В результате получается синтез-газ, который затем используется для переработки и производства топлива. Полученный сингаз помещается во второй герметичный резервуар, заполненный катализатором на основе железа, никеля или кобальта. На выходе из второго резервуара получается топливо, из которого в процессе крекинга производят бензин и дизельное топливо.
Как производится бензин
Бензин – это топливная жидкость. Но все мы хотим знать, как производится бензин. Техника изготовления этой смеси требует соблюдения строгих процедур, научного следования химическим законам и большого количества специализированной работы. Давайте рассмотрим, как и из чего делают бензин.
Основой для производства бензина является сырая нефть. После ее перегонки получают не только горючие смеси (бензин, парафин, дизельное топливо), но и множество других полезных органических продуктов, например мазут. Ископаемое "черное золото" состоит на 85% из углерода и на 15% из водорода, которые образуют сотни связей – углеводороды.
Методы производства бензина включают два основных способа: прямая перегонка и более современные технологии. Например:
- термический крекинг;
- каталитический крекинг;
- каталитический риформинг;
- водный риформинг;
- риформинг.
Переработка нефти
Чтобы получить бензин из сырой нефти, которая содержит все углеводороды, ее необходимо переработать. В результате получается сырье, из которого производятся полезные вещества. Переработка сырой нефти заключается в разделении ее компонентов на фракции. Процесс производства бензина начинается с одного из двух методов переработки:
- Термическая фракционная перегонка, при которой различные вещества разделяются при разных температурах кипения. Это старый и распространенный способ выделения необходимых фракций из сырой нефти. В этом процессе пары сырой нефти сжижаются до жидкой формы для дальнейшей переработки.
- Химическое фракционирование позволяет получить другие компоненты из определенных ингредиентов. Такая переработка называется конверсией. Конверсия расщепляет длинные углеводородные цепи на более короткие.
Первичная рафинация
Первым шагом в технологии производства бензина из сырой нефти является атмосферное фракционирование, при котором сырая нефть разделяется на фракции. Атмосферная дистилляция происходит в определенном диапазоне температур (не выше 350°C), поскольку при более высоких температурах углеводороды разрушаются.
Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти?
При переработке барреля сырой нефти (159 литров) его объем увеличится на 9 литров (до 168 литров). Из этого количества сырой нефти можно получить
- бензин – 102 л
- дизельное топливо – 30 л;
- авиационный бензин – 25 л
- газ после перегонки – 11 л
- кокс – 10 л
- мазут – 5,6 л
- сжиженный газ – 4,5 л;
- древесный уголь – 1,5 кг
- газ пропан – 12 баллонов;
- моторное масло – 1 литр.
Что такое метанол и как его производят?
Для получения метанола необходимо изготовить самодельный дистилляционный аппарат для смешивания бытового газа и обычной питьевой воды и ряда последующих операций.
Технология самодельного аппарата для получения метанола из воды и газа пропан-бутана предполагает изменение химического состава этих элементов под высоким давлением и температурой. Периодически охлаждаясь и изменяясь, взаимодействуя с катализатором, они превращаются в синтез-газ, а после последующей термической обработки – в метанол.
Получение бензина из угля
Большинство видов топлива производится из сырой нефти. Однако многие страны, не имеющие нефтяных месторождений, производят топливо, используя в качестве сырья уголь. Примером могут служить европейские страны, которые в начале 20 века производили топливо из бурого угля.
В частности, довоенная Германия добывала свое топливо в основном таким образом. Это были крупные месторождения угля (имеется в виду Рурское угольное месторождение), добыча и производство бензина из которого были поставлены на промышленную основу.
Как бензин добывают из угля
Бензин добывается из угля двумя различными способами. Уголь и сырая нефть имеют схожий химический состав с общей основой – углеродно-водородными соединениями, только в буром угле меньше молекул водорода. Увеличивая количество молекул водорода в угле, получают вещество с химической структурой, равной структуре сырой нефти, что позволяет в дальнейшем производить бензин. Производство бензина путем переработки бурого угля было разработано учеными в Германии в 1920-х годах:
- Гидрогенизация, или сжижение (метод Бергиуса).
- Газификация и синтез топлива (метод Фишера-Тропша).
Что такое гидрогенизация
Технология производства синтетического бензина из бурого угля путем гидрогенизации заключается в следующем:
- Уголь мелко измельчается и смешивается с маслянистой и вязкой жидкостью, такой как мазут или сырая нефть, для получения пастообразного вещества.
- Пастообразный уголь помещают в герметичный сосуд, добавляют катализатор и растворитель, где под высоким давлением (200 атм) и температурой (+500ºC) происходит обогащение угля, которое происходит сначала в жидкой фазе, а затем переходит в паровую.
- Для получения конечного продукта топливо, полученное в автоклаве, центрифугируется, кокс удаляется, а топливо перегоняется.
Варианты производства бензина в домашних условиях
Производство настоящего топлива – сложный и дорогостоящий процесс. Сначала сырая нефть добывается, а затем перерабатывается. Домашнее производство бензина хорошего качества маловероятно. Однако бензин для отопления или заправки бензопилы, конечно, возможен.
Продукты нефтепереработки есть везде. Это мусор под ногами людей (синтетические ткани, полиэтилен, пластик, резиновые покрышки, гниющая древесина). Их можно использовать для производства дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания путем пиролиза или нагревания в бескислородной атмосфере. При сжигании вторсырья выделяется углекислый газ. Следовательно, это не наносит вреда окружающей среде. Эффективность будет такой же, как у бензина на автозаправочной станции.
Из 1 кг пластиковых бутылок получается 1 литр топлива. Самодельный бензин в кустарных условиях можно изготовить из угля путем термической обработки, старых автомобильных покрышек, резиновых отходов, нефти и путем газификации. Некоторые умельцы научились производить бензин для двигателей внутреннего сгорания. Перегонка пластиковых бутылок и резиновых покрышек дает хорошее синтетическое дизельное топливо.
Производство бензина из угля
Страны Европы, лишенные нефтяных месторождений, уже давно начали производить бензин из каменного угля. Германия также производила топливо в довоенные годы, благодаря Рурскому угольному месторождению с большими запасами бурого угля.
Как из угля получают бензин
Нефть и уголь имеют идентичный химический состав (водород, соединения углерода), который можно просто заменить. Это означает, что по мере увеличения количества молекул водорода в угле, т.е. гидрогенизации, сначала отделяется нефть, а затем бензин путем переработки.
Отделение топлива от нефти возможно двумя способами: Фишера-Тропша, Бергиуса путем синтеза и газификации топлива или сжижения (гидрогенизации).
Лабораторные испытания
Все виды топлива должны быть сертифицированы лабораторией производителя на соответствие государственным нормам и стандартам. Какие показатели подлежат контролю:
- Соответствие свойствам, указанным в нормативных документах;
- Проверка качественного и количественного состава соединений в бензине;
- Проверка на возможное повреждение компонентов двигателя.
Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти?
Баррель приблизительно эквивалентен 160 литрам сырой нефти. Из этого объема можно получить примерно 103 литра бензина, 31 литр дизельного топлива и 5,6 литра мазута. Интересно, что меньше всего из этого объема получается моторного масла – всего 1 литр.
Аппарат, используемый для домашнего производства, по конструкции схож с тем, что используется для производства спирта. Основу составляет подогреваемый бак, к которому подключается чиллер для улавливания паров и емкость для сбора конденсата. Важно поддерживать правильную температуру:
- Для бензина – не более 250 градусов;
- Для дизельного топлива – не более 355 градусов Цельсия.
Важно отметить, что в домашних условиях невозможно провести полную очистку, поэтому бензин будет низкого качества.
Производство биодизеля в домашних условиях
Прежде всего, важно понять разницу между собственно маслом и биодизелем. Растительное масло (SVO), отработанное растительное масло (WVO) и аналогичные жиры животного происхождения, естественно, способны питать дизельный двигатель, но не являются биодизелем как таковым.
В первом случае необходимо модифицировать сам двигатель. Как минимум, потребуется система грубой и тонкой фильтрации отработанного растительного масла. Это не лучший вариант для двигателя.
Лучше производить биодизель из масел SVO или WVO. Этот процесс более сложный и включает в себя "разрушение" химической структуры жиров или масел с помощью метанола и щелочи. Важно соблюдать необходимые меры предосторожности, так как метанол и щелочь являются токсичными веществами.
Процесс получения биодизеля из SVO, в самых основных терминах.
-Добавление определенного количества смешанных ингредиентов, метанола и щелочи, будет способствовать химическому процессу, известному как переэтерификация;
-Этот процесс приведет к окончательному выделению двух продуктов, а именно биодизеля и глицерина, которые будут разделены и осядут на дно этой смеси;
-Последним этапом является сушка метиловых эфиров жирных кислот. Так как вода сама по себе приводит к росту микроорганизмов в биодизеле и способствует образованию свободных жирных кислот, которые вызывают дальнейшую коррозию металлических деталей.
Хранить не более 3 месяцев.
Поиск сырья для производства биодизеля в домашних условиях
Самое замечательное в биодизеле то, что он может быть изготовлен из широкого спектра растительных масел или животных жиров (теоретически, вы даже можете получить бесплатное сырье из тех же местных ресторанов). Процесс поиска поставщиков довольно прост, как "раз-два-три". Свяжитесь с местными ресторанами, узнайте, есть ли у них отходы растительного масла, а затем найдите способ транспортировки отходов домой. Готово!
Если у вас нет готового источника отработанного масла для жарки, получить это сырье для изготовления собственного биодизеля становится сложнее. Покупать масло в магазинах для добавления в ДТ (дизельное топливо) – это излишество.
Другой вариант – производить собственное растительное масло. Этот процесс длительный и непрактичный. Возможно, в далеком, гипотетическом или постапокалиптическом будущем, когда все другие ресурсы будут исчерпаны, это будет экономически целесообразно, но не сейчас и не в наше время.
Заключение: При правильном знании технологии и технических средств этанол для автомобилей производить несколько проще, чем тот же биодизель. Однако без использования выращенного материала для переработки такое домашнее производство топлива становится дорогим удовольствием. Это необходимо иметь в виду.