Тема 3: «альтернативные топлива»

1. Общие сведения.

2. Газовые углеводородные топлива.

3. Спирты, водород и другие топлива.

4.1. Общие сведения

Нефть и газ – главные энергоносители современной цивилизации, но расходы их не восстанавливаются. Есть возможность использовать восстановленные природные, экологически чистые энергетические источники – солнечную энергию, силу ветра, воды, а также нетрадиционные источники энергии. Вода (при распаде на водород и кислород) может использоваться как экологически чистое топливо. К восстановленному экологически чистому топливу относятся растительные масла и животные жиры, которые используют, как добавку к нефтяному топливу либо получают топлива их переработкой. Например, синтезом рипакового масла с этанолом получают топливо для дизелей (это биотопливо). Есть данные в отношении использования угольной и алюминиевой пыли, азота, ацетона, аммиака и некоторых других веществ как топлива для двигателей внутреннего сгорания, но это не значит, что они могут получить широкое распространение.

Как альтернативные топлива могут использоваться синтетические топлива, которые получают из твердого топлива (угля, сланцев и т.д.), методами синтеза из газов и некоторых узких фракций и отдельных веществ. Переработка твердого и тяжелого топлива базируется на обеспечении продуктов необходимым количеством водорода. В бензине соотношение водорода к углероду (100Н : С) составляет 17…18, тогда как в угле – 5,4…9, в нефти – в среднем 14…15, т.е. даже в наиболее богатом на водород сырье – нефти – водорода не хватает для полного преобразования её в бензин.

Из нефтяных остатков, сланцев, угля топлива можно получать разными методами, например, гидрогенизацией. Процесс гидрогенизации происходит при высокой температуре (380..550*С), большом давлении водорода и в присутствии специальных катализаторов, стойких к сере. Гидрогенизацией разных смол и нефтяных остатков можно получить 70…80% моторного топлива и 18…23% газоподобных углеводородов; из угля – приблизительно 55% бензина и 30% газоподобных углеводородов, остальное: вода + остаток + расход (потери). Октановое число бензина при гидрогенизации угля, сланцев можно получить со значением 80…86 по моторному методу. Их производство связано со сложной технологией, стоимость этих продуктов значительно выше стоимости продуктов, получаемых из нефти.

Альтернативные топлива, используемые в последнее время, получают на основе переработки природного и попутного газов, газов газоконденсатных месторождений, из с/х продуктов (отходов) и других продуктов. Бытовые отходы (свалки) могут использоваться как сырьё для получения газовых топлив, что приводит одновременно к уменьшению загрязнения окружающей среды. Как топливо можно использовать водород, спирты. Получение и использование альтернативных топлив следует основывать на наличии сырьевой базы, стоимости получаемого сырья и продуктов, решении экологических вопросов. Характеристика некоторых альтернативных топлив приведена в табл.47.

Таблица 47

Характеристика топлив, полученных гидрогенизацией угля

и методами синтеза

Топливо и метод получения	Показатели качества
	Густота, кг/м3	Границы кипения, *С	Температура застывания, *С	Число
				октановое/М	цетановое
Гидрогенизация бурого угля: - бензин - дизельное топливо	738…748 837…855	43…200 198…350	- -15…-16,5	54…62,5 -	47,8…52,4 -
Синтез из С3 – С4: - полимер-бензин олигомеризации	750	36…205	-	81…85	-
Синтез из оксида углерода и водорода: - бензин - дизельное топливо (как добавка в количестве ≈ 15%)	680…684 772	36…170 240…320	- +2	32…55 -	- ≈90

Использование альтернативных топлив часто ведет к необходимости дополнительной защиты техники от коррозии и износа, в частности, водородного, коррозийно-механического при использовании водорода, спиртов, эфиров как топлива либо их смесей с нефтяными топливами. Для предотвращения коррозии и износа двигателей в топливо вводят специальные присадки.