Лекция №9 (13 ноя. 2023) Альтернативные топлива

К альтернативным видам топлива относят топлива, произведенные из не нефтяного сырья (природный и попутный нефтяной газ, уголь, торф, биомасса и др.).

Синтетическое топливо, получаемое в синтезе Фишера-Тропша

Топливо м. б. получено из угля или природного газа в несколько стадий:

1) Получение синтез-газа (CO + H₂)

2) Синтез Фишера-Тропша на кобальтовых или железных катализаторах

Первые промышленные процессы были реализованы в Германии в 1935 г. Получаемое синтетическое топливо состоит в основном из н-парафинов, ОЧ бензиновой фракции составляет примерно 60 ед., цетановое число дизельной фракции составляет примерно 70 ед.

Плотность синтетического бензина составляет 700 кг/м³, дизельного топлива 750-780 кг/м³.

Уравнения синтеза УВ-ов по методу Фишера-Тропша

Для синтеза парафинов:

(1)

(2)

Для синтеза олефинов:

(3)

(4)

Для синтеза спиртов:

(5)

Для синтеза карбоновых кислот:

(6)

Побочные реакции:

(7)

(8)

(9)

Тепловой эффект 165 кДж/моль.

Низкотемпературные свойства дизельного топлива

Температура помутнения синтетического дизельного топлива +5 – +10 °C.

Предельная температура фильтруемости 0 °C.

Метанол явл. альтернативным топливом, используемом в бензиновом двигателе. Метанол имеет высокое ОЧ (110-112 ед.) и часто используется в двигателях с высокой степенью сжатия (спортивные автомобили).

Метанол практически полностью сгорает до и и практически не образует врендых выбросов CO, отсутствуют циклические и ароматические УВ и др.

Плотность метанола 790 кг/м³.

К недостаткам использования метанола в качестве топлива относится:

1) Низкая удельная теплота сгорания (24 МДж/кг) (для нефтяного топлива 42 МДж/кг)

2) Метанол явлю сильным ядом (смертельная доза для человека 30 г)

НОРМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ: 0 °C, 760 мм. рт. ст.

СТАНДАРТНЫЕ УСЛОВИЯ: 20 °C, 760 мм. рт. ст.

Диметиловый эфир используют как альтернативу дизельному топливу.

Используют сжиженный диметиловый эфир при давлении 3-5 атм.

Цетановое число порядка 55 ед. явл. более экологичным видом топлива в сравнении с нефтяным и дизельным топливом.

Природный газ

Метан активно используется в качестве автомобильного топлива в бензиновых двигателях.

Метан имеет высокую детонационную стойкость (ОЧ = 110 ед.) явл. более экологичным топливом в сравнении с нефтяным бензином.

Одним из преимуществ использования метана явл. его дешевизна (примерно в 3 раза дешевле по сравнению с нефтяным).

Недостаток: требуется использование доп. оборудования в автомобилях, работающем при высоком давлении (200-250 атм.).

Пропан-бутановая фракция (сжиженный газ)

Используется С₃-С₄ фр. при давлении 5-15 атм.

Преимущества: высокая детонационная стойкость ОЧ ≈ 100 ед., стоимость использования топлива примерно в 1,7-1,8 раз дешевле нефтяного бензина. Но также требуется установка технологического оборудования.