Sentetik benzin: tanım, özellikler, performans, üretim yöntemleri

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-17 10:43

Bilim ve ilerleme, daha önce hiç görülmemiş, birçoğunun düşünemediği şeyleri yaratmanıza izin verir. Örneğin, sentetik benzin gibi nispeten yeni bir gelişmeyi ele alalım. Birçok kişi bu yakıtın yağdan damıtılarak elde edildiğini bilir. Ancak kömür, odun, doğal gazdan da sentezlenebilir. Sentetik benzin üretimi, geleneksel üretim yolunun tam olarak yerini alamasa da, hala incelenmeyi hak ediyor. Bu nedenle, geçmişi ve onu elde etmenin yolları dikkate alınacaktır.

Giriş

Motor yakıtı olmadan modern uygarlığı hayal etmek zor - dizel, gazyağı, benzin. Arabalar, uçaklar, roketler, su taşımacılığı onlar için çalışıyor. Ancak bağırsaklardaki yağ miktarı sınırlıdır. Çok uzun zaman önce, insanlığın yakında kaçınılmaz olarak yakıt kıtlığı ile karşı karşıya kalacağına inanılıyordu. Ama ortaya çıktı,o kadar da üzücü değil. Geri kazanılması zor rezervleri çıkarmak için yeni teknolojiler geliştiriliyor ve alternatif seçenekler ortaya çıkıyor. Yeşil enerjiden ve kaynak kullanımının verimliliğinin arttırılmasından da bahsedebiliriz (modern küçük arabalar yüz kilometrede 4-6 litre yakıtı kolayca yönetir, ancak milenyumumuzun başında yaklaşık 10'a ihtiyaç duyuyorlardı). Ve ortaya çıktığı gibi, yüksek kaliteli yakıt, petrol dışı çeşitli hammaddelerden elde edilebilir.

Her şey nasıl başladı?

150 yıldan daha uzun bir süre önce gerçekleşen olaylarla başlamamız gerekiyor. O zaman ticari petrol üretimi başladı. O zamandan beri, insanlık sözde hafif hammaddelerin yarısından fazlasını tüketti. Başlangıçta, yağ bir termal enerji kaynağı olarak kullanıldı. Zamanımızda, bu yaklaşım ekonomik olarak uygun değildir. Otomobil çağı geldiğinde, motor yakıtı rolünde petrol fraksiyonasyonu ürünleri yaygınlaştı. Aynı zamanda, ne kadar çok hammadde tükenirse, alternatif aramak o kadar karlı hale geldi.

Yağ nedir? Bu, hidrokarbonların ve daha spesifik olarak sikloalkanların bir karışımıdır. Onlar neler? En basit alkan birçok kişi tarafından metan gazı olarak bilinir. Ayrıca yağda azotlu ve kükürtlü safsızlıklar vardır. Ve doğru şekilde işlenirse, birçok farklı malzeme elde edebilirsiniz. Örneğin, iyi bilinen benzini alın. Neyi temsil ediyor? Aslında bu, bir miktar kısa zincirli hidrokarbonların oluşturduğu düşük kaynama noktalı bir yağ fraksiyonudur.beşten dokuza kadar atomlar. Benzin, binek otomobiller ve küçük uçaklar için ana yakıttır. Bir sonraki vurgulanan tür gazyağıdır. Daha viskoz ve ağırdır. 10 ila 16 atom içeren hidrokarbonlardan oluşur. Gazyağı jet uçaklarında ve motorlarında kullanılır. Daha da ağır bir kısım gaz yağıdır. Gazyağı ile karışım olan dizel yakıtta kullanılır.

Alternatif için bilimsel arama

Ana fraksiyonları yağdan elde edilse de diğer karbon hammaddelerinin de bu amaçla kullanılabileceği ortaya çıktı. Bu problem kimyagerler tarafından 1926 gibi erken bir tarihte çözüldü. Daha sonra bilim adamları Fischer ve Tropsch, karbon monoksitin atmosfer basıncı altında indirgenme reaksiyonunu keşfettiler. Katalizörlerin varlığında bir gaz karışımından sıvı ve katı hidrokarbonların oluşturulabileceği bulundu. Kimyasal bileşimleri açısından petrolden elde edilen ürünlere yakındılar. Kimyasal araştırmaların sonucuna "sentez gazı" adı verildi. Oldukça kolay çıktı. O kadar ki okulda kimya ve fizik atlamamış herhangi bir kişi tarafından evde tekrar edilebilir. Su buharını kömürün üzerinden geçirerek (bu onun gazlaştırmasıdır) veya sıradan doğal gazı (esas olarak metandan oluşur) dönüştürerek elde edildi. İkinci durumda, ek olarak metal katalizörler kullanıldı. Sentez gazının sadece metan ve kömürden oluşturulamayacağına dikkat edilmelidir. Şimdi umut verici bir yön, enzimatik vebitkisel hammadde atıklarının termokimyasal işlenmesi. Biyogazın, yani organik atıkların ayrışmasından elde edilen uçucu maddelerin dönüştürülmesini de unutmamalıyız.

Uygulama nasıl gelişti?

Nazi Almanyası bu konuda mükemmeldi. Dünya Savaşı sırasında yakıt ikmali konusunda önemli sorunlar yaşadı. Bu nedenle, kömürü sıvı yakıta dönüştüren tüm kompleksler yaratıldı. Ve Üçüncü Reich'ın sentetik benzini, bu korkunç devletin düşüşünü oldukça güçlü bir şekilde erteleyerek önemli katkısını yaptı. Daha sonra piroliz yakıtı elde edilene kadar kömürün kimyasal sıvılaştırılması yöntemi kullanıldı. Savaşın sonunda Nazi Almanyası günde 100.000 varil sentetik petrol seviyesine ulaşmayı başardı. Daha olağan bir ifadeyle, bu 130 tondan fazla! Benzer kimyasal bileşim nedeniyle kömür kullanımı uygundur. Yani içinde hidrojen içeriği %8, yağda ise %15'tir. Belirli bir sıcaklık rejimi oluşturursanız ve kömürü önemli bir hacimde hidrojenle doyurursanız, sıvı hale geçecektir. Bu işleme hidrojenasyon denir. Ek olarak, katalizörler kullanılırsa hacim olarak hızlandırılabilir ve artırılabilir: demir, kalay, nikel, molibden, alüminyum ve diğerleri. Bütün bunlar, çeşitli kesirleri izole etmeyi ve daha sonraki işlemler için kullanmayı mümkün kılar.

Sentetik benzin artık Almanya'da üretiliyor. İkinci Dünya Savaşı'ndan sonra Güney Afrika da aynı şeyi yaptı. O zamanlarÇin, Avustralya ve Amerika Birleşik Devletleri katılmaya başladı. Bu alanın gelişmesi için de potansiyelimiz olduğunu belirtmek gerekir.

Düşmek ve yükselmek hakkında

Sovyetler Birliği'nde, İkinci Dünya Savaşı başlamadan önce bile, kahverengi kömürden olası bir benzin çıkarılması için aramalar yapıldı. Ama ne yazık ki endüstriyel üretime uygun sonuçlar elde etmek mümkün olmadı. Çatışmanın sona ermesinden sonra petrol fiyatı düştü ve onunla birlikte sentetik yakıt ihtiyacı ortadan kalktı. Şimdi petrol rezervlerinin azalması nedeniyle bu bölge yeniden doğuş yaşıyor. Sentetik benzin üretimi giderek daha yaygın hale geliyor ve çoğu zaman devlet desteğiyle buluşuyor. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde bu tür yakıtların üreticileri devlet sübvansiyonlarına güvenebilir. Tüm ön koşullara rağmen, sıvı yakıtlar sınırlı ölçekte üretilmektedir. Gerçek şu ki, mevcut kapasitelerin genişletilmesi, geleneksel hammaddelerden elde edileni önemli ölçüde aşan yüksek maliyetle sınırlıdır. Örneğin, Almanya'da sentetik benzin su ve karbondioksitten yapılabilir, ancak sadece bir yıl içinde yeni bir arabaya mal olacak. Ve hepsi yüksek kurulum maliyeti nedeniyle. İşin ana yönü, ekonomik teknik çözümler aramaktır. Örneğin, kömür sıvılaştırma için basıncın düşürülmesi konusu açıktır. Şimdi 300-700 atmosfer oluşturmak gerekiyor ve 100 ve altı bir değer elde etmek için arama yapılıyor. Jeneratörlerin verimliliğini artırma, yeni katalizörlerin geliştirilmesi (daha verimli) konuları da bununla ilgilidir. Evet ve bu kadar kaliteli doğal kömür olmadığını da unutmamalıyız. Bu nedenle gazdan elde edilmesi daha umut verici kabul edilmektedir. Buradaki fırsatlar neler?

Doğal gazdan üretilir

Bu, özellikle mevcut ulaşım sorunları nedeniyle geçerlidir. Yani, doğal gaz taşıyorsanız, bunun maliyeti nihai ürünün maliyetinin %30-50'si olacaktır. Bu nedenle, çıkarma yerinin hemen yakınında yüksek kaliteli benzin ve dizel yakıta işlenmesi çok önemlidir. Bu, kurulumların kompaktlığı için bir takım gereksinimler ortaya koymaktadır. Son ürünler metanol aşamasından elde edilirse, tek bir reaktörde gerçekleşmesi nedeniyle böyle bir işlem uygundur. Ancak çok fazla enerji gereklidir, bu yüzden sentetik yakıt, petrolden iki kat daha pahalıdır. Bu ortak yönteme bir alternatif, Rusya Bilimler Akademisi Petrokimya Sentez Enstitüsü tarafından önerildi. Başka bir ara - dimetil eter ile çalışmayı içerir. Ortaya çıkan sentez gazındaki karbon monoksit oranı arttırılırsa bu şekilde çalışmak zor değildir. Bu durumda sentetik benzin üretimi, ek ve oldukça çevre dostu bir yakıttır. Özellikle yüksek setan sayısı nedeniyle soğuk motorları çalıştırırken kendini iyi gösterdi. Ve benzin üretimi için bu seçenek fena değil. Böylece, 92 oktan derecesine sahip yakıt yapabilirsiniz. Doğal gazdan elde edilen sentetik benzin, aynı zamanda, petrolden yapılanlarda bulunabileceklerden daha az zararlı yabancı maddeye sahiptir. Rusya Bilimler Akademisi tarafından önerilen kurulum, reaksiyon sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla olan bir çalışma şeması sunar.performans.

Hepsini kendin yapabilir misin?

Alternatif enerjinin nispeten genç bir bilim olarak görülmesine rağmen, başarılarını bir hane içinde tekrarlamak sorun değil. Bu nedenle, evet, kendi ellerinizle sentetik benzin oluşturmak oldukça mümkündür. Ayrıca, kişinin var olması gereken koşulların özellikleri göz önüne alındığında, odun, kömür ve biyogaza güvenmek mümkündür. Evde hangisini tercih edeceğiniz - herkes kendisi için karar verir.

En basiti olarak, en alakalı olanı, kendi ellerinizle ahşaptan sentetik benzinin nasıl elde edileceği sorusudur. Birçoğu bunu yalnızca oyuncaklar için bir yapı malzemesi veya hammadde olarak görüyor. Ancak en azından odun alkolünü hatırlamaya değer ve potansiyelin var olduğu ortaya çıkıyor. Bu durumda sentez gazı nasıl elde edilir? Odun (veya atığının, tam olarak önemli olmayan) alınması gerekir. Evde, her biri işlevini yerine getirecek üç parçadan bir cihaz yapabilirsiniz. Başlangıçta, kurutulmalarını ve 250-300 santigrat derece sıcaklığa kadar ısıtılmalarını sağlamak gerekir. Ardından piroliz sırası gelir. Burada sıcaklık 700 dereceye yükselmelidir. Ve son aşama gaz üretimidir. Buhar reformunu başlatır. İşlem 700-1000 derecelik bir sıcaklıkta gerçekleşir. Sonuç, çok saf bir sentez gazıdır. Ek müdahale gerekli değildir. Sonra katalizör kullanıyoruz ve sentetik benzin hazır!

Kömürden üret

Ve daha önce bahsedilmeyen bir küçük nokta daha - evde çalışırken, kurulumlar kesinlikle oldukça büyük olacak. Bu nedenle, onları bir daireye yerleştirmeniz önerilmez. Ama onları kendi evinde veya yakınında yaratmak çok gerçek bir şey.

Sentetik benzin, buharın etkisiyle kömürden elde edilebilir. Gazlaştırma, ev koşulları için en kolay ve en uygun yoldur. O halde başlayalım. Başlangıçta, daha fazla verimlilik ve sürecin hızında bir artış için kömürün ezilmesi gerekir. Daha sonra hidrojen ile doyurulur. Daha sonra 400-500 santigrat derece sıcaklık ve 50-300 kg/cm2 basınç oluşturmak gerekir. Ve sıvı duruma geçiş anını bekliyoruz. Hiçbir çözücü kullanılmazsa, toplam kömür kütlesinin sadece %5-8'i böyle olacaktır. Ardından katalizörlerin sırası gelir. Kömür için uygundur: molibden, nikel, kob alt, kalay, alüminyum, demir ve bunların bileşikleri. Gazlaştırma için her türlü hammadde kullanılabilir. Kahverengi, taş - her şey yapacak. Kalitesi dönüşüm verimliliğini etkilemesine rağmen. Daha önce, karbon miktarının tanımı verilmiş ve rakam %8 olarak adlandırılmıştı. Bu tamamen doğru değil. Marka ve kaliteye bağlı olarak değer %4 ile %8 arasında değişebilir. Ve benzinin müteakip işlenmesi ve ayrılmasının minimum uygunluğu için, %11'lik bir değere (%15'ten daha iyi) ulaşmak gerekir. Başlangıçta, her şeyin yoluna gireceği gerçeği değil. Özellikle fizik derslerini atladıysanız vekimya. Yine de kömürden elde edilen sentetik benzin başarılı bir şekilde üretilip kullanılabilir.

Biyogazla çalışma

Bu oldukça sıra dışı ve abartılı bir yaklaşım ama işe yarıyor. Güzelliği aynı zamanda bir yakıt olarak sentetik benzinden daha geniş bir uygulamaya sahip olmasıdır. Doğru, çok yer kaplıyor. Örneğin, bir metreküp biyogaz, 0,6 litre benzine eşdeğerdir. Sıkıştırılmış halde kullanmazsanız, o zaman bir kamyonun gözbebeklerine götürseniz bile, yüz iki kilometreden fazla süremezsiniz. Bu nedenle, ondan istenen benzin nasıl sentezlenir? Bu, aslında küçük safsızlıklara sahip metan olması nedeniyle mümkündür. Pratik olarak ihtiyacınız olan şey budur. Bununla birlikte, sentez sorunludur. Sonuçta, burada yeni ve aynı zamanda basit bir şey icat edilmedi. Yani, sentez gazının oluşturulması ve ondan benzin oluşumunu sağlamak için çalışmalıyız. Bu (en yaygın şemaya göre) metanol aracılığıyla yapılır. Dimetil eter ile çalışabilmenize rağmen. Metanol söz konusu olduğunda, bunun son derece tehlikeli olduğunu her zaman hatırlamalısınız. Alkol kokusuna sahip olması ve kaynama noktasının 65 santigrat derece olması durumu karmaşıklaştırıyor. Genel olarak, yakıt sentezi ile çalışmak çocuk oyuncağı değildir. Bu nedenle, bu bilgi mevcut değilse, kimya ve fizik öğrenmek gereksiz olmayacaktır. Kısacası, sentetik benzin, gaz ve bir kondansatörün damıtılmasıyla elde edilir. Bu yöntem hızlı değildir ancak iyi bir teorik altyapı varsa zor değildir. Ama bilgi olmadan çalışmak imkansızönerilen. Sonuçta saf metanol en yüksek oktanlı yakıttır ve bu nedenle tehlikelidir. Ve sıradan bir arabanın motoru onu "sindirmez" - bunun için tasarlanmamıştır.

Sonuç

Sentetik yakıt bu şekilde elde edilir. Bunların oyuncak değil, yanıcı bir aktivite olduğuna dikkat edilmelidir. Bu nedenle, uygun teorik hazırlık olmadan, böyle bir konuya girmemelidir. Sonuçta, bu güvenlik kurallarının doğrudan ihlali olacaktır. Ve onlar, hatırlanmalıdır, her zaman kanla yazılırlar.