Биотопливо

Синтетические биотоплива для ДВС

Данная технология, известная в мире под сокращенным названием BTL (Biofuel-to-Liquid) ставит своей целью синтез композиций углеводородов, практически полностью идентичных минеральному дизельному или бензиновому топливу по своим нормируемым физико-химическим параметрам. Для приготовления синтетических моторных биотоплив используют синтез-газ, полученный путем термического разложения возобновляемого органического сырья. Синтетические биотоплива можно производить из любого вида биомассы (древесная щепа, опил, солома, отходы растениеводства, лигноцеллюлозные отходы и т. п.).

Для получения 1 кг синтетического биотоплива требуется переработать 5-10 кг древесины. Первая стадия производственного цикла заключается в термической обработке подсушенной биомассы (содержание воды до 20 %) при температуре 400-500 °С. Затем жидкую фракцию пиролиза подвергают высокотемпературной обработке (температура в реакторе выше 1400 °С), чтобы получить синтез-газ, содержащий смесь СО и H2. После очистки от хлора и серы, синтез-газ направляют в реактор каталитического синтеза по методу Фишера-Тропша. Эти исследователи в 1920х г г. впервые показали, что из смеси моноокиси углерода и водорода на гетерогенном металлическом катализаторе (железо, кобальт) при определенном давлении образуются углеводороды. При этом на железном катализаторе реакция протекает с выделением углекислого газа, а на кобальтовом – с выделением воды:

формула

Помимо кобальта и железа позднее стали применять никель и редкие элементы, такие как рутений. Для увеличения площади активной поверхности катализаторы наносят на пористые носители (силикагель, алюмокерамика).

Методом каталитического синтеза из смеси СО и H2 можно получить углеводороды любой молекулярной массы, вида и строения (за исключением ацетилена). При этом вероятность их образования уменьшается в ряду: метан → более тяжелые алканы → алкены. В отличие от алканов, вероятность образования нормальных алкенов, наоборот, повышается с увеличением молекулярной массы. Образованию более тяжелых продуктов также способствует повышение общего давления в реакторе. При увеличении парциального давления H2 водорода реакция смещается в сторону образования алканов.

В таблицах 3.13 и 3.14 представлен состав синтетических моторных биотоплив.

Состав синтетического биобензина
Таблица 3.13 Состав синтетического биобензина

Как видно из таблиц, технология каталитического синтеза позволяет в широких пределах управлять соотношением основных углеводородных компонентов моторного топлива.

Состав синтетического дизельного биотоплива
Таблица 3.14 Состав синтетического дизельного биотоплива

Следует заметить, что синтезированные композиции органических веществ представляют собой полуфабрикат, который должен пройти последующую обработку с добавлением различных присадок с тем, чтобы все физико-химические свойства продукта строго соответствовали требованиям действующих международных стандартов. Так, например, для повышения детонационной стойкости (октанового числа) бензинов в них добавляют высокооктановые вещества, такие как алкилат, алкилбензол и т.п.