Опишите способы применения синтез-газа в химической технологии

Синтез-газ — это промежуточный продукт, получаемый в результате переработки углеводородного сырья. Технологии его получения известны достаточно давно, но они не получали применения, вследствие дешевизны и доступности нефти. Ограниченность нефтяных запасов заставила специалистов вспомнить о технологиях, позволяющих заменить традиционно используемый тип сырья на альтернативные. В качестве вариантов альтернативного сырья были названы газ и уголь. Это связано с тем что, так называемые «подтвержденные месторождения» этих ископаемых углеводородов в настоящий момент достаточно велики и намного превышают нефтяные. Единственная проблема, которую необходимо решить, это найти эффективный способ переработки угля и природного газа в обычные нефтепродукты — бензин и дизельное топливо. Именно это обстоятельство стимулирует исследования по совершенствованию существующих способов производства синтез-газа. Получение синтез-газа является первой стадией превращения природного газа и угля не только в жидкие топлива, но и химические продукты. Помимо упомянутых бензина и дизельного топлива, из синтез-газа производят: ароматические соединения, метанол, уксусную кислоту, аммиак, олефеины и другие соединения, которые используются в качеств сырья в химической промышленности.

Синтез-газ представляет собой смесь окиси углерода и водорода. Существует много способов для его производства, например с помощью паровой конверсии или окислением метана. Эти способы обладают высокой себестоимостью. Применение катализаторов означает осуществление на поверхности катализатора ряда химических превращений, этот метод зарекомендовал себя как более эффективный и дешевый. Эта технология стала основой для создания бортового генератора синтез-газа для автомобилей.

Преимущества бортового генератора.

Устройство, о котором пойдет речь, создавалось для того, чтобы использовать получаемый прямо на автомобиле синтез-газ в качестве водородосодержащей добавки к обычному топливу для улучшения показателей работы двигателя внутреннего сгорания. 6−10 -процентная добавка позволяет, по словам разработчиков, обеспечить устойчивую работу двигателя автомобиля на обедненных топливных смесях. Это объясняется инициирующим воздействием водорода, который образует центры сгорания. О перспективах создания подобных устройств в свое говорил академик Я. Б. Зельдович в своей теории сгорания. Сейчас уже известно, что водородная добавка увеличивает эффективность работы двигателя и его экологические характеристики, а именно : — расход топлива при движении автомобиля в условиях городского цикла сокращается на 20−25 процентов.

• -содержание окиси углерода и еще более опасных для окружающей средыокисей азота уменьшается до норм Евро-4
• — уменьшение расхода топлива на холостом ходу достигает 40 процентов. Устройство представляет собой компактный комплект, состоящий из катализаторного блока и блока управления бортовым генератором. Катализаторный блок производит конверсию в синтез-газ углеводородного топлива, в качестве которого применяются природный газ, сжиженный газ, бензин или попутный нефтяной газ. Блок управления осуществляет дозирование поступающей смеси, производит начальный запуск генератора и контролирует систему охлаждения. Разработчикам удалось создать генератор с оптимальными для применения в автомобиле массогабаритными и динамическими характеристиками. Реактор имеет массу 8 кг и объем 2,5 л, запуск осуществляется за 35 секунд, что соизмеримо со временем прогрева нейтрализатора. В настоящее время приоритет, по свидетельству конструкторов, отдается оборудованию для применения на городских автобусах.

Представители разработчиков обещают, что в случае серийного производства, генератор синтез-газа, установленный на автобусе, будет иметь такую же стоимость, что и для легкового автомобиля, что составляет около 50 тыс.рублей. Применение на легковых автомобилях генератора синтез-газа несколько ограничено необходимостью решения задачи для оптимальной компоновки оборудования в отсеке двигателя автомобиля. Кроме того, существует общая проблема с внедрением подобных устройств, поскольку это новая, непривычная для потребителя продукция.

Эффективность применения подобных устройств не вызывает сомнений. Входе проведенных исследований совместно исследователями российских и украинских исследовательских институтов были созданы различные варианты опытных образцов автомобилей, работающих на водородном топливе. Из-за ограниченного запаса водорода на борту автомобиля испытывались варианты с комбинированным питанием водородом и бензином, а также исследовалась возможность работы автомобиля на чистом водороде.

Результаты испытаний подтвердили экологические преимущества водорода. Даже при смешанном питании двигателя водородом 5% и бензином выбросы оксида углерода снижаются в10 раз, выбросы несгоревших углеводородов — в 2−3 раза, окислов азота — в 2 раза. Топливная экономичность при работе автомобиля на бензоводородном топливе по сравнению с работой на бензине выше в среднем на 17%.

Работающий на водороде двигатель с искровым зажиганием имеет возможность качественного регулирования топливовоздушной смеси в очень широких пределах (вплоть до значений коэффициента избытка воздуха 3 и более), что с одной стороны, оказывает перспективы существенного улучшения экономичности двигателя, а с другой — позволяет резко снизить выбросы оксидов азота с отработавшими газами. Входе испытаний было подтверждено, что применение водородобензиновой смеси не вызывает сколько-нибудь серьёзных проблем устойчивой работы двигателя из-за увеличения циклов нестабильности рабочего процесса, в то время как улучаются эксплуатационные характеристики двигателя в условиях городской эксплуатации. Общие выбросы оксидов азота при работе транспортного средства на водородном топливе по городскому ездовому циклу в 4−5 раз меньше, чем у двигателя, работающего на углеводородном топливе. Отработавшие газы тпрактически не содержат оксид углерода и углеводороды.

Внедрение генераторов синтез-газа на автомобильном транспорте, согласно выводам специалистов, имеет обширные возможности, как для повышения экономичности использования транспортных средств, так и для улучшения экологической обстановки в крупных городах.

Создание компактных генераторов синтез-газа стало возможным, благодаря разработкам новых типов катализаторов, использующихся для конверсии углеводородов. Они могут использоваться как для переработки природного и попутного нефтяного газов, но более интересным является применение катализаторов конверсии метанола, поскольку метиловый спирт является возобновляемым сырьем. Он может быть произведен, например, из древесины.