2015-03-20
1695
До конца 1960-х г. уголь являлся важным в мире источником получения энергии. Геологические запасы угля в мире превышают 10 трлн. т, что составляет около 75 % общих запасов органического топлива. В соответствии с существующими оценками запасы каменных и бурых углей, пригодных для экономической добычи, составляют до 1 трлн. т.
Для энергетического хозяйства наиболее предпочтительным сырьем является жидкое и газообразное топливо. Подавляющая часть моторного топлива для транспорта, энергетики и химической промышленности обеспечивается за счет добычи нефти.
При сохранении современного уровня потребления запасы месторождений нефти будут исчерпаны приблизительно через 50 лет. Дефицит жидкого углеводородного сырья и постоянно растущий спрос на моторное топливо будут требовать поиска альтернативных источников получения моторного топлива. Так как запасы твердого топлива во много раз превосходят запасы месторождений нефти, то основные методы производства его заменителей основаны на переработке угля.
Одним из возможных способов превращения угля в жидкое топливо является гидрогенизация угля. Научные основы технологии получения синтетического жидкого топлива из угля под высоким давлением водорода были разработаны в начале XX в. В.В. Ипатьевым, Н.Д. Зелинским, Ф. Бергиусом, Ф. Фишером.
Энергетический кризис в первой половине прошлого столетия заставил страны Европы решать проблему получения синтетического топлива из углей. Технология производства жидкого топлива из угля разрабатывалась в 1920-х г. в Германии. В 1927 г. концерном «И. Г. Фарбениндустри» было сдано в эксплуатацию первое промышленное предприятие по производству 100 тыс.т в год моторного топлива из бурого угля. В дальнейшем в Германии было построено еще пять заводов по гидрогенизации бурого и каменного углей. Во время второй мировой войны 12 заводов Германии вырабатывали 5,5 млн т в год синтетического моторного топлива.
В связи с быстро растущим предложением и падением цен на нефтехимическое сырье в 1950—1960-х гг. производство жидких углеводородов из угля стало неэкономичным. В послевоенное время гидрогенизационные заводы были перемонтированы на переработку нефти и производство химических продуктов.
В настоящее время вопросами промышленного производства синтетического моторного топлива из угля занимаются ведущие страны мира — США, Япония, Германия, Австралия, ЮАР, Бразилия и др. В Бразилии и ЮАР построены промышленные предприятия, которые производят около 1,5 млн т моторного топлива в год. В США процесс гидрогенизации угля исследуется на опытных установках мощностью около 600 т/сут.
В Англии Национальное угольное бюро на экспериментальной базе «Snike Orchard» разрабатывает процесс термического растворения угля при температуре 425—450 °С. Растворителем являются высококипящие фракции жидких продуктов, образующихся в самом процессе.
Индийским центральным топливным институтом разработан в лабораторных условиях процесс совместной переработки угля и нефти с целью получения жидкого топлива и химических продуктов. Исследовались угли Северного Ассамаса с высоким содержанием витринита и водорода, в золе которых содержится много германия, катализирующего гидрогенизацию угля. Процесс проходит под давлением 200 МПа при температуре 430— 440 °С в присутствии железного катализатора (2 %), растворителем являются высококипящие фракции, образующиеся в самом процессе.
В СССР в 1930-е г. были начаты научно-исследовательские работы по созданию технологии производства из угля жидкого топлива. В Харькове и Кемерово были проведены опытно-промышленные исследования, и в 1950-е годы производство синтетического жидкого топлива было осуществлено. Процесс гидрогенизации угля проводился под давлением водорода 60 МПа, а переработка продуктов в синтетический бензин осуществлялась под давлением 30 МПа. Работы по гидрогенизации угля были прекращены, так как стоимость произведенного синтетического жидкого топлива значительно выше по сравнению с бензином, полученным из нефти.
В России Институтом горючих ископаемых (ИГИ) разработана технология переработки угля в жидкое топливо. Применение органических добавок и активного катализатора позволило осуществить процесс гидрогенизации под давлением 10 МПа и относительно невысоком расходе водорода.
Превращение органической массы угля достигает около 90 %, а выход жидких продуктов составляет 90—95 %. Основным продуктом переработки является высококачественное жидкое топливо. Блок-схема процесса приведена на рис. 4.1.1.
