Ботаника и синтетика. Часть 2.

Продолжение. Начало здесь.

Синтетика

Даешь стране угля!
Хоть мелкого, но… много.
Стаханов

Забавно, но практически вся мировая энергетика строится на одной простейшей химической реакции — окислении углерода. Молярная масса углерода составляет 12,01 грамм, при реакции выделяется тепло в количестве 96 ккал/моль. Углерода на планете много, жечь его — не пережечь, тем более, что продукт реакции — двуокись углерода, — благополучно перерабатывается обратно в углеродное сырье растениями. Так что, по большому счету, дефицита в классической, углеродной энергетике нет  и не ожидается. Проблема скорее не в дефиците сырья, а в возможном недостатке его удобных для использования форм. С тех пор, как человек научился добывать нефть и газ, второе место в энергетике заняла реакция окисления водорода в углеводородных соединениях (34,8 ккал/моль, молярная масса 1,007 грамм ) — но главное преимущество этих топлив скорее логистическое — их можно передавать по трубам и куда легче запасать на самодвижущихся повозках. Автомобиль с угольным тендером — вполне технологически возможно, просто не очень удобно.  В общем, преобразование одних видов топлива в другие здорово бы поправило в ситуации нагнетаемой паники «Караул, нефть кончается!».

Надо сказать, что таковые преобразования, называемые «производством синтетического топлива» давно известны. Исторически наиболее знаменито так называемое «преобразование по процессу Фишера — Тропша» — при его помощи бедная нефтью, но богатая углём Германия перегоняла уголь в синтетический бензин. Максимального размаха это производство достигло во время Второй Мировой — 6,5 миллионов тонн в 1944 году.

Процесс Фишера — Тропша описывается химическим уравнением:
CO + 2 H2 → −CH2− + H2O
Левая часть уравнения — это смесь угарного газа и водорода, так называемый «синтез-газ». Его получают неокислительным пиролизом (термическое разложение без доступа кислорода) из угля (можно и из другого топлива — да хоть из дров), и он сам по себе может служить топливом. (Так, например, машины с дровяными газогенераторами вполне неплохо ездили в войну).

Однако, преобразованием Фишера — Тропша из него можно получить жидкое углеводородное топливо — например, производимый в 40-х в Германии синтетический бензин (когазин-I, или синтин). Процесс идет при давлении до 30 атмосфер и температуре до 350 °C в присутствии катализатора. Это хорошо отработанная технология. После войны она было успешно развивалась, но не выдержала конкуренции с подешевевшими нефтепродуктами. Увы, даже при нынешних ценах на нефтяное топливо, синтетический бензин обойдется дороже — это высокозатратное технологическое производство, требующее к тому же больших капитальных вложений, тогда как нефть разделить на фракции можно примитивным бытовым ректификатором. (По современным оценкам, производство синтетического топлива из угля требует капиталовложений от 7 до 9 млрд долларов за 80 тыс. баррелей мощности, а нефтяное производство такого же объема обойдется в четыре раза дешевле).

Поделитесь с друзьями