Технология получения жидкого топлива из угля, известная как угольная газификация и синтез жидкого топлива, имеет долгую историю, начиная с начала 20 века. Основные этапы развития этой технологии включают:
- Ранние эксперименты (1910-е — 1920-е годы):
- Первые попытки получения жидкого топлива из угля были предприняты в Германии во время Первой мировой войны, когда нехватка нефти заставила страну искать альтернативные источники топлива.
- В 1913 году немецкий химик Фридрих Бергус запатентовал процесс, известный как «процесс Бергуса», который использовал уголь для производства синтетического жидкого топлива.
- Развитие в Германии (1930-е — 1940-е годы):
- В 1920-х и 1930-х годах Германия начала массовое производство синтетического топлива из угля, особенно во время Второй мировой войны, когда доступ к нефти был ограничен.
- Процесс Фишера-Тропша, разработанный в 1920-х годах, стал основным методом для преобразования угля в жидкое топливо, включая бензин и дизельное топливо.
- Послевоенное время и новые технологии (1950-е — 1970-е годы):
- После войны технологии были адаптированы и использованы в других странах, включая Южную Африку, где в 1955 году была запущена первая коммерческая установка по производству синтетического топлива из угля.
- В 1970-х годах, в ответ на нефтяные кризисы, интерес к угольной газификации и синтезу жидкого топлива возрос.
- Современные разработки (1980-е — настоящее время):
- В последние десятилетия технологии были усовершенствованы, включая использование катализаторов и более эффективных процессов.
- В 2000-х годах началось активное исследование угольной газификации как способа снижения выбросов углерода, с акцентом на улавливание и хранение углерода (CCS).
Современное использование технологии
Сегодня технология получения жидкого топлива из угля используется в различных странах, хотя и не так широко, как в прошлом. Основные аспекты ее применения включают:
- Южная Африка: Компания Sasol продолжает производить синтетическое топливо из угля, используя процесс Фишера-Тропша. Это один из крупнейших проектов в мире по производству синтетического топлива из угля.
- Китай: Китай активно развивает технологии угольной газификации, производя значительное количество синтетического топлива из угля для удовлетворения растущего спроса на энергию.
- Экономические факторы: Снижение цен на нефть и развитие альтернативных источников энергии, таких как возобновляемые источники, ставят под сомнение экономическую целесообразность угольной газификации.
Процесс получения дизельного топлива из угля включает несколько ключевых этапов, которые можно разделить на два основных процесса: газификацию угля и синтез жидкого топлива. Вот основные шаги:
- Газификация угля:
- Уголь подвергается высокотемпературной обработке в газификаторе, где он реагирует с кислородом и паром. Это приводит к образованию синтетического газа (синтез-газа), состоящего в основном из угарного газа (CO), водорода (H₂) и небольшого количества углекислого газа (CO₂).
- Газификация может происходить при различных температурах и давлениях, в зависимости от используемой технологии.
- Очистка синтез-газа:
- Полученный синтез-газ очищается от примесей, таких как сероводород (H₂S) и другие загрязняющие вещества, чтобы подготовить его к следующему этапу.
- Синтез жидкого топлива:
- Очищенный синтез-газ направляется в реактор, где происходит процесс синтеза Фишера-Тропша. В этом процессе угарный газ и водород реагируют в присутствии катализатора (обычно на основе железа или кобальта) для образования углеводородов, включая дизельное топливо.
- Полученные углеводороды могут быть разделены и переработаны для получения различных видов топлива.
- Переработка и улучшение качества:
- Полученное синтетическое дизельное топливо может быть дополнительно переработано для улучшения его свойств, таких как вязкость, температура застывания и другие характеристики.
Сравнение с традиционным методом получения дизельного топлива
- Стоимость:
- Процесс получения дизельного топлива из угля обычно дороже традиционного метода, основанного на переработке нефти. Это связано с высокими капитальными затратами на оборудование для газификации и синтеза, а также с затратами на очистку синтез-газа.
- В зависимости от региона и цен на уголь и нефть, стоимость производства синтетического дизельного топлива может варьироваться, но в большинстве случаев она превышает стоимость традиционного дизельного топлива.
- Экономические факторы:
- Цены на нефть и уголь, а также доступность технологий и инфраструктуры играют важную роль в определении экономической целесообразности. В условиях высоких цен на нефть интерес к угольной газификации может возрасти.
- Однако, с учетом снижения цен на нефть и роста интереса к возобновляемым источникам энергии, многие проекты по производству синтетического топлива из угля сталкиваются с экономическими трудностями.
- Экологические аспекты:
- Процесс получения дизельного топлива из угля имеет более высокий углеродный след по сравнению с традиционным методом.
- В условиях растущего внимания к экологическим вопросам и изменению климата, многие страны и компании ищут более устойчивые и экологически чистые альтернативы.
Заключение
Процесс получения дизельного топлива из угля представляет собой сложную технологическую цепочку, которая, хотя и может быть эффективной в определенных условиях, обычно дороже традиционного метода получения дизельного топлива. Экономическая целесообразность и экологические аспекты играют ключевую роль в оценке будущего этой технологии.
Технология получения жидкого топлива из угля имеет богатую историю и продолжает развиваться, хотя и сталкивается с вызовами в условиях изменения энергетического ландшафта и экологических требований. Важно учитывать как экономические, так и экологические аспекты при оценке ее будущего.
Общим недостатком газификационных процессов считаются высокие затраты на утилизацию отводимого СО2 и других побочных газов – это главное препятствие для их широкого распространения. Электроэнергия, получаемая с помощью газификации угля, на 10-20% дороже традиционной энергии ТЭС. Тем не менее Ю. Гаврилечко считает, что Украина может пойти на такие издержки ради ослабления зависимости от российского импорта. Тем более что за рубежом газификация активно используется уже около 100 лет. Базовая технология была разработана в начале ХХ века в Германии, где затем были построены электростанции на газифицированном угле. Новый же всплеск интереса к технологии произошел после нефтяного кризиса 1970 годов, и “хедлайнером” продвижения стала корпорация Shell. Сегодня основными разработчиками газификационных процессов являются Shell, Lurgi, British Gas, Texaco, активные пользователи – General Electric (GE), Siemens, Mitsubishi и др.
