Синтетические жидкие топлива

Синтетические жидкие топлива

Синтетическая нефть - это искусственное топливо получаемое из угля газа или биомассы с экологическими преимуществами и сложной технологией производства.

Содержание

Историческая справка
В чем ценность синтетической нефти
Производство СЖТ
GTL (Gas to Liquids)
CTL (Coal to Liquids)
BTL (Biomass to Liquids)
Нужна ли России синтетическая нефть

 

Синтетическая нефть — это вид искусственного топлива, которое получают из различного сырья, как правило, не связанного напрямую с традиционной добычей нефти. В качестве исходного материала для синтеза могут использовать уголь, биомассу, природный и даже углекислый газ. Помимо энергетической независимости, получение синтетической нефти оказывает положительное влияние на экологию.

Синтетические жидкие топлива (СЖТ) обеспечивают возможность создания более чистых и эффективных источников энергии, которые могут значительно уменьшить негативный экологический эффект транспортного сектора и промышленности. 

Когда появилось СЖТ, как и из чего его создают, в чем ценность синтетической нефти, нужна ли она в России, богатой традиционной нефтью — далее в статье.

Историческая справка

Img 2

Синтетическое топливо — это продукт, под которым подразумевают любые жидкие топливные вещества, созданные искусственным путем, а не добытые из нефтеносных источников непосредственно в их естественной форме. Впервые процессы получения синтетических горючих, отличных от естественной нефти, начали исследовать в начале XX века.

В 1920-х годах немецкие ученые Франц Фишер и Ханс Тропш разработали метод производства синтетической нефти из газа и угля. Этот процесс сегодня известен как синтез Фишера-Тропша. 

Этот метод активно использовали в Германии во времена Второй мировой войны, когда страна столкнулась с дефицитом нефти. После нее интерес к СЖТ временно спал, но вновь возрос в периоды нефтяных кризисов и появления экологических проблем. 

В 1970-х и 1980-х годах, когда цены на нефть увеличивались, многие страны и компании начали поиски альтернатив традиционным ископаемым видам топлива, что привело к возрождению интереса к производству синтетических жидких топлив.

Современная технология производства синтетического вида топлива часто основана на использовании газообразных или твердых углеводородов, которые подвергают различным химическим процессам. В дополнение к синтезу Фишера-Тропша в индустрии используют такие методы, как гидрирование угля, газификацию с последующим сжижением и прямое усовершенствование природного газа.

В чем ценность синтетической нефти

Img 3

Топливо, которое получают из синтетической нефти, обладает рядом уникальных преимуществ, что делает его ценным ресурсом в современной энергетической индустрии. К основным плюсам относят:

  1. Экологичность. Искусственное ЖТ отличается более низким содержанием серы и азотистых соединений (менее 1 ppm) — по сравнению с традиционным, что приводит к снижению выделения вредных веществ при его сгорании.

  2. Высокое цетановое число (70–80). Этот показатель характеризует способность СЖТ сгорать «чисто» и эффективно, что обеспечивает улучшенные эксплуатационные качества двигателя.

  3. Дизтопливо синтетического происхождения отличается повышенной биоразлагаемостью. Однако важно учесть, что оно более склонно к окислению при контакте с кислородом. Это накладывает дополнительные требования на условия его хранения для поддержания качества. Кроме того, плотность фракции синтетического дизтоплива зачастую оказывается ниже по сравнению с обычными дизельными сортами. Оно составляет 790 кг/м3.

  4. Возобновляемость источников. Используемые для синтеза органическую биомассу или углекислый газ можно получить из возобновляемых источников, что устраняет зависимость от ископаемых ресурсов.

  5. Разнообразие исходного сырья. Производство синтетической нефти возможно из угля, природного газа, биомассы и даже из отходов, что открывает широкие возможности для его производства в различных регионах (в том числе тех, где нет залежей нефти и природного газа).

  6. Выхлопные газы при использовании синтетического дизельного топлива содержат меньшее количество вредных компонентов.

Показатель Значение
Углеводороды, г/(л.с.)·ч–1 до 0,20
СО, г/(л.с.)·ч–1 до 1,0
NOx, г/(л.с.)·ч–1 до 4,6
Пыль, г/(л.с.)·ч–1 до 0,10

В результате использование синтетического дизельного топлива помогает снизить вредное воздействие на окружающую среду, что становится важным шагом в направлении экологически чистых технологий в автопроме.

  1. Универсальность использования. Синтетическую нефть можно применять как в автотранспорте (бензин, дизель), так и в авиации (керосин), судоходстве и энергетической отрасли.

  2. Снижение зависимости от импорта. Страны, импортирующие углеводороды, могут снижать свою зависимость от внешних поставок, развивая собственные технологии по производству СЖТ.

  3. Топливо для будущего. В контексте борьбы с изменением климата и исчерпаемостью нефти, такое горючее может стать основой для устойчивого энергетического баланса в будущем.

  4. Инновационная составляющая. Разработка синтетических топлив тесно связана с научно-исследовательской работой и технологическими инновациями, что стимулирует общий технический прогресс.

Значение синтетических жидких топлив трудно переоценить, учитывая совокупность их положительных характеристик. Они будут играть важную роль в энергетике будущего. Так, уже сейчас активно работают в этом направлении Китай, США, Япония, Германия.

Производство СЖТ

Img 4

Несмотря на перечисленные выше достоинства синтетической нефти, процесс ее производства достаточно сложный. Также есть ряд недостатков, среди которых выделяют:

  1. высокий уровень экологических рисков — при получении СЖТ есть вероятность высоких выбросов CO2 и других вредных газов в атмосферу; 

  2. сложность технологии — требуется высокотехнологичное оборудование и большая точность во всех процессах; 

  3. необходимость в большом количестве начальных инвестиций (примером тому может служить тот факт, что стоимость создания завода по переработке угольных ресурсов аналогичной производственной мощности превосходит вдвое расходы на строительство завода по нефтепереработке);

  4. значительное потребление водных ресурсов — на производство одной единицы топлива необходимо затратить 5–7 единиц воды.

Рассмотрим подробнее технологии получения синтетических горючих жидкостей.

  • Газификация. Процесс, при котором твердое топливо, такое как уголь, преобразуют в синтез-газ (водород и углекислый газ), который затем подвергают химическому синтезу.

  • Синтез Фишера-Тропша. Этот метод используют для преобразования синтез-газа в жидкие углеводороды, которые могут быть далее переработаны в различные виды топлива.

  • Гидрирование. Процесс, который включает добавление водорода к углеводородному сырью для увеличения его количества в молекулах топлива и улучшения характеристик.

  • Пиролиз. Термическое разложение органических материалов (таких как биомасса) в отсутствие кислорода для получения топлива.

Каждый из этих методов требует интенсивного использования энергии и сложного технологического оборудования, а также тщательного контроля качества продукции на всех этапах производства.

Методы производства синтетической нефти варьируются в зависимости от вида используемого сырья. Современные разработки в области такого топлива фокусируются на использовании возобновляемых исходных материалов, таких как биомасса или углекислый газ, для создания более устойчивой и экологически чистой энергетики. Например, исследования в области биотоплива уже привели к разработке процессов, при которых биомассу, такую как растительные отходы или микроводоросли, преобразуют в СЖТ, пригодное для использования в современных двигателях.

Разнообразие исходного сырья для производства данного топлива также дает возможность регулировать его стоимость и обеспечивать устойчивость поставок независимо от колебаний на рынке нефти.

GTL (Gas to Liquids)

Этот процесс превращения газа в жидкость начинается с добычи природного, сланцевого газа или сопутствующего добыче нефти. GTL включают:

  1. этапы подготовки газа (в том числе его очистку от примесей и серы);

  2. производство синтез-газа, который затем подвергают синтезу Фишера-Тропша для получения более длинноцепочечных углеводородов.

Продукты этого процесса включают высококачественное ДТ, нафту, парафины и даже авиационное топливо.

CTL (Coal to Liquids)

Технологии CTL — это процесс преобразования угля в синтетическое горючее. Сначала его газифицируют для получения синтез-газа, после чего уголь в очищенном от примесей виде используют для производства жидких углеводородов. Для этого применяют синтез Фишера-Тропша или метод прямого гидрирования. 

Технологии CTL позволяют получать как синтетический дизель, так и другие виды топлива и химические продукты.

BTL (Biomass to Liquids)

Img 5

Технологии BTL включают преобразование биомассы (отходов сельскохозяйственной деятельности, древесины и других) в жидкое топливо. Этот процесс сходен с процессами GTL и CTL тем, что биомассу сначала газифицируют в синтез-газ, а затем подвергают химическим реакциям в рамках синтеза Фишера-Тропша для получения топлива. Дополнительно технологии BTL могут включать биохимические методы, такие как ферментативное преобразование или микробное ферментирование.

Все технологии производства СЖТ имеют свои особенности, экономические и экологические преимущества и недостатки, а выбор конкретного метода обычно обусловлен доступностью исходного материала, инфраструктурными возможностями и стратегическими приоритетами в энергетической политике страны или региона. 

Нужна ли России синтетическая нефть

Интенсивное использование природных ресурсов и стремление к эффективному управлению отходами ведет к необходимости переосмысления подходов в энергетической отрасли России. 

Тяжелая нефть в России занимает 20–30% от общего объема добычи, а при ее переработке остается большое количество нефтяных остатков — мазута и гудрона. 

Учитывая значительные объемы генерации биомассы, в частности, более 770 миллионов тонн в сельском хозяйстве, необходим инновационный подход в технологиях обработки этих продуктов.

Модернизация переработки нефти может быть направлена на получение синтетических жидких топлив, которые отличаются высокой экологичностью, отсутствием серы (менее 1 ppm) и ароматических соединений.

Газификация нефтяных остатков открывает дорогу к получению газа, который можно использовать не только для производства синтетических топлив, но и для создания аммиака, метанола и оксоспиртов. Такие технологии уже успешно реализуются, например, SGP от Shell.

Внедрение технологий получения синтетических углеводородов может способствовать не только переходу к более экологически безопасным и ресурсосберегающим методам энергетического обеспечения страны, но и улучшению эффективности добычи и глубокой переработки нефти с последующими нововведениями в способах транспортировки и хранения энергии. Кроме того, это даст возможность России занять свою нишу на новых сегментах мирового рынка энергоресурсов.

Также создание производств синтетической нефти может способствовать экономическому развитию отдаленных и недостаточно освоенных территорий, где нет доступа к традиционным нефтяным месторождениям, но есть иные ресурсы, такие как лесная биомасса или уголь.

Таким образом, синтетическая нефть может стать одним из ключевых элементов новой энергетической стратегии России, что повлияет на повышение общенациональной безопасности в сфере энергетики, станет одной из основ экономического процветания и устойчивого развития.

 

Чек-лист “5 способов экономии для владельцев автопарка”

Оставьте свои контактные данные и получите PDF с чек-листом про экономию автопарка. 5 основных способов будут ждать вас на почте

Email *
Номер телефона *

Нажимая на кнопку, я даю согласие на обработку персональных данных

Передовые Платежные РешенияЛоготип Передовые Платежные Решения