Стислі відомості про отримання палив і олив з ненафтоврї сировини
Інтенсивний розвиток техніки викликав необхідність розширення сировинної бази для виготовлення палив і олив, оскільки запаси нафти обмежені. Тому ведуться роботи по дослідженню технологій одержання альтернативних палив і олив. Так називають паливно-мастильні матеріали, виготовлені з аливо розд сировини. Наданий час промисловість освоїла виробництво альтернативних палив і олив з твердих горючих копалин і газів та шляхом синтезування.
Палива і оливи з твердих горючих копалин. Хімічний склад горючої частини твердих палив (вугілля, сланці, торф тощо) — це ті ж елементи з яких складається і нафта: вуглець, водень, сірка, кисень і азот. Наявність вуглецю і водню у твердих горючих копалинах дає можливість використати їх як сировину для одержання рідких палив. І для цього застосовують процеси: напів-коксування, коксування, а також деструктивної гідрогенізації.
Суть цих процесів полягає в нагріванні палива до порівняно високих температур без доступу повітря. При цьому відбувається розкладання органічних речовин, в результаті чого одержують чотири види продуктів: газ, смолисті речовини (смолу), воду розкладання та твердий залишок. Склад цих продуктів і їх вихід залежать від виду палива та умов проведення процесу.
Напівкоксування (низькотемпературне коксування) полягає в нагріванні твердого палива без доступу повітря (для вугілля температура 477-577 °С). Кінцевими продуктами є напівкокс, гази і смола напівкоксування. Вихід смоли, наприклад з бурого вугілля, становить 12-22 %. Смолу переганяють аналогічно прямій перегонці нафти і при цьому одержують 18-22 % бензину, 20-25 % гасу і 50-60 % мазуту. Останній може в майбутньому застосовуватись як сировина для крекінг-процесу з метою одержання світлих нафтопродуктів.
Коксування. Процес відбувається при температурі вищій, ніж напівкоксування (для вугілля 636-954 °С), внаслідок чого розщеплення сировини поглиблюється, зменшується кількість смоли і збільшується кількість газу.
Деструктивна гідрогенізація полягає в руйнуванні (деструкції) важких вуглеводневих молекул, які входять до складу сировини, з утворенням молекул меншої молекулярної маси і насичення вільних молекулярних зв’язків воднем (гідрогенізація). Склад сировини вибирають з таким розрахунком, щоб отримати оптимальне співвідношення між вуглецем і воднем. Перед деструктивною гідрогенізацією вугілля подрібнюють у порошок, а потім перемішують зі смолою або залишком нафти. При температурі 480-500 °С і тиску 20-30 Мпа у присутності водню вуглець вугілля насичується воднем і зріджується з утворенням вуглеводнів. Одержану рідку масу відправляють на пряму перегонку для розподілу на паливні та оливні фракції. Вихід бензину становить біля 60 %, газоподібних продуктів до ЗО %.
Синтез газів — це одержання різних вуглеводнів шляхом взаємодії оксиду вуглецю з воднем при підвищеній температурі в присутності каталізатора. При атмосферному тиску і температурі 180-210 °С одержують бутан-пропанову і легку бензинову фракції. Газові фракції використовують як паливо у вигляді скраплених газів, а бензинові фракції підлягають полімеризації у присутності каталізатора під тиском 20 Мпа. У результаті синтезу газів одержують бензин (40-45 %), дизельне паливо
(15-30 %) і важкі фракції (аливо розда олива) — 10-17 %. За груповим хімічним складом ці види палив близькі до прямогонних продуктів і використовуються найчастіше в суміші з ними.
Синтетичні оливи. Основну масу олив одержують шляхом вакуумної перегонки мазуту, однак для сучасних машин потрібні оливи більш високої якості з наперед заданими експлуатаційними властивостями. Такі оливи отримують в результаті синтезу двох або більшої кількості простих речовин і тому їх називають синтетичними.
Існують різні види синтетичних олив (біля 10 видів), найбільш поширеними з них є: вуглеводневі оливи, оливи на основі кремнійорганічних сполук (силіконові), поліефірні, поліалкілен-гліколі, аливо роздавал.
Синтетичні вуглеводневі оливи одержують в результаті синтезу етилену під тиском 1,0-1,5 Мпа, при температурі біля 200 °С у присутності каталізатора.
Для одержання силіконових олив у вуглеводнях замінюють частину атомів вуглецю на атоми кремнію так, щоб останні були з’єднані між собою в ланцюгу через кисень:
Поліал кіл єн аливо р (полігліколі) — маслянисті рідини, одержані шляхом з’єднання молекул етиленгліколю між собою у вигляді довгих ланцюгів.
При проведенні робіт в галузі атомної енергетики виникла необхідність в оливах, які б не вступали в реакції зі сполуками урану, киснем і витримували високі температури. Такими виявились аливо роздава оливи, які одержують у результаті реакції заміщення атомів водню в мінеральній оливі на фтор. Якщо тільки частину атомів водню у вуглеводнів замінити на фтор, а інші атоми водню — на хлор, то одержують інший вид сполук — фтор-хлорвуглеці.
Синтетичні оливи — дуже перспективний вид мастильних матеріалів, їх застосування зростає з року в рік.