Часть вторая. Продолжение.
В первой части публикациирассматривался самый популярный в последние годы в рунете метод ожижения углей и давалось объяснение, почему он, если и будет реализован, то еще очень нескоро. Тема этой части публикации - технологии, которые применяются в промышленности для получения моторных топлив, и пути их совершенствования.
Среди множества известных технологий, по существу, только две технологии являются промышленно применимыми. Технологии быстрого пиролиза с последующим гидрированием продуктов пиролиза вполне имеют право на существование, но они не позволяют достичь требуемой полноты конверсии (образуется углеродный кокс) либо являются составной частью общей технологии, включающей технологию гидрогенизации. Поэтому здесь рассмотрим только самостоятельные технологии, сами по себе позволяющие получить моторное топливо из угля, – и это технология прямого гидрирования и технология «уголь-газ-жидкость», включающая технологию синтеза по реакции Фишера-Тропша.
Гидрирование угля. Этот промышленный способ, впервые осуществленный в Германии, известен как процесс Бергиуса. Его суть в прямом ожижении угля за счет его гидрирования в форме суспензии в тяжелых оборотных маслах. Существенный вклад в стоимость реализации проекта вносил этап получения водорода, который осуществлялся путем газификации углерода в реакторе с кипящим слоем Винклера. Непосредственно сам процесс гидрогенизации, особенно с использованием современных катализаторов, показывает очень хорошую эффективность с выходом около 50% ДТ и около 25% бензина от массы усредненного угля (если говорить о конверсии органической части – свыше 90%). Однако расход угля на получение водорода существенно снижает его эффективность и приводит к удорожанию процесса, чем и объясняется неконкурентоспособность классического процесса в условиях существования недорогой и доступной нефти. Рассматривая процесс гидрирования угля, хотелось бы упомянуть патент компании Тойота (Япония), в котором описывается ожижение биомассы с получением топливных фракций. Патент вполне реализуем и может быть положен в основу создания родственных технологий (что в свое время мы подтвердили серией экспериментов), но его значительным недостатком является дороговизна оборудования для промышленной реализации.
Технология «уголь-газ-жидкость». Эта технология также была впервые применена в Германии и известна как процесс Фишера-Тропша (Ф-Т). Сейчас существует большое количество вариаций этого процесса, позволяющих получать высококачественные топлива и масла. Если говорить о выходе топлив непосредственно в самом процессе, наподобие процесса Ф-Т, то он может составлять до 80-90% от теоретического, а среди продуктов примерно 80% ДТ и 20% бензина. Однако, применительно к углям, главным ограничением является экономически эффективный способ получения качественного синтез-газа. Следовательно, ключевым вопросом будет эффективное решение задачи получения качественного синтез-газа. Существует несколько решений задачи экономически эффективного получения синтез-газа требуемого состава. Наиболее новой и перспективной является технология электрохимического синтеза, о которой будет отдельная публикация. Суть технологии состоит в окислении угля на топливном элементе с получением электроэнергии и монооксида углерода. Электроэнергия расходуется на гидролиз воды с целью получения второго недостающего компонента синтез-газа – водорода. Выделяемый в процессе электролиза кислород направляется на топливный элемент для окисления угля, выработки монооксида углерода и электроэнергии.
Если говорить о процессе получения топлива из угля, то, кроме собственно технологии ожижения угля, необходима реализация ряда вспомогательных технологий, в частности утилизации выделяемых соединений серы, например в форме товарной серной кислоты (электрохимическая технология), очистки рецикла ВСГ, переработки золы с извлечением РЗМ и металлов платиновой подгруппы, а также другие технологии, обеспечивающие экономическую эффективность переработки углей.
Исходя из изложенного, можно резюмировать, что производство моторного топлива из угля возможно экологически приемлемым способом, но используемые технологии не являются простыми и вряд ли пригодны для портативных, малых и сверхмалых установок для мини- и микро-НПЗ.