Характеристики искусственного топлива

1. Кокс - твердый углеродистый остаток, образующийся при нагревании различных топлив(в основном каменного угля) до температуры 950-1000°С без доступа воздуха. Содержание углерода – 98%, остальные 2% - сера, кислород, азот. Кокс используется для выплавки чугуна, как высококачественное бездымное топливо и восстановитель железной руды.

2. Искусственные газы – смесь продуктов переработки топлив в специальных аппаратах. Они состоят главным образом из диоксида углерода, водорода, метана и др. газообразных углеводородов. Различаются: генераторные газы(из твердого топлива путем частичного окисления содержащихся в нем углерода при высоких температурах); коксовые газы. Процесс получения генераторных газов – газификация и осуществляется в газогенераторах. Воздушный газ образуется при вдувании воздуха. При этом происходит реакция С+О₂=СО₂. При этом выделяется около 400 кДж энергии, температура - 1400°С. Водяной газ получают при подаче на раскаленный уголь водяного пара. Реакция С + Н₂О= СО + Н_2. Выделяется приблизительно 130 кДж/ кг энергии. Газ содержит примерно 80% СО и Н₂. Используется не только как топливо, но и для синтеза хим. продуктов. Смешанный газ получают при вдувании смеси воздуха с водяным паром. Одновременно протекают 3 реакции. В состав смешанного газа входят СО, азот и водород. Т.о. повышается его теплотворная способность.

Коксовый газ образуется при коксовании угля. В состав входят метан – 25%, CO – 6%, водород – 60%.

Подземная газификация угля – превращение твердых топлив непосредственно в местах их залегания в горючий газ (закачка окислителей без доступа кислорода). Преимущества: нет необходимости строить шахт (дорого и сложно сохранять), не происходит загрязнения ОС. Предложен Менделеевым.

Моторное топливо - жидкое или газообразное горючее, используемое в ДВС. Получают из нефти и углеводородных газов при прямой перегонке нефти – бензины, мазуты). Получаемые при перегонке продукты: 1. бензин (температура кипения 40-180°С); 2. керосины (температура кипения 180-270°С); 3. соляровые масла (температура кипения 270-360°С); 4. мазут (содержит еще более тяжелые фракции углеводородов: из него получаются смазочные масла, вазелин, парафин). Остатки могут составлять 40%. Дизельное топливо получают при атмосферной или вакуумной перегонке нефти с последующей гидроочисткой и депарализацией.

Реактивное топливо. Реактивные двигатели работают за счет создания в двигателе мощного газовоздушного потока, который с большой скоростью вращает агрегаты двигателя и создает на выходе большую реактивную тягу. Газовоздушный поток образуется в специальных камерах сгорания, где происходит горение топлива в потоке атмосферного воздуха. Реактивное топливо, получаемое из нефти, состоит из углеводородов, включающих парафиновые, нафтеновые, ароматические и непредельные углеводороды и представляют собой фракции, выкипающие в пределах 360°С, т.е. бензиновые и керосиновые, а для сверхзвуковых двигателей – газойлевые.
16.Альтернативное топливо. Спирты и продукты их переработки. Водород.

 

1. Сжиженные и компрессированные горючие газы.

2. Спирты и продукты их переработки.

3. Топливные смеси.

4. Искусственное жидкое топливо.

5. Водород.

Сжиженные и компрессированные газы. Пропанобутановые фракции результат переработки нефти попутных и природных газов; и метан – продукт газификации твердых топлив.

Достоинства: - высокая теплота сгорания;

- относительная экологическая безвредность продуктов сгорания.

Недостатки: - необходимо применять спец.оборудование для сжатия, сжижения, хранения топлива, распределения и транспортирования.

Спирты. Метиловый спирт (метанол). Получают из оксида водорода (Р=20-30 МПа и t=400°C, катализатор:90% оксида цинка, 10% Cr₂O₃). Это древесный спирт, его получают при перегонке дерева. Недостаток в его токсичности: вызывает слепоту и смерть. С воздухом образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 11°C).

Этиловый спирт(этил). Получают из различных сахаристых веществ. Основное сырье: сахарная свекла, сахарный тростник. При брожении необходимо предотвратить доступ О₂, (а то будет уксус). Метод получения осахаривание целлюлозы или клетчатки (её гидролизуют в присерной кислоте при 170°C, Р=0,7-1,7МПа. Получают из 5500 тонн опилок - 790т – спирта, сохраняется 10т картофеля или 7т зерна). Так же получают синтетический путем из этилена в присутствии катализатора.

В РБ продают биосалярку (из растительных продуктов). Изготовляют спирто-бензиновые смеси повышенной детонационной стойкости топлива и мощности топлива (смесь содержит 19% спирта).

Топливные смеси. Для дизельного двигателя - воднотопливные эмульсии (80-85% дизельного топлива, остальное вода).

Применяются:

- метанольноугольные смеси;

- водноуглемазутные смеси;

-углемасленные смеси.

Дост.: легко перекачивается по трубопроводам; распыляется топочными форсунками.

Недост.: расслоение компонентов смеси.

Искусственное жидкое топливо. Результат переработки твердых горючих ископаемых (торфа, угля, сланца) – гидрогенезация (превращения высокомолекулярных веществ органической массы под воздействием водорода в жидких и газообразных продуктов при t=400…500°C+катализатор).

Водород. Достоинства: - при сжигании нет выбросов токсичных веществ, запахов;

- в 01 раз легче бензина;

- на 50 % работает эффективнее бензинового двигателя, более высокая степень сжатия.

Недостатки: - сложности получения Н₂ в больших количествах;

- установка дорогостоящих креогенных баков с термоизоляцией;

- необходимость обеспечивать высокого уровня безопасность осуществления процесса горения Н₂.