Synthetisches Benzin: Beschreibung, Eigenschaften, Leistung, Herstellungsverfahren

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Wissenschaft und Fortschritt ermöglichen es Ihnen, Dinge zu erschaffen, die noch nie zuvor gesehen wurden und an die viele nicht einmal denken konnten. Nehmen Sie zum Beispiel eine relativ neue Entwicklung wie synthetisches Benzin. Viele Menschen wissen, dass dieser Kraftstoff durch Destillation aus Öl gewonnen wird. Es kann aber auch aus Kohle, Holz, Erdgas synthetisiert werden. Obwohl die Herstellung von synthetischem Benzin den konventionellen Herstellungsweg nicht vollständig ersetzen kann, verdient es dennoch, untersucht zu werden. Daher wird seine Geschichte betrachtet, sowie Möglichkeiten, es zu erh alten.

Einführung

Es ist schwierig, sich die moderne Zivilisation ohne Treibstoff vorzustellen - Diesel, Kerosin, Benzin. Autos, Flugzeuge, Raketen, Wassertransporte arbeiten für sie. Aber die Menge an Öl im Darm ist begrenzt. Vor nicht allzu langer Zeit glaubte man, dass die Menschheit bald unweigerlich mit einer Treibstoffknappheit konfrontiert sein würde. Aber es stellte sich heraus,es ist gar nicht so traurig. Neue Technologien werden entwickelt, um schwer zu fördernde Reserven zu extrahieren, und alternative Optionen zeichnen sich ab. Wir können auch grüne Energie und die Steigerung der Ressourceneffizienz erwähnen (moderne Kleinwagen schaffen problemlos 4-6 Liter Kraftstoff auf hundert Kilometer, obwohl sie zu Beginn unseres Jahrtausends etwa 10 benötigten). Und wie sich herausstellte, kann hochwertiger Kraftstoff aus verschiedenen nicht erdölh altigen Rohstoffen gewonnen werden.

Wie hat alles angefangen?

Wir müssen mit Ereignissen beginnen, die vor mehr als 150 Jahren stattfanden. Damals begann die kommerzielle Ölförderung. Seitdem hat die Menschheit mehr als die Hälfte der sogenannten leichten Rohstoffe verbraucht. Ursprünglich wurde Öl als Quelle für thermische Energie verwendet. In unserer Zeit ist dieser Ansatz wirtschaftlich nicht tragbar. Als das Automobilzeit alter kam, wurden die Produkte der Ölfraktionierung in der Rolle von Motorkraftstoff weit verbreitet. Gleichzeitig wurde es umso rentabler, nach einer Alternative zu suchen, je mehr Rohstoffe erschöpft waren.

Was ist Öl? Dies ist eine Mischung aus Kohlenwasserstoffen und insbesondere Cycloalkanen. Was sind Sie? Das einfachste Alkan ist vielen als Methangas bekannt. Darüber hinaus gibt es stickstoff- und schwefelh altige Verunreinigungen im Öl. Und wenn es richtig verarbeitet ist, dann kann man viele verschiedene Materialien bekommen. Nehmen Sie zum Beispiel das bekannte Benzin. Was repräsentiert er? Tatsächlich handelt es sich hierbei um eine niedrigsiedende Ölfraktion, die mit einem Anteil von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen gebildet wirdAtome von fünf bis neun. Benzin ist der Hauptkraftstoff für Pkw und Kleinflugzeuge. Der nächste hervorgehobene Typ ist Kerosin. Es ist zähflüssiger und schwerer. Es wird aus Kohlenwasserstoffen mit 10 bis 16 Atomen gebildet. Kerosin wird in Düsenflugzeugen und Triebwerken verwendet. Eine noch schwerere Fraktion ist Gasöl. Es wird in Dieselkraftstoff verwendet, der eine Mischung mit Kerosin ist.

Wissenschaftliche Suche nach einer Alternative

Obwohl die Hauptfraktionen aus Öl gewonnen werden, hat sich herausgestellt, dass auch andere Kohlenstoffrohstoffe für diesen Zweck verwendet werden können. Dieses Problem wurde bereits 1926 von Chemikern gelöst. Dann entdeckten die Wissenschaftler Fischer und Tropsch die Reduktionsreaktion von Kohlenmonoxid unter atmosphärischem Druck. Es wurde gefunden, dass aus einem Gasgemisch in Gegenwart von Katalysatoren flüssige und feste Kohlenwasserstoffe gebildet werden können. Sie waren in ihrer chemischen Zusammensetzung den aus Erdöl gewonnenen Produkten nahe. Das Ergebnis der chemischen Forschung wurde „Synthesegas“genannt. Es stellte sich als ziemlich einfach heraus. So sehr, dass es von jeder Person, die Chemie und Physik in der Schule nicht übersprungen hat, zu Hause wiederholt werden kann. Es wurde gewonnen, indem Wasserdampf über Kohle geleitet wurde (das ist ihre Vergasung) oder gewöhnliches Erdgas umgewandelt wurde (es besteht hauptsächlich aus Methan). Im zweiten Fall wurden zusätzlich Metallkatalysatoren eingesetzt. Zu beachten ist, dass Synthesegas nicht nur aus Methan und Kohle hergestellt werden kann. Eine vielversprechende Richtung wird jetzt als Arbeit an enzymatischen undthermochemische Verarbeitung von Abfällen aus pflanzlichen Rohstoffen. Nicht zu vergessen ist auch die Umwandlung von Biogas, also von flüchtigen Stoffen, die aus der Zersetzung organischer Abfälle gewonnen werden.

Wie hat sich die Anwendung entwickelt?

Nazi-Deutschland hat sich in dieser Hinsicht hervorgetan. Während des Zweiten Weltkriegs hatte sie erhebliche Probleme bei der Treibstoffversorgung. Daher wurden ganze Komplexe geschaffen, die Kohle zu flüssigem Brennstoff verarbeiteten. Und das synthetische Benzin des Dritten Reiches leistete seinen wesentlichen Beitrag und verzögerte den Untergang dieses schrecklichen Staates ziemlich stark. Dann wurde die Methode der chemischen Verflüssigung von Kohle verwendet, bis Pyrolysebrennstoff erh alten wurde. Bis Kriegsende gelang es Nazi-Deutschland, das Niveau von 100.000 Barrel synthetischen Öls pro Tag zu erreichen. Üblicherweise sind das mehr als 130 Tonnen! Der Einsatz von Kohle ist aufgrund der ähnlichen chemischen Zusammensetzung sinnvoll. In ihm beträgt der Wasserstoffgeh alt also 8 %, während er in Öl 15 % beträgt. Wenn Sie ein bestimmtes Temperaturregime schaffen und die Kohle in einem erheblichen Volumen mit Wasserstoff sättigen, geht sie in einen flüssigen Zustand über. Dieser Vorgang wird als Hydrierung bezeichnet. Außerdem kann es beschleunigt und im Volumen vergrößert werden, wenn Katalysatoren verwendet werden: Eisen, Zinn, Nickel, Molybdän, Aluminium und viele andere. All dies ermöglicht es, verschiedene Fraktionen zu isolieren und für die weitere Verarbeitung zu verwenden.

Synthetisches Benzin wird jetzt in Deutschland produziert. Nach dem Zweiten Weltkrieg zog Südafrika nach. DannChina, Australien und die Vereinigten Staaten begannen, sich anzuschließen. Dabei ist zu beachten, dass wir auch in diesem Bereich Entwicklungspotential haben.

Vom Fallen und Steigen

In der Sowjetunion wurde schon vor Beginn des Zweiten Weltkriegs nach einer möglichen Gewinnung von Benzin aus Braunkohle gesucht. Aber leider war es nicht möglich, Ergebnisse zu erzielen, die für die industrielle Produktion geeignet waren. Nach dem Ende des Konflikts sank der Ölpreis und damit verschwand der Bedarf an synthetischem Kraftstoff. Jetzt, aufgrund des Rückgangs der Ölreserven, erlebt dieses Gebiet eine Wiedergeburt. Die Produktion von synthetischem Benzin findet immer mehr Verbreitung und wird dabei oft vom Staat unterstützt. In den USA beispielsweise können Hersteller solcher Kraftstoffe mit staatlichen Subventionen rechnen. Trotz aller Voraussetzungen werden flüssige Kraftstoffe in begrenztem Umfang produziert. Fakt ist, dass der Ausbau bestehender Kapazitäten durch die hohen Kosten begrenzt ist, die deutlich über dem liegen, was aus konventionellen Rohstoffen gewonnen werden kann. Synthetisches Benzin kann in Deutschland beispielsweise aus Wasser und Kohlendioxid hergestellt werden, kostet aber schon in einem Jahr ein neues Auto. Und das alles wegen der hohen Installationskosten. Die Hauptrichtung der Arbeit ist die Suche nach wirtschaftlichen technischen Lösungen. Offen ist beispielsweise die Frage der Druckreduzierung zur Kohleverflüssigung. Jetzt müssen 300-700 Atmosphären erstellt werden, und die Suche wird durchgeführt, um einen Wert von 100 und darunter zu erreichen. Ebenfalls relevant sind die Fragen der Steigerung der Produktivität von Generatoren, die Entwicklung neuer Katalysatoren (effizienter). Ja, und wir sollten nicht vergessen, dass es nicht so viel hochwertige Naturkohle gibt. Daher gilt es als vielversprechender, es aus Gas zu gewinnen. Welche Möglichkeiten gibt es hier?

Hergestellt aus Erdgas

Dies gilt insbesondere aufgrund bestehender Transportprobleme. Wenn Sie also Erdgas transportieren, betragen die Kosten dafür 30-50 % der Kosten des Endprodukts. Daher ist seine Verarbeitung unmittelbar am Ort der Gewinnung zu hochwertigem Otto- und Dieselkraftstoff sehr relevant. Daraus ergeben sich eine Reihe von Anforderungen an die Kompaktheit von Anlagen. Wenn Endprodukte über die Methanolstufe erh alten werden, dann ist ein solches Verfahren aufgrund der Tatsache bequem, dass es in einem einzigen Reaktor stattfindet. Aber es wird viel Energie benötigt, weshalb synthetischer Kraftstoff doppelt so teuer ist wie Öl. Eine Alternative zu dieser gängigen Methode wurde vom Institut für Petrochemische Synthese der Russischen Akademie der Wissenschaften vorgeschlagen. Es beinh altet die Arbeit mit einem anderen Zwischenprodukt - Dimethylether. Es ist nicht schwierig, auf diese Weise zu arbeiten, wenn der Kohlenmonoxidanteil im resultierenden Synthesegas erhöht wird. Die Herstellung von synthetischem Benzin ist in diesem Fall ein zusätzlicher und eher umweltfreundlicher Kraftstoff. Besonders beim Anlassen k alter Motoren hat es sich aufgrund seiner hohen Cetanzahl gut bewährt. Und für die Herstellung von Benzin ist diese Option nicht schlecht. So können Sie Kraftstoff mit einer Oktanzahl von 92 herstellen. Synthetisches Benzin aus Erdgas weist gleichzeitig weniger schädliche Verunreinigungen auf als solche, die aus Öl hergestellt werden. Die von der Russischen Akademie der Wissenschaften vorgeschlagene Anlage bietet ein Betriebsschema, nach dem je höher die Reaktionstemperatur, desto mehrLeistung.

Kannst du alles alleine machen?

Obwohl alternative Energien als relativ junge Wissenschaft gelten, ist es kein Problem, ihre Errungenschaften innerhalb eines Haush alts zu wiederholen. Daher ist es durchaus möglich, synthetisches Benzin mit eigenen Händen herzustellen. Darüber hinaus kann aufgrund der Besonderheiten der Bedingungen, unter denen man existieren muss, auf Holz, Kohle und Biogas zurückgegriffen werden. Welche davon zu Hause bevorzugt werden soll, entscheidet jeder für sich.

Die einfachste und relevanteste Frage ist, wie man mit eigenen Händen synthetisches Benzin aus Holz gewinnt. Viele betrachten es lediglich als Baustoff oder Rohstoff für Spielzeug. Aber es lohnt sich, sich zumindest an Holzalkohol zu erinnern, und es wird deutlich, dass das Potenzial vorhanden ist. Wie bekommt man in diesem Fall Synthesegas? Es ist notwendig, Holz (oder seine Abfälle, was genau nicht wichtig ist) zu nehmen. Zu Hause können Sie ein Gerät aus drei Teilen herstellen, von denen jedes seine Funktion erfüllt. Zunächst ist es notwendig, ihre Trocknung und Erwärmung auf eine Temperatur von 250-300 Grad Celsius sicherzustellen. Dann kommt die Reihe der Pyrolyse. Hier soll die Temperatur auf 700 Grad steigen. Und die letzte Stufe ist die Gaserzeugung. Es beginnt mit der Dampfreformierung. Der Prozess findet bei einer Temperatur von 700-1000 Grad statt. Das Ergebnis ist ein sehr reines Synthesegas. Ein zusätzlicher Eingriff ist nicht erforderlich. Als nächstes verwenden wir Katalysatoren und fertig ist synthetisches Benzin!

Aus Kohle machen

Und noch eine Kleinigkeit, die vorher nicht erwähnt wurde - bei der Arbeit zu Hause werden die Installationen sicherlich ziemlich groß ausfallen. Daher ist es nicht empfehlenswert, sie in einer Wohnung aufzustellen. Aber sie in Ihrem eigenen Zuhause oder in der Nähe davon zu erstellen, ist eine sehr reale Sache.

Synthetisches Benzin kann aus Kohle durch Dampfeinwirkung gewonnen werden. Seine Vergasung ist der einfachste und praktikabelste Weg für häusliche Bedingungen. Also lasst uns anfangen. Für eine höhere Effizienz und eine Erhöhung der Prozessgeschwindigkeit muss zunächst Kohle zerkleinert werden. Dann ist es mit Wasserstoff gesättigt. Dann ist es notwendig, eine Temperatur von 400-500 Grad Celsius und einen Druck von 50-300 kg/cm²2 zu erzeugen. Und wir warten auf den Moment des Übergangs in den flüssigen Zustand. Wenn kein Lösungsmittel verwendet wird, werden nur 5-8% der Gesamtkohlemasse zu einem Lösungsmittel. Dann kommen die Katalysatoren an die Reihe. Geeignet für Kohle: Molybdän, Nickel, Kob alt, Zinn, Aluminium, Eisen sowie deren Verbindungen. Zur Vergasung können beliebige Rohstoffe verwendet werden. Braun, Stein - alles geht. Obwohl seine Qualität die Umwandlungseffizienz beeinflusst. Früher wurde die Bezeichnung der Kohlenstoffmenge angegeben und die Zahl 8% genannt. Dies ist nicht ganz richtig. Je nach Marke und Qualität kann der Wert zwischen 4 % und 8 % liegen. Und für die Mindesteignung zur Weiterverarbeitung und Trennung von Benzin ist es notwendig, einen Wert von 11 % (besser als 15 %) zu erreichen. Zunächst nicht die Tatsache, dass alles klappen wird. Vor allem, wenn Sie Unterricht in Physik übersprungen haben undChemie. Dennoch kann synthetisches Benzin aus Kohle erfolgreich hergestellt und verwendet werden.

Arbeiten mit Biogas

Das ist ein ziemlich ungewöhnlicher und extravaganter Ansatz, aber er funktioniert. Seine Schönheit liegt auch in der Tatsache, dass es als Kraftstoff eine breitere Anwendung als nur synthetisches Benzin hat. Es stimmt, es nimmt viel Platz ein. So entspricht beispielsweise ein Kubikmeter Biogas 0,6 Liter Benzin. Wenn Sie es nicht in komprimiertem Zustand verwenden und es sogar auf einem Lastwagen zu den Augäpfeln bringen, können Sie nicht mehr als einhundert oder zwei Kilometer fahren. Wie also daraus das gewünschte Benzin synthetisieren? Dies ist aufgrund der Tatsache möglich, dass es sich tatsächlich um Methan mit geringen Verunreinigungen handelt. Das ist praktisch das, was Sie brauchen. Die Synthese ist jedoch problematisch. Etwas Neues und zugleich Einfaches wurde hier schließlich nicht erfunden. Das heißt, wir müssen an der Erzeugung von Synthesegas arbeiten und daraus die Bildung von Benzin sicherstellen. Dies geschieht (nach dem gängigsten Schema) durch Methanol. Obwohl Sie durch Dimethylether arbeiten können. Wenn es um Methanol geht, sollten Sie immer daran denken, dass es extrem gefährlich ist. Die Situation wird durch die Tatsache erschwert, dass es nach Alkohol riecht und der Siedepunkt 65 Grad Celsius beträgt. Generell ist die Arbeit mit der Kraftstoffsynthese kein Kinderspiel. Daher wird es nicht überflüssig sein, Chemie und Physik zu lernen, wenn diese Kenntnisse nicht vorhanden sind. Kurz gesagt, synthetisches Benzin wird durch Destillation von Gas und einem Kondensator gewonnen. Diese Methode ist nicht schnell, aber wenn ein guter theoretischer Hintergrund vorhanden ist, ist sie nicht schwierig. Aber ohne Wissen ist es unmöglich zu arbeitenempfohlen. Schließlich ist reines Methanol der Kraftstoff mit der höchsten Oktanzahl und daher gefährlich. Und der Motor eines gewöhnlichen Autos wird es nicht „verdauen“- dafür ist er nicht ausgelegt.

Schlussfolgerung

So bekommt man synthetischen Treibstoff. Es ist zu beachten, dass dies kein Spielzeug ist, sondern eine brennbare Aktivität. Daher sollte man sich ohne angemessene theoretische Vorbereitung nicht auf eine solche Angelegenheit einlassen. Schließlich wäre dies ein direkter Verstoß gegen Sicherheitsvorschriften. Und es sei daran erinnert, dass sie immer mit Blut geschrieben sind.