stringtranslate.com

Синтетическое топливо

Параллельное сравнение синтетического топлива FT и обычного топлива. Синтетическое топливо чрезвычайно чистое из-за почти полного отсутствия серы и ароматических соединений.

Синтетическое топливо или синтопливо представляет собой жидкое топливо , а иногда и газообразное топливо , полученное из синтез-газа , смеси окиси углерода и водорода , в котором синтез-газ был получен в результате газификации твердого сырья, такого как уголь или биомасса , или путем риформинга природного газа .

Общие способы переработки синтетического топлива включают конверсию Фишера-Тропша , [1] [2] [ нужен лучший источник ] конверсию метанола в бензин , [3] [ нужен лучший источник ] или прямое сжижение угля . [4] [ нужен лучший источник ]

Классификация и принципы

Термины «синтетическое топливо» или «синтетическое топливо» имеют разные значения.

Синтетическое топливо производится химическим процессом переработки . [10] Методами конверсии могут быть прямая конверсия в жидкое транспортное топливо или косвенная конверсия, при которой исходное вещество первоначально преобразуется в синтез-газ , который затем проходит дополнительные процессы конверсии и становится жидким топливом. [5] Основные методы преобразования включают карбонизацию и пиролиз , гидрирование и термическое растворение . [13]

История

Руины немецкого завода по производству синтетического бензина ( Hydrierwerke Pölitz AG ) в полиции, Польша

Процесс прямого преобразования угля в синтетическое топливо первоначально был разработан в Германии. [14] Фридрих Бергиус разработал процесс Бергиуса , который получил патент в 1913 году. Карл Гольдшмидт предложил Бергиусу построить промышленное предприятие на его заводе Th. Goldschmidt AG (часть Evonik Industries с 2007 г.), в 1914 г. [15] Производство началось в 1919 г. [16] [ нужна ссылка ]

Косвенная конверсия угля (когда уголь газифицируется, а затем превращается в синтетическое топливо) была разработана также в Германии - Францем Фишером и Гансом Тропшем в 1923 году . [14] Во время Второй мировой войны (1939-1945) Германия использовала производство синтетической нефти ( Немецкий : Kohleverflüssigung ) для производства заменителей ( эрзац ) нефтепродуктов с использованием процесса Бергиуса (из угля), процесса Фишера-Тропша ( водяной газ ) и других методов ( Цейтц использовал процессы TTH и MTH). [17] [18] В 1931 году Британский департамент научных и промышленных исследований, расположенный в Гринвиче , Англия, создал небольшую установку, где газообразный водород смешивался с углем при чрезвычайно высоких давлениях для получения синтетического топлива. [19]

Технологические заводы Бергиуса стали [ когда? ] Основной источник в нацистской Германии высококачественного авиационного бензина, синтетического масла, синтетического каучука , синтетического метанола , синтетического аммиака и азотной кислоты . Почти треть продукции Bergius поступала на заводы в Пёлице ( польск .: Полиция ) и Леуне , а еще 1/3 — на пяти других заводах ( в Людвигсхафене был гораздо меньший завод Bergius [20] , который улучшал «качество бензина путем дегидрирования» с использованием процесс DHD). [18]

К синтетическим сортам топлива относились «ТЛ [реактивное] топливо», «авиационный бензин первого качества», «авиационный базовый бензин» и «бензин-среднемасляный»; [18] а в качестве топлива синтезировались «генераторный газ» и дизельное топливо (например, в переоборудованных бронетанковых танках использовался генераторный газ). [17] : 4, s2  К началу 1944 года производство синтетического топлива в Германии достигло более 124 000 баррелей в день (19 700 м 3 /день) на 25 заводах, [21] в том числе 10 в Рурской области . [22] : 239  В 1937 году четыре завода по производству бурого угля в Центральной Германии в Бёлене , Лойне, Магдебурге /Ротензее и Цейце, а также завод по производству битуминозного угля в Рурской области в Шольвене/ Буере произвели 4,8 миллиона баррелей (760 × 10 3  м 3 ) . ) топлива. Четыре новых завода по гидрированию ( нем . Hydrierwerke ) были впоследствии построены в Боттроп -Вельхайме (который использовал «битумный каменноугольный пек»), [18] в Гельзенкирхене (Нордштерн), Пёлице и, с производительностью 200 000 тонн в год [18] в Весселинге . [23] Нордштерн и Пёлитц/ Штеттин использовали битуминозный уголь, как и новые заводы Блеххаммер . [18] Хейдебрек синтезировал пищевое масло, которое было испытано на узниках концлагерей . [24] После бомбардировки союзниками немецких заводов по производству синтетического топлива (особенно в мае-июне 1944 года) специальный штаб Гейленберга использовал 350 000, в основном иностранных подневольных рабочих, для восстановления разбомбленных заводов по производству синтетического масла, [22] : 210, 224  и , в рамках программы экстренной децентрализации Mineralölsicherungsplan  [de] (1944-1945) построить 7 подземных гидрогенизирующих заводов с защитой от бомбардировок (ни одна из них не была завершена). (Планировщики отклонили более раннее подобное предложение, ожидая, что силы Оси выиграют войну до того, как бункеры будут завершены.) [20] В июле 1944 года проект «Кукушка» подземный завод синтетических масел (800 000 м 2 ) «вырезывался» из Химмельсбурга «к северу от Миттельверка », но к концу Второй мировой войны завод остался незавершенным. [17]^ Производство синтетического топлива стало еще более важным для нацистской Германии, когда 24 августа 1944 года войска Советской Красной Армии оккупировали нефтяные месторождения Плоешти в Румынии, лишив Германию доступа к ее важнейшему природному источнику нефти.

Технологии косвенного синтеза Фишера-Тропша («FT») были привезены в Соединенные Штаты после Второй мировой войны, а завод производительностью 7000 баррелей в день (1100 м 3 /сут) был спроектирован HRI и построен в Браунсвилле, штат Техас . Завод стал первым коммерческим применением высокотемпературной конверсии Фишера-Тропша. Он действовал с 1950 по 1955 год, а затем был закрыт из-за падения цен на нефть из-за увеличения добычи и огромных открытий на Ближнем Востоке. [14]

В 1949 году Горное управление США построило и эксплуатировало демонстрационную установку по переработке угля в бензин в Луизиане, штат Миссури . [25] Заводы по прямой переработке угля были также разработаны в США после Второй мировой войны, в том числе завод мощностью 3 тонны в день в Лоуренсвилле, штат Нью-Джерси , и завод мощностью 250-600 тонн в день в Катлеттсбурге, Кентукки . [26]

В последующие десятилетия Южно-Африканская Республика создала государственную нефтяную компанию , включая крупное предприятие по производству синтетического топлива .

Процессы

Многочисленные процессы, которые можно использовать для производства синтетического топлива, в целом делятся на три категории: косвенные, прямые и биотопливные процессы. [ сомнительно – обсудить ]

Косвенное преобразование

Косвенная конверсия имеет самое широкое распространение в мире: общая добыча в мире составляет около 260 000 баррелей в день (41 000 м 3 /сут), и множество дополнительных проектов находятся в стадии активной разработки. [ нужна цитата ]

Косвенная конверсия в широком смысле относится к процессу, в котором биомасса, уголь или природный газ преобразуются в смесь водорода и монооксида углерода, известную как синтез-газ, либо посредством газификации , либо парового риформинга метана , и этот синтез-газ перерабатывается в жидкое транспортное топливо с использованием одного из ряд различных методов преобразования в зависимости от желаемого конечного продукта. [27]

Основными технологиями производства синтетического топлива из синтез-газа являются синтез Фишера-Тропша и процесс Мобила (также известный как превращение метанола в бензин или MTG). В процессе Фишера-Тропша синтез-газ реагирует в присутствии катализатора, превращаясь в жидкие продукты (в первую очередь дизельное топливо и авиакеросин ) и потенциально парафины (в зависимости от используемого процесса ФТ). [28]

Процесс производства синтетического топлива путем непрямой конверсии часто называют преобразованием угля в жидкости (CTL), газом в жидкости (GTL) или биомассой в жидкости (BTL), в зависимости от исходного сырья. По крайней мере, три проекта (Ohio River Clean Fuels, Illinois Clean Fuels и Rentech Natchez) объединяют сырье из угля и биомассы, создавая синтетическое топливо из гибридного сырья, известное как «уголь и биомасса в жидкости» (CBTL). [29]

Технологии процесса непрямой конверсии также могут использоваться для производства водорода, потенциально для использования в транспортных средствах на топливных элементах, либо в качестве побочного продукта, либо в качестве основного продукта. [30]

Прямое преобразование

Прямая конверсия относится к процессам, в которых сырье из угля или биомассы преобразуется непосредственно в промежуточные или конечные продукты, избегая преобразования в синтез-газ посредством газификации . Процессы прямой конверсии можно разделить на два разных метода: пиролиз и карбонизация и гидрирование. [31]

Процессы гидрирования

Одним из основных методов прямого преобразования угля в жидкость процессом гидрирования является процесс Бергиуса. [32] В этом процессе уголь сжижается путем нагревания в присутствии газообразного водорода (гидрирование). Сухой уголь смешивается с тяжелой нефтью, перерабатываемой в процессе. Катализаторы обычно добавляют в смесь. Реакция происходит при температуре от 400 ° C (752 ° F) до 500 ° C (932 ° F) и давлении водорода от 20 до 70  МПа . [33] Реакцию можно резюмировать следующим образом: [33]

После Первой мировой войны в Германии было построено несколько заводов; эти заводы широко использовались во время Второй мировой войны для снабжения Германии горюче-смазочными материалами. [34]

Процесс Колеоля, разработанный в Германии компаниями Ruhrkohle и VEBA , использовался на демонстрационной установке мощностью 200 тонн бурого угля в сутки, построенной в Ботропе , Германия. Этот завод работал с 1981 по 1987 год. В этом процессе уголь смешивается с переработанным растворителем и железным катализатором. После предварительного нагрева и повышения давления добавляют H 2 . Процесс протекает в трубчатом реакторе при давлении 300 бар и температуре 470 °C (880 °F). [35] Этот процесс также исследовался компанией SASOL в Южной Африке.

В 1970-1980-х годах японские компании Nippon Kokan , Sumitomo Metal Industries и Mitsubishi Heavy Industries разработали процесс NEDOL. В этом процессе смесь угля и переработанного растворителя нагревается в присутствии катализатора на основе железа и H 2 . Реакция протекает в трубчатом реакторе при температуре от 430 °C (810 °F) до 465 °C (870 °F) и давлении 150–200 бар. Добытая нефть имеет низкое качество и требует интенсивной переработки. [35] Процесс H-Coal, разработанный компанией Hydrocarbon Research, Inc. в 1963 году, смешивает пылевидный уголь с переработанными жидкостями, водородом и катализатором в реакторе с кипящим слоем . Преимущества этого процесса заключаются в том, что растворение и облагораживание нефти происходят в одном реакторе, продукты имеют высокое соотношение H:C и быстрое время реакции, а основными недостатками являются высокий выход газа, высокий расход водорода и получаемая нефть подходит только в качестве котельного топлива из-за примесей. [36]

Процессы SRC-I и SRC-II (уголь, очищенный сольвентом) были разработаны компанией Gulf Oil и внедрены в качестве пилотных установок в США в 1960-х и 1970-х годах. [35] Корпорация Nuclear Utility Services разработала процесс гидрирования, который был запатентован Уилберном К. Шредером в 1976 году. В процессе использовался высушенный пылевидный уголь, смешанный с примерно 1 мас.% молибденовых катализаторов. [10] Гидрирование происходило при высокой температуре и давлении, при этом синтез-газ производился в отдельном газификаторе. В конечном итоге в результате этого процесса был получен синтетический сырой продукт, нафта , ограниченное количество газа C 3 /C 4 , легкие и средние жидкости (C 5 -C 10 ), пригодные для использования в качестве топлива, небольшие количества NH 3 и значительные количества CO. 2 . [37] Другими одностадийными процессами гидрирования являются процесс с донорным растворителем Exxon , процесс Имхаузена под высоким давлением и процесс Conoco с хлоридом цинка. [35]

Разработан ряд двухстадийных процессов прямого сжижения. После 1980-х годов только каталитический двухстадийный процесс сжижения, модифицированный по сравнению с процессом с водородным углем; процесс экстракции жидким растворителем от компании British Coal ; и японский процесс сжижения бурого угля. [35]

Корпорация Chevron разработала процесс, изобретенный Джоэлом Розенталем, под названием «Процесс сжижения угля Chevron» (CCLP). Он уникален благодаря тесному соединению некаталитического диссольвера и установки каталитической гидроочистки. Добытая нефть имела уникальные свойства по сравнению с другими угольными маслами; он был легче и содержал гораздо меньше примесей гетероатомов. Процесс был увеличен до уровня 6 тонн в день, но не прошел коммерческую проверку.

Процессы пиролиза и карбонизации

Существует ряд различных процессов карбонизации. Преобразование карбонизации происходит посредством пиролиза или деструктивной перегонки , в результате чего образуется конденсируемая каменноугольная смола , масло и водяной пар, неконденсирующийся синтетический газ и твердый остаток — полукокс . Конденсированная каменноугольная смола и нефть затем подвергаются дальнейшей гидрогенизации для удаления соединений серы и азота , после чего они перерабатываются в топливо. [36]

Типичным примером карбонизации является процесс Каррика . Этот процесс был изобретен Льюисом Кэссом Карриком в 1920-х годах. Процесс Каррика — это процесс низкотемпературной карбонизации , при котором уголь нагревается при температуре от 680 °F (360 °C) до 1380 °F (750 °C) в отсутствие воздуха. Эти температуры оптимизируют производство каменноугольной смолы, более богатой более легкими углеводородами, чем обычная каменноугольная смола. Однако получаемые жидкости в основном являются побочным продуктом, а основным продуктом является полукокс, твердое и бездымное топливо. [38]

Процесс COED, разработанный корпорацией FMC , использует для обработки псевдоожиженный слой в сочетании с повышением температуры в ходе четырех стадий пиролиза. Тепло передается горячими газами, образующимися при сгорании части полученного полукокса. Модификация этого процесса, процесс COGAS, включает в себя газификацию полукокса. [36] Процесс TOSCOAL, аналог процесса автоклавирования сланца TOSCO II и процесса Лурги-Рургаза , который также используется для добычи сланцевого масла , использует для теплопередачи горячие переработанные твердые вещества. [36]

Выходы жидкости при пиролизе и процессах Каррика обычно низки для практического использования в производстве синтетического жидкого топлива. [38] Кроме того, полученные жидкости имеют низкое качество и требуют дальнейшей обработки, прежде чем их можно будет использовать в качестве моторного топлива. Таким образом, маловероятно, что этот процесс даст экономически выгодные объемы жидкого топлива. [38]

Биотопливные процессы

Одним из примеров процесса получения синтетического топлива на основе биотоплива является гидроочищенное возобновляемое топливо для реактивных двигателей (HRJ). В настоящее время разрабатывается ряд вариантов этих процессов, и начинается процесс испытаний и сертификации авиационного топлива HRJ. [39] [40]

В настоящее время UOP разрабатывает два таких процесса . Один использует твердую биомассу, а другой - бионефть и жиры. В процессе с использованием твердых источников биомассы второго поколения, таких как просо или древесная биомасса , используется пиролиз для производства бионефти, которая затем каталитически стабилизируется и дезоксигенируется для производства топлива для реактивных двигателей. Процесс с использованием натуральных масел и жиров проходит через процесс деоксигенации с последующим гидрокрекингом и изомеризацией для производства возобновляемого синтетического парафинового керосина для реактивных двигателей. [41]

Процессы добычи нефтеносного песка и горючих сланцев

Синтетическая нефть также может быть получена путем переработки битума (смолоподобного вещества, обнаруженного в нефтеносных песках ) или синтеза жидких углеводородов из горючих сланцев. Существует ряд процессов извлечения сланцевого масла (синтетической сырой нефти) из сланца путем пиролиза, гидрирования или термического растворения. [13] [42]

Коммерциализация

Мощность коммерческих заводов по производству синтетического топлива по всему миру составляет более 240 000 баррелей в день (38 000 м 3 /сут), включая заводы непрямой конверсии Фишера-Тропша в Южной Африке ( Mossgas , Secunda CTL ), Катаре { Oryx GTL } и Малайзии (Shell Bintulu), и завод Mobil Process (метанол в бензин) в Новой Зеландии. [5] [43] Мощность завода по производству синтетического топлива составляет примерно 0,24% от 100 миллионов баррелей в день мощности по переработке сырой нефти во всем мире. [44]

Компания Sasol , базирующаяся в Южной Африке, управляет единственным в мире коммерческим заводом по переработке угля в жидкость Фишера-Тропша в Секунде производительностью 150 000 баррелей в день (24 000 м 3 /сут). [45] Британская компания Zero , соучредителем которой является бывший технический директор Формулы-1 Пэдди Лоу , разработала решение, которое она называет «петросинтезом», для разработки синтетического топлива, а в 2022 году начала работу над демонстрационным заводом по производству [46] в Bicester Heritage недалеко от Оксфорда. .

Экономика

Экономика производства синтетического топлива сильно различается в зависимости от используемого сырья, конкретного используемого процесса, характеристик объекта, таких как затраты на сырье и транспортировку, а также стоимости дополнительного оборудования, необходимого для контроля выбросов. Примеры, описанные ниже, указывают на широкий диапазон производственных затрат: от 20 долларов США за баррель для крупномасштабного преобразования газа в жидкость до 240 долларов США за баррель для мелкомасштабного преобразования биомассы в жидкость, а также улавливания и секвестрации углерода. [29]

Чтобы быть экономически жизнеспособными, проекты должны быть намного лучше, чем просто конкурировать с нефтью. Они также должны обеспечить достаточную отдачу от инвестиций, чтобы оправдать капитальные вложения в проект. [29]

Соображения безопасности

Центральным соображением при разработке синтетического топлива является фактор безопасности, заключающийся в обеспечении внутренних поставок топлива из отечественной биомассы и угля. Страны, богатые биомассой и углем, могут использовать синтетическое топливо, чтобы компенсировать использование топлива, полученного из нефти, и иностранной нефти. [47]

Экологические соображения

Воздействие конкретного синтетического топлива на окружающую среду сильно варьируется в зависимости от того, какой процесс используется, какое сырье используется, какие меры контроля загрязнения применяются, а также расстояние и метод транспортировки как для закупки сырья, так и для распределения конечного продукта. [29]

Во многих местах разработка проекта будет невозможна из-за ограничений на получение разрешений, если выбрана конструкция процесса, которая не соответствует местным требованиям к чистоте воздуха, воды и, во все большей степени, выбросам углерода в течение жизненного цикла. [48] ​​[49]

Выбросы парниковых газов за жизненный цикл

Среди различных технологий косвенного производства синтетического топлива ФТ потенциальные выбросы парниковых газов сильно различаются. Ожидается, что преобразование угля в жидкости («CTL») без улавливания и связывания углерода («CCS») приведет к значительно более высокому углеродному следу, чем обычное топливо, полученное из нефти (+147%). [29] С другой стороны, преобразование биомассы в жидкость с использованием CCS может обеспечить сокращение выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла на 358% . [29] Оба эти завода в основном используют технологию газификации и конверсии синтетического топлива FT, но они оказывают совершенно разное воздействие на окружающую среду. [ нужна цитата ]

Профили выбросов углерода в течение жизненного цикла различных видов топлива, включая многие синтетические виды топлива. Совместное преобразование угля и биомассы в транспортное топливо, Майкл Э. Рид, Управление ископаемой энергетики DOE NETL, 17 октября 2007 г.

Как правило, CTL без CCS имеет более высокий выброс парниковых газов. CTL с CCS обеспечивает сокращение выбросов парниковых газов в течение жизненного цикла на 9–15 % по сравнению с дизельным топливом, полученным из нефти. [29] [50]

Установки CBTL+CCS, которые смешивают биомассу с углем, одновременно улавливая углерод, работают тем лучше, чем больше добавляется биомассы. В зависимости от типа биомассы, предположений о хранении корней и транспортной логистики, при консервативном 40% биомассы вместе с углем, установки CBTL + CCS достигают нейтрального выброса парниковых газов в течение жизненного цикла. При более чем 40% биомассы они начинают терять жизненный цикл и эффективно накапливают углерод в земле на каждый галлон топлива, которое они производят. [29]

В конечном счете, заводы BTL, использующие CCS, смогут хранить огромные объемы углерода, одновременно производя транспортное топливо из экологически чистого сырья биомассы, хотя существует ряд серьезных экономических препятствий, а также несколько технических препятствий, которые необходимо преодолеть, чтобы обеспечить развитие таких предприятий. [29]

Серьезное внимание также необходимо уделить типу и методу закупок сырья для угля или биомассы, используемого на таких объектах, поскольку безрассудное развитие может усугубить экологические проблемы, вызванные выемкой горных вершин , изменением землепользования, стоком удобрений, проблемами продовольствия и топлива. или многие другие потенциальные факторы. Или не могли, полностью в зависимости от факторов, специфичных для каждого проекта и в отдельности. [ нужна цитата ]

Исследование Национальной лаборатории энергетических технологий Министерства энергетики США, содержащее гораздо более подробную информацию о выбросах в течение жизненного цикла CBTL «Доступное низкоуглеродное дизельное топливо из отечественного угля и биомассы». [29]

Гибридные водородно-углеродные процессы также были недавно предложены [51] в качестве еще одной альтернативы замкнутого углеродного цикла, сочетающей «чистую» электроэнергию , переработанный CO, H 2 и улавливаемый CO 2 с биомассой в качестве входных ресурсов в качестве способа сокращения необходимой биомассы. [ нужна цитата ]

Выбросы топлива

Топлива, производимые с помощью различных процессов синтетического топлива, также имеют широкий диапазон потенциальных экологических показателей, хотя они, как правило, очень однородны в зависимости от типа используемого процесса синтетического топлива (т.е. характеристики выбросов из выхлопных газов дизеля Фишера-Тропша, как правило, то же самое, хотя выбросы парниковых газов в их жизненном цикле могут существенно различаться в зависимости от того, какой завод произвел топливо, в зависимости от сырья и соображений секвестрации на уровне завода . )

В частности, дизельное и реактивное топливо Фишера-Тропша обеспечивает резкое общее сокращение выбросов всех основных загрязняющих веществ, таких как SOx, NOx, твердые частицы и выбросы углеводородов. [52] Эти виды топлива, благодаря их высокому уровню чистоты и отсутствию примесей, позволяют использовать современное оборудование для контроля выбросов. В 2005 году динамометрическое исследование, имитирующее вождение в городе, показало, что эта комбинация практически исключает выбросы углеводородов, CO и твердых частиц от дизельных грузовиков с увеличением расхода топлива на 10% при использовании газа Shell в жидком топливе, оснащенном комбинированным сажевым фильтром и каталитическим нейтрализатором по сравнению с к тем же немодифицированным грузовикам, использующим дизельное топливо Калифорнийского совета по воздушным ресурсам. [53]

В своих показаниях перед Подкомитетом по энергетике и окружающей среде Палаты представителей США старший научный сотрудник Rentech сделал следующее заявление:

Топливо FT предлагает многочисленные преимущества авиационным пользователям. Во-первых, это немедленное сокращение выбросов твердых частиц. Было показано, что реактивное топливо FT в лабораторных камерах сгорания и двигателях снижает выбросы твердых частиц на 96% на холостом ходу и на 78% в крейсерском режиме. Подтверждение снижения выбросов других газотурбинных двигателей все еще продолжается. Одновременно с сокращением выбросов твердых частиц происходит немедленное сокращение выбросов CO 2 от топлива FT. Топливо FT по своей сути снижает выбросы CO 2 , поскольку оно имеет более высокое содержание энергии на содержание углерода в топливе, а топливо менее плотное, чем обычное реактивное топливо, что позволяет самолетам летать дальше с той же загрузкой топлива. [54]

«Чистота» этих синтетических топлив FT дополнительно подтверждается тем фактом, что они достаточно нетоксичны и экологически безопасны, чтобы считаться биоразлагаемыми. Это связано, прежде всего, с практически полным отсутствием серы и чрезвычайно низким содержанием ароматических соединений в топливе. [55]

В 2023 году исследование, опубликованное Центром передового опыта НАТО в области энергетической безопасности, пришло к выводу, что синтетическое топливо FT предлагает один из наиболее многообещающих путей декарбонизации для военной мобильности на суше, на море и в воздухе. [56]

Устойчивое развитие

Одной из проблем, часто возникающих в связи с развитием заводов по производству синтетического топлива, является устойчивость. По сути, переход от нефти к углю или природному газу для производства транспортного топлива — это переход от одного изначально истощаемого геологически ограниченного ресурса к другому.

Одной из положительных определяющих характеристик производства синтетического топлива является возможность использовать несколько видов сырья (уголь, газ или биомассу) для производства одного и того же продукта на одном и том же заводе. Что касается гибридных установок BCTL, то некоторые предприятия уже планируют использовать значительную часть биомассы наряду с углем. В конечном счете, при правильном расположении с хорошей доступностью биомассы и достаточно высоких ценах на нефть, заводы по производству синтетического топлива могут быть переведены с угля или газа на 100% сырье из биомассы. Это открывает путь к возобновляемому источнику топлива и, возможно, к более устойчивому развитию, даже если завод изначально производил топливо исключительно из угля, что делает инфраструктуру совместимой с будущим, даже если исходное ископаемое сырье закончится. [ нужна цитата ]

Некоторые процессы производства синтетического топлива легче перевести на устойчивое производство, чем другие, в зависимости от выбранного технологического оборудования. Это важный момент при проектировании, поскольку эти объекты планируются и реализуются, поскольку в планировке завода необходимо оставить дополнительное пространство для удовлетворения любых будущих требований к изменению завода с точки зрения обработки материалов и газификации, которые могут потребоваться для удовлетворения будущих изменений в профиле производства. [ нужна цитата ]

Для автомобилей с двигателями внутреннего сгорания

Электротопливо из возобновляемых источников энергии может заменить ископаемое топливо .

Электротопливо, также известное как электронное топливо или синтетическое топливо, представляет собой тип заменяющего топлива. Они производятся с использованием улавливаемого углекислого газа или угарного газа, а также водорода, полученного из устойчивых источников электроэнергии, таких как энергия ветра, солнца и атома. [57]

В этом процессе при производстве используется углекислый газ, и при сгорании топлива в воздух выделяется примерно такое же количество углекислого газа, что обеспечивает общий низкий углеродный след. Таким образом, электротопливо является вариантом сокращения выбросов парниковых газов от транспорта, особенно при грузовых перевозках на дальние расстояния, морском и воздушном транспорте. [58]

Основными мишенями являются бутанол и биодизель , но сюда входят и другие спирты и углеродосодержащие газы, такие как метан и бутан .

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Жидкое топливо - синтез Фишера-Тропша». Газипедия . Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США. Архивировано из оригинала 8 июня 2014 года . Проверено 25 июля 2014 г.
  2. ^ Дж. Лоосдрехт, Ван Де; Ботес, ФГ; Чобица, ИМ; Феррейра, AC; Гибсон, П.; Мудли, диджей; Саиб, AM; Висаги, JL; Вестстрат, CJ; Ниеманцвердриет, JW (2013). «Синтез Фишера-Тропша: катализаторы и химия». Комплексная неорганическая химия II: от элементов к приложениям . Поверхностная неорганическая химия и гетерогенный катализ: 525–557. дои : 10.1016/B978-0-08-097774-4.00729-4. ISBN 9780080965291.
  3. ^ «Жидкое топливо - преобразование метанола в бензин». Газипедия . Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США. Архивировано из оригинала 24 мая 2014 года . Проверено 25 июля 2014 г.
  4. ^ «Жидкое топливо - процессы прямого сжижения». Газипедия . Национальная лаборатория энергетических технологий Министерства энергетики США. Архивировано из оригинала 24 мая 2014 года . Проверено 25 июля 2014 г.
  5. ^ abcd Ежегодный обзор энергетики на 2006 год с прогнозами до 2030 года (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия : Управление энергетической информации . 2006. стр. 52–54. Министерство энергетики/EIA-0383(2006) . Проверено 9 июля 2009 г.
  6. ^ Патель, Прачи (21 декабря 2007 г.). «Сравнение угля и биомассы как сырья для производства синтетического топлива». В Везироглу, Теннесси (ред.). Альтернативные источники энергии: международный сборник . Обзор технологий MIT.
  7. ^ Антал, MJ (1978). «Топливо из отходов. Портативная система перерабатывает биологические отходы в топливо для реактивных двигателей и дизельное топливо для военных». Полушарие. п. 3203. ИСБН 978-0-89116-085-4.
  8. ^ Типсе, СС; Шэн, К.; Бути, MR; Маги, РС; Дрейзин, Е.Л. (2001). «Синтетическое топливо для имитации твердых бытовых отходов в экспериментальных исследованиях сжигания мусора». Хемосфера . Эльзевир . 44 (5): 1071–1077. Бибкод : 2001Chmsp..44.1071T. дои : 10.1016/S0045-6535(00)00470-7. ПМИД  11513393.
  9. ^ Ли, Сонгю; Спейт, Джеймс Г.; Лоялка, Сударшан К. (2007). Справочник по альтернативным топливным технологиям. ЦРК Пресс . п. 225. ИСБН 978-0-8247-4069-6. Проверено 14 марта 2009 г.
  10. ^ abcd Спейт, Джеймс Г. (2008). Справочник по синтетическому топливу: свойства, процесс и характеристики. МакГроу-Хилл Профессионал . стр. 1–2, 9–10. ISBN 978-0-07-149023-8. Проверено 3 июня 2009 г.
  11. ^ Ли, Сонгю (1990). Технология синтеза метанола. ЦРК Пресс . п. 1. ISBN 978-0-8493-4610-1. Проверено 9 июля 2009 г.
  12. ^ Лапедес, Дэниел Н. (1976). Энциклопедия энергетики McGraw-Hill . МакГроу-Хилл . п. 377. ИСБН 978-0-07-045261-9.
  13. ^ Аб Луйк, Ганс (8 июня 2009 г.). Альтернативные технологии сжижения и переработки сланца (PDF) . Международный симпозиум по сланцу. Таллинн , Эстония: Таллиннский технологический университет . Архивировано из оригинала (PDF) 24 февраля 2012 г. Проверено 9 июня 2009 г.
  14. ^ abc Цицерон, Дэниел (11 июня 2007 г.). Газификация угля и совместное производство химикатов и топлива (PDF) . Семинар по технологиям газификации. Индианаполис . п. 5. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г. Проверено 9 июля 2009 г.
  15. ^ Согласно биографии Ганса Гольдшмидта Degussa в "Degussa Geschichte - Hans Goldschmidt" . Проверено 10 ноября 2009 г.Карл Гольдшмидт пригласил Бергиуса стать директором по исследованиям в Chemische Fabrik Th. Гольдшмидт.
  16. ^ "caer.uky.edu" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 16 октября 2013 г. Проверено 7 октября 2013 г.
  17. ^ abc «Протокол собрания № 45/6» (PDF) . Комитет вражеской нефтяной разведки. 06.02.1945. Архивировано из оригинала (PDF) 21 августа 2008 г. Проверено 22 марта 2009 г.
  18. ^ abcdef Шредер, WC (август 1946 г.). Холройд, Р. (ред.). «Отчет о расследованиях, проведенных группами по топливу и смазочным материалам в IG Farbenindustrie, AG, Works, Людвигсхафене и Оппау». Горное бюро США , Управление синтетического жидкого топлива. Архивировано из оригинала 08.11.2007 . Проверено 21 марта 2009 г.
  19. ^ Корпорация, Боннье (1 октября 1931 г.). «Популярная наука». Bonnier Corporation – через Google Книги.
  20. ^ аб Миллер, Дональд Л. (2006). Хозяева воздуха: американские мальчики-бомбардировщики, участвовавшие в воздушной войне против нацистской Германии . Нью-Йорк: Саймон и Шустер. п. 314, 461. ISBN 978-0-7432-3544-0.
  21. ^ «Первые дни исследований угля». Ископаемая энергия . Министерство энергетики США . Проверено 25 июля 2014 г.
  22. ^ аб Галланд, Адольф (1968) [1954]. Первое и последнее: Взлет и падение немецких истребительных войск, 1938–1945 (девятое издание – в бумажном переплете) . Нью-Йорк: Ballantine Books. стр. 210, 224, 239.
  23. ^ Беккер, Питер В. (1981). «Роль синтетического топлива во Второй мировой войне в Германии: последствия для сегодняшнего дня?». Обзор воздушного университета . Авиабаза Максвелл . Архивировано из оригинала 22 февраля 2013 г. Проверено 23 июня 2009 г.
  24. ^ Шпеер, Альберт (1970). Внутри Третьего Рейха . Перевод Ричарда и Клары Уинстон . Нью-Йорк и Торонто: Макмиллан. п. 418. ИСБН 978-0-684-82949-4. LCCN  70119132 . Проверено 17 марта 2009 г.
  25. ↑ Корпорация, Боннье (13 сентября 1949 г.). «Популярная наука». Bonnier Corporation – через Google Книги.
  26. ^ "УГОЛЬ-В-ЖИДКОСТИ - альтернативный источник нефти?" (PDF) . Международное энергетическое агентство . Проверено 30 сентября 2016 г.
  27. ^ «10.5. Процессы непрямого сжижения». netl.doe.gov . Проверено 12 марта 2023 г.
  28. ^ «10.2. Синтез Фишера-Тропша». netl.doe.gov . Проверено 12 марта 2023 г.
  29. ^ abcdefghij Тарка, Томас Дж.; Уимер, Джон Г.; Балаш, Питер К.; Сконе, Тимоти Дж.; Керн, Кеннет К.; Варгас, Мария К.; Морреале, Брайан Д.; Уайт III, Чарльз В.; Грей, Дэвид (2009). «Доступное низкоуглеродистое дизельное топливо из отечественного угля и биомассы» (PDF) . Министерство энергетики США , Национальная лаборатория энергетических технологий . стр. 1, 30.
  30. ^ Эдвард Шметц и Лоуэлл Миллер (2005). «Производство водорода из угля, ежегодный обзор водородной программы Министерства энергетики США за 2005 г.». Управление по секвестрации, водороду и чистому угольному топливу Министерства энергетики США. п. 4.
  31. ^ «10.6. Процессы прямого сжижения». netl.doe.gov . Проверено 12 марта 2023 г.
  32. ^ Роберт Хоул: Фридрих Бергиус (1884-1949), с. 62 в «Chemie in unserer Zeit», VCH-Verlagsgesellschaft mbH, 19. Ярганг, апрель 1985 г., Вайнхайм, Германия.
  33. ^ ab Джеймс Г. Спейт (24 декабря 2010 г.). Справочник по промышленным углеводородным процессам. Профессиональное издательство Персидского залива. п. 192. ИСБН 978-0-08-094271-1. Проверено 2 октября 2013 г.
  34. ^ Стрэндж, Энтони Н. (1984). «Фридрих Бергиус и подъем немецкой промышленности синтетического топлива». Исида . Издательство Чикагского университета . 75 (4): 643–667. дои : 10.1086/353647. JSTOR  232411. S2CID  143962648.
  35. ^ abcde Программа более чистых технологий угля (октябрь 1999 г.). «Отчет о состоянии технологии 010: Сжижение угля» (PDF) . Департамент торговли и промышленности . Архивировано из оригинала (PDF) 4 июня 2007 г. Проверено 23 ноября 2006 г.
  36. ^ abcd Ли, Сонгю (1996). Альтернативное топливо. ЦРК Пресс . стр. 166–198. ISBN 978-1-56032-361-7. Проверено 27 июня 2009 г.
  37. ^ Лоу, Филипп А.; Шредер, Уилберн К.; Ликкарди, Энтони Л. (1976). «Симпозиум по технической экономике, синтетическому топливу и угольной энергетике, процесс твердофазного каталитического сжижения угля». Американское общество инженеров-механиков . п. 35.
  38. ^ abc Хёк, Микаэль; Алеклетт, Кьелл (2009). «Обзор преобразования угля в жидкое топливо и потребление угля» (PDF) . Международный журнал энергетических исследований . Уайли ИнтерСайенс. 33 . Архивировано из оригинала (PDF) 31 марта 2010 г. Проверено 4 июля 2009 г.
  39. ^ «JetBlue готовится к испытанию альтернативного топлива» . Проверено 6 июня 2009 г.
  40. ^ «ВВС США запускают новую программу тестирования биотоплива» . Проверено 6 июня 2009 г.
  41. ^ «ЮОП получает 1,5 миллиона долларов на проект пиролизной нефти от Министерства энергетики» . Конгресс зеленых автомобилей. 29 октября 2008 г. Проверено 9 июля 2009 г.
  42. ^ Бернэм, Алан К.; МакКонахи, Джеймс Р. (16 октября 2006 г.). Сравнение приемлемости различных сланцевых процессов (PDF) . 26-й симпозиум по сланцу. Голден, Колорадо : Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса . UCRL-CONF-226717 . Проверено 27 мая 2007 г.
  43. ^ Производство моторного топлива на предприятии Synfuel в Новой Зеландии было остановлено с середины девяностых годов, хотя производство метанола на экспорт продолжается. На этом сайте реализован процесс Mobil, превращающий газ в метанол и метанол в бензин. http://www.techhistory.co.nz/ThinkBig/Petrochemical%20Decisions.htm
  44. ^ «Тема: Нефтеперерабатывающая промышленность в мире» . Статистика . Проверено 12 марта 2023 г.
  45. ^ «Сасол Инзало -» (PDF) . www.sasol.com . Архивировано из оригинала (PDF) 7 ноября 2012 г. Проверено 12 октября 2006 г.
  46. ^ Колдервуд, Дэйв (05 октября 2022 г.). «Zero Petroleum для производства синтетического топлива в Бистере». ЛИСТОВКА . Проверено 13 января 2023 г.
  47. ^ «Синтетическое топливо CTLC укрепит национальную безопасность США» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 26 июля 2011 г. Проверено 17 декабря 2009 г.
  48. ^ примеры таких ограничений включают Закон США о чистом воздухе и правило о чистом воздухе, связанное с ртутью. Архивировано 31 августа 2009 года в Wayback Machine , а также недавние ограничения, введенные Национальной комиссией по развитию и реформам на новые проекты по производству жидкого угля в Китае.
  49. ^ Чрезмерный углеродный след может помешать федеральному правительству США покупать топливо. Раздел 526 Закона об энергетической независимости и безопасности запрещает федеральным агентствам, включая Министерство обороны, приобретать альтернативное синтетическое топливо, если только альтернативное топливо не имеет более низких выбросов парниковых газов, чем топливо на основе очищенной нефти. Косич, Дороти (11 апреля 2008 г.). «Отмена требовала запрета правительства США на использование CTL, горючих сланцев и топлива, полученного из битуминозных песков». Моя сеть. Архивировано из оригинала 16 мая 2016 г. Проверено 27 мая 2008 г.Блум Дэвид I; Уолдрон Роджер; Лейтон Дуэйн В; Патрик Роджер W (04 марта 2008 г.). «Соединенные Штаты: положения Закона об энергетической независимости и безопасности создают серьезные проблемы для синтетического и альтернативного топлива» . Проверено 27 мая 2008 г.
  50. ^ «В жидком топливе из угля меньше выбросов парниковых газов, чем в некоторых видах очищенного топлива». Архивировано из оригинала 14 декабря 2009 г. Проверено 2 июня 2009 г.
  51. ^ Агравал Р; Сингх Н.Р.; Рибейру ФХ; Делгасс В.Н. (2007). «Экологичное топливо для транспортного сектора». ПНАС . 104 (12): 4828–4833. Бибкод : 2007PNAS..104.4828A. дои : 10.1073/pnas.0609921104 . ПМК 1821126 . ПМИД  17360377. 
  52. ^ Согласно работе NREL «Результаты испытаний свойств топлива, выбросов и работоспособности парка транспортных средств класса 6, работающих на газожидкостном топливе и катализированных дизельных сажевых фильтрах» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2009 г. Проверено 13 февраля 2010 г., «Отчет об оценке транспортного средства Yosemite Waters» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2009 г. Проверено 13 апреля 2009 г.и различные другие исследования Министерства энергетики и Министерства обороны США.
  53. ^ см. исследование Yosemite Waters «Отчет об оценке транспортного средства Yosemite Waters» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 8 мая 2009 г. Проверено 13 апреля 2009 г.
  54. ^ «Документ технической поддержки, Обзор отрасли по производству жидких продуктов из угля, предлагаемые правила обязательной отчетности о парниковых газах» (.PDF) . Управление по воздуху и радиации, Агентство по охране окружающей среды США . 28 января 2009 г. Проверено 15 июля 2009 г.
  55. ^ «Биоразлагаемое дизельное топливо». Архивировано из оригинала 2 декабря 2008 г. Проверено 24 июня 2009 г.
  56. ↑ Тракимавичюс, Лукас (декабрь 2023 г.). «Миссия Net-Zero: прокладывая путь к использованию электронного топлива в вооруженных силах». Центр передового опыта НАТО в области энергетической безопасности.
  57. ^ Королевское общество 2019, с. 7.
  58. ^ Королевское общество 2019, стр. 9–13.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы по теме синтетического топлива .