Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2015 » Июль » 23 » Экология ДВС ч.4. Синтетический метанол.
13:43
Экология ДВС ч.4. Синтетический метанол.

     Даже при использовании пиролиза мы имеем волне экономически целесообразный вариант получения топлива из стволовой древесины и ее отходов. Топливо подобного типа может быть использовано в странах с отсталой промышленностью, теплым климатом и большой территорией. Но, экологические показатели не удовлетворительные, хотелось бы иметь более высокий выход жидкого топлива из каждой тонны древесины. Тем более, что спрос на древесный уголь, уксусную кислоту и пирогенные смолы, ограничен, а перегрузка рынка приведет к снижению цен на данные товары.
     Выход из данной ситуации напрашивается сам собой. Синтетический метанол сегодня получают преимущественно из природного газа, для этого проводят реакцию между метаном (основной компонент природного газа, в среднем около 95%) и кислородом или водяным паром:
     2СН42⇒2СО+4Н2
     СН42О⇒СО+3Н2
     В обоих случаях имеют одинаковые продукты, но, применение водяного пара более целесообразно по экономическим показателям, хотя и требует более дорогостоящего оборудования и дополнительный расход электроэнергии. Но, запасы природного газа составляют всего лишь около 1,5-2,0% от всех запасов ископаемых углеводородных топлив. По самым оптимистичным оценкам экспертов и научных сотрудников всего мира, запасов природного газа хватит еще на 80-90 лет. Так как, природный газ является ценным сырьем для химической промышленности, то его использование в качестве топлива ТЭС и для получения синтез-газа (по двум приведенным выше уравнениям реакций) является не достаточно целесообразным, хотя и позволяет получать весьма дешевый метанол.
     Для производства метанола, как Вы наверняка знаете, необходимы водород и оксид углерода (так же, известный как угарный газ), их смесь и носит название синтез-газ.
     Получение оксида углерода возможно из любого другого соединения углерода, но, выделение из минеральных соединений или атмосферного диоксида углерода крайне энергетически не выгодно, так как, на синтез 1 кг метанола придется затратить столько же энергии, сколько может выделиться при сгорании 50-100 кг метанола. Поэтому серьезно можно рассматривать лишь методы, основанные на экзотермическом окислении содержащих углерод топлив. В высокотемпературном древесном угле (которого можно получить около 250-300 кг из каждой тонны древесины) содержится порядка 96-98% углерода. Примеси представлены преимущественно минеральными солями. То есть, за исключением нефтяных пеков, графита и алмаза, это самое концентрированное углеродное топливо.
     Обратившись к опыту истории технологий, мы припоминаем знаменитые ДВС на генераторном газе, источником газообразного топлива для которых служили печки с углеродным топливом (дрова, торф, уголь или сланцы). Если использовать этот принцип в промышленном масштабе и сжигать древесный уголь в недостатке кислорода в специальном реакторе, то мы получим оксид углерода высокой чистоты с хорошим выходом (до 98-99% от теоретического, что зависит, как от качества сырья, так и от стоимости КИП и самого реактора). Процесс неполного окисления древесного угля в кислороде или воздухе сопровождается выделение значительных количество тепловой энергии, что очень кстати, так как, предприятие нуждается и в технологическом паре, и в электроэнергии, которые с легкостью можно получить на заводской ТЭЦ (или ТЭС). Полученный газ подвергаем охлаждению в предварительном подогревателе технологического пара и очищаем от взвешенных примесей в аппаратах типа циклона или электрофильтра. К слову сказать, синтез-газ из природного газа, так же очищают от взвешенных частиц и соединений серы, мышьяка и других каталитических ядов. Содержание каталитических ядов в оксиде углерода из древесного угля незначительно выше, чем в синтез-газе, но, очистка от них не составит большого труда.
     Водород для синтеза целесообразно получать электролизом растворов щелочей. Так как, потребность промышленность и народного хозяйства в жидких топливах для ДВС очень высока, а электроэнергию желательно получать по максимально экологически безопасным и экономически целесообразным технологиям, тогда, наилучшим источником электроэнергии для получения водорода служат приливные, ветряные и солнечные электростанции. Один из существенных недостатков этих электростанций заключается в неравномерности выработки электроэнергии, что затрудняет ее аккумулирование и использование в промышленности и быту. Применение электролизеров для получения водорода позволит устранить этот недостаток, так как, большая часть водорода будет вырабатываться в пик работы электростанции и периодически поставляться (как на небольшое расстояние по наземному или подземному трубопроводу, так и в сжиженном виде железнодорожным или водным транспортом).
     Путем несложных вычислений получаем, что из тонны древесины можно получить около 300 кг древесного угля с содержанием углерода 97%. Используя периодическую таблицу элементов Д.И. Менделеева, находим, что из 12 граммов углерода получается 28 граммов оксида углерода, из которых можно получить до 32 граммов метанола. Т.е. из древесного угля одной тонны в.с. древесины получается до 700 кг метанола. Прибавьте к этому количеству указанные выше 40-80 кг жидких продуктов пиролиза и Вы получите, что одна тонны древесины дает почти 800 кг жидкого топлива и некоторое количество прочих полезных продуктов (уксус, пирогенные смолы и еще по мелочи), масса которых достигает еще 50-70 кг. В результате сгорания древесины получаем около 5-18 кг золы из каждой тонны древесины. Древесная зола содержит около 30-40% извести и до 35% поташа, которые так же, могут быть рационально использованы в химической промышленности (преимущественно, для получение калийной щелочи, калийных солей, удобрений и в строительной индустрии)
     Справедливости ради стоит отметить, что, с учетом выращивания и вырубки древесины, ее доставки на предприятие, переработки и доведения до товарного вида, данная технология, при современном уровне промышленного прогресса и стиле экономики, на 10-40% менее экономически целесообразна, чем получение жидких топлив из нефти. При этом забывают, что смесь жидких углеводородов сгорает менее устойчиво и дает больше вредных продуктов сгорания, а так же, обладает меньшим октановым числом, чем метанол и смеси на его основе. При горении метанола в ДВС, получается в несколько раз меньшее количество сажи, до двух раз меньшее количество угарного газа и совсем нет канцерогенных продуктов неполного окисления углеводородов. Не говоря уже об искусственном занижении мировых цен на нефть для сохранения высоких объемов добычи и конкурентоспособности. Если бы нефть добывали в разумных пределах и использовали преимущественно как сырье химпрома, тогда цена на нее была бы в 2-3 раза выше, чем сейчас, а объемы добычи на порядок ниже, что позволило бы растянуть имеющиеся запасы почти на тысячу лет. Но, олигархи и ФРС считают, что прибыль и узурпаторская диктатура, важнее таких “пустяков” как жизни людей, здоровье народа, экологическая ситуация в мире и будущее человечества…
     В следующий раз мы коснемся конструктивных особенностей ДВС с точки зрения экологии и экономии топлива.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 793 | Добавил: Chemadm | Теги: жидкое топливо, экология, бензин, метанол | Рейтинг: 5.0/4
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]