) 15,0%. Наиболее простым способом производства этого газа является переработка газа газификации бурого угля, полученного в условиях паро-кислородного дутья.

При применении никелевого или кобальтового катализатора основная реакция синтеза идет по уравнению:

nCO + 2nH₂ (CH₂)n + nH₂O.

Если в качестве катализатора используется железо, реакция идет по уравнению:

2nCO + nH₂ (CH₂)n + nCO₂.

Из радикалов –СН₂ – образуются молекулы углеводородов. Теоретический выход синтетических углеводородов из газа, содержащего 15% балласта (СО₂, N₂, СН₄), составляет 177 г/м³. Соединения железа, никеля и кобальта, применяемые в качестве катализаторов, наносятся на инертный носитель (кизельгур) для создания большой поверхности. Давление, применяемое в процессе каталитического синтеза, не должно быть значительным, так как в противном случае в продуктах реакции появляются кислородсодержащие соединения. При повышении давления до 0,5-1,5 МПа уменьшается выход жидких продуктов, но зато резко возрастает выход твердых углеводородов. Оптимальная температура реакции синтеза зависит от применяемых катализаторов и лежит в пределах от 190 до 250°С. Время контакта реагирующей смеси с катализатором не должно превышать 40 сек. Синтез углеводородов, при атмосферном или среднем давлении (1 МПа) для увеличения их выхода проводится в две или три ступени.

Конечными продуктами синтеза после переработки являются: газойль, дизельное топливо, парафиновый гач и твердые алканы.

Основная причина производства углеводородов из угля ФТ-синтезом – быстро растущая потребность в моторных топливах в связи с увеличивающейся моторизацией промышленности.

Однако, это не единственное направление, имеющее важное значение. Кроме того, имеется возможность производить методом ФТ-синтеза следующие продукты, являющиеся сырьем для химической переработки:

газообразные олефины С₂-С₄ для полимеризации,

олефины С₅-С₁₁ для переработки в спирты-пластификаторы,

углеводороды С₉-С₁₈ для производства синтетических моющих средств.

Для химической промышленности особенно важно получение газообразных олефинов, так как это уменьшило бы зависимость органического синтеза от поставок нефтяного бензина, стоимость которого в дальнейшем, вероятно, еще более возрастет.

Известные и опробованные в промышленности способы ФТ-синтеза позволяют получать относительно широкий (по числу углеродных атомов) набор продуктов с различным содержанием олефинов в отдельных фракциях углеводородов. Поэтому повышение селективности путем узкого ограничения синтезируемых углеводородов – важнейшая задача исследовательских работ.

Прямоцепное строение углеводородов, преимущественное образование α-олефинов, отсутствие сернистых соединений, и других примесей, затрудняющих дальнейшую переработку, говорят о применимости первичных продуктов в ряде важных химических производств. Это относится к оксосинтезу, производству синтетических моющих средств, производных жирных кислот, смазочных материалов.

В странах, обладающих дешевым углем (Россия, Китай, США, Австралия, ЮАР) уже сейчас складываются предпосылки для экономически эффективного производства химического сырья синтезом Фишера-Тропша.

Заключение.

– Создание производства электроэнергии, тепла, бензина дизельного топлива, других химических продуктов из угля приведет к независимости дотационных регионов от внешних источников углеводородов – нефти и газа.

– В результате регион превратится из планово-дотационного в высокоразвитого донора.

– По сравнению с наиболее известными процессами синтеза моторных топлив (Фишера -Тропша, «Mobil» и др.) этот процесс позволяет значительно упростить технологическую схему производства при сохранении высокой селективности по бензиновой фракции. Таким образом использование предлагаемой технологии обеспечивает значительное снижение капиталовложений при создании производств моторных топлив через синтез-газ, получение дешевой электроэнергии и газа для химической промышленности и бытовых нужд.