Синтетичне рідке паливо

Дослідження із синтезу рідкого моторного палива почалися в Німеччині ще до Першої світової війни. У 1915 році Фрідріх Бергіус побудував перший дослідний завод з виробництва синтетичного палива в Райнау, поблизу Мангайму. За розробку свого методу виробництва синтетичного палива, який отримав згодом назву «бергінізація», Бергіус і президент IG Farbenindustrie Карл Бош в 1931 році отримали Нобелівську премію в галузі хімії. Другий базовий метод отримання синтетичного палива був розроблений Францем Фішером і Гансом Тропшом до 1926 року. Першим заводом, на якому почалося виробництво синтетичного палива в промислових масштабах, став завод у місті Лойна (звідси термін «лойна-бензин»). Собівартість цього палива була дуже високою й виробляти його було економічно невигідно, проте після приходу нацистів до влади в Німеччині в 1933 році вони обрали курс на автаркію, тобто на зменшення залежності Німеччини від імпорту. Це мало найважливіше значення для підготовки до війни. У 1936 році була затверджена програма із шестикратного збільшення виробництва синтетичного палива. У 1938 році почали працювати перші 7 заводів, що працюють за методом бергінізації (до кінця року вони виробили 1,6 млн тонн палива), а в наступному році — ще 7 заводів, що працюють за методом Фішера—Тропша, на бурому вугіллі. Всі заводи швидко вийшли на заплановану виробничу потужність. Частка синтетичного палива в загальному балансі Німеччини стала стрімко зростати й вже в 1940 році виробництво синтетичного палива покрило більше третини всієї потреби Німеччини в паливі.[2]

Таким чином, нацистська Німеччина під час Другої світової війни значною мірою задовольняла свої потреби в моторному паливі шляхом створення власних виробничих потужностей з перероблення вугілля в рідке паливо. Органічний синтез здійснювався в присутності каталізатора на основі кобальту за температури +170 … 200 °C і тиску 0,1—1 Мн/м² (1—10 am). Продукти реакції:

• бензин (когазін І або синтин) з октановим числом 40—55 (додавання 0,8 мл тетраетилсвинцю на кожен літр бензину підвищувало його октанове число з 55 до 74),
• високоякісне дизельне паливо (когазін II) з цетановим числом 80—100,
• твердий парафін.

Надалі технологія удосконалювалася, а синтез із застосуванням сполук на основі заліза як каталізатора, який проводився за температури понад +220°С, в умовах підвищеного тиску 1—3 Мн/м² (10—30 am) дозволив отримати високооктановий бензин. Бензин, який синтезувався за цією технологією, містив 60—70 % олефінових вуглеводнів нормальної та розгалуженої будови, а його октанове число досягало 75—78.

У зв'язку з високою вартістю та малою ефективністю застосовуваних каталізаторів подальше виробництво синтетичного рідкого палива з CO і Н2 так і не отримало широкого розвитку. Цікавою є подібна ситуація, яка склалася в Південній Африці, коли на тлі міжнародних санкцій за часів апартеїду компанія Sasol Limited займалася виробництвом синтетичного рідкого палива, яке допомагало економіці цієї держави успішно функціонувати в умовах міжнародної ізоляції.

Отже, подальше розширення виробництва синтетичного рідкого палива з природних газів і твердих горючих копалин стримується його високою вартістю, яка значно перевершує вартість палива, отриманого перегонкою сирої нафти. Учені багатьох країн світу шукають нові економічні та технічні рішення в промисловому виробництві синтетичного палива. Цей пошук спрямований, перш за все, на спрощення вже відомих технологічних процесів:

• зниження тиску під час зрідження вугілля до 100 атмосфер і нижче,
• збільшення продуктивності газогенераторів для перероблення вугілля, горючих сланців і природних газів,
• розробку нових каталізаторів синтезу метанолу та бензину, створеного на його основі.

Крім того, важливою проблемою при виробництві синтетичного рідкого палива є високе споживання води: до 5—7 літрів на кожен літр палива.

Синтетичне рідке паливо, як правило, синтезують із суміші окису вуглецю (CO) і водню (H₂), одержуваної з природних газів і вугілля в процесі конверсії газів і газифікації палива. Синтез здійснюється в присутності каталізаторів (Ni, Со, Fe та інших) за підвищених температурах і в умовах підвищеного тиску (метод Фішера і Тропша). Залежно від умов технологічного процесу отримуване синтетичне рідке паливо містить вуглеводні (олефіни, парафіни) в основному нормальної будови (нерозгалужені). Також (синтетичним шляхом) отримують різні добавки до палива для підвищення антидетонаційних властивостей і октанового числа:

• ізооктан — продукт каталітичного алкілювання ізобутану бутенами;
• полімербензин — продукт каталітичної полімеризації пропан-пропіленової фракції та інші.

• Синтетичне паливо
• Біопаливо

• Рапопорт І. Б., Штучне рідке паливо, 2 вид., М., 1955;
• Петров А. Д., Хімія моторних палив, М., 1953;
• Лебедєв Н. Н., Хімія і технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу, М., 1971.