Как делают бензин из нефти – топливо своими руками

Из чего делают бензин?

Сланцевый метод добычи нефти

Для производства бензина нужно из недр земли добыть чистую не загрязненную нефть. Для этого используют буровые установки и специальное оборудование, которое ее выкачивает на поверхность и заполняет цистерны для хранения. С помощью транспортных средств или трубопровода ее оправляют на специальный завод по переработке. Нефть проходит несколько этапов очистки и отделения от изначальной массы чистого высокооктанового бензина и других компонентов. В результате получают бензин, дизельное топливо и топливо для реактивных двигателей. Готовый продукт отправляют для продажи во все уголки планеты.

Хранение сырой нефти

Хранение сырой нефти

На каждом заводе по переработке нефти, имеются специальные резервуары, в которых сырье сохраняется до дня производства бензина. Специальный трубопровод заполняет емкости свежей нефтью из скважин и при полном ее наполнении откачивает на этап очистки.

Очистка сырой нефти

Очистка сырой нефти

Нефть поступает в специальный аппарат для предварительной очистки от сторонних включений. В сырье добавляют воду и аккуратно перемешивают до получения однородной массы. Через содержимое бака пропускают электричество, в результате чего соли оседают на дно. Во время воздействия электричества, нефть промывается водой и очищается от солей на 90%. Чистую нефть по трубопроводу перегоняют на этап атмосферно-вакуумной перегонки и каталитический крекинг.

Первичная переработка

Прямая перегонка нефти

В аппарате для атмосферно-вакуумной перегонки, сырая нефть под воздействием повышенной температуры нагревается до состояния кипения и разделяется на компоненты. В результате, получают прямогонный бензин, который отправляют на экспорт и сырье, для дальнейшей обработки. После полного разделения, с помощью специальной системы трубопровода, бензин перекачивают на временное хранение, а сырье в вакуумный блок. Кипящее сырье нагревается еще сильнее, чтобы получить светлые нефтепродукты пригодные для дизельного топлива. Для выделения 92 и 95 фракций, сырье отправляют на этап каталитического риформинга и крекинга.

Вторичная переработка

По системе трубопровода, сырье поступает в аппарат каталитического риформинга. В нем происходит очистка от примесей и сторонних включений, в результате чего получают чистые фракции. Им присваивают октановые числа 95 или 92 и отправляют на этап смешивания. В другой части завода проводят процесс каталитического крекинга, в результате которого загрязненное сырье очищается от серы и сторонних включений. После полной очистки, жидкости с двух процессов смешивают и получают бензин.

Интересный факт: на одного человека на планете, на один день жизни уже добыто и переработано 2 литра сырой нефти, которую без проблем можно купить в виде бензина и заправить свой автомобиль.

Вакуумная дистилляция

Вакуумная дистилляция — процесс отгонки из мазута (остатка атмосферной перегонки) фракций, пригодных для переработки в моторные топлива, масла, парафины и церезины, и другую продукцию нефтепереработки и нефтехимического синтеза. Остающийся после этого тяжелый остаток называется гудроном. Может служить сырьем для получения битумов.

Проверка качества

В специальной лаборатории проверяют нефть, сырье с разных этапов производства и готовый бензин на качество.

Контроль качества

В случае нарушения технологического процесса продукция отправляется на дополнительную очистку или переработку.

Весь процесс переработки нефти заключается в том, чтобы вязкую жидкость расщепить на множество молекул. Легкие молекулы разделяют, в результате чего получают газы, дизельное топливо и бензин.

Каталитический риформинг

В процессе каталитического риформинга происходит ароматизация, т. е. образование ароматических веществ, повышение содержания аренов и газов, содержащих водород.

С помощью риформинга получают:

• неэтилированный высокооктановый бензин с повышением его октанового числа;
• арены (ароматические углеводороды);
• водосодержащий газ для последующей гидроочистки (изомеризации, гидрокрекинга и других процессов).

Жидкий риформат является высокооктановым компонентом авиационного и автомобильного топлива, а также из него выделяются ароматические вещества и газы, подвергающиеся разделению. Водород, выделяющийся при этом, дешевле, чем специально получаемый. В риформинге он используется для восполнения потери циркулирующих газов.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг — важный процесс термической переработки углеводородных фракций, при котором получают высокооктановое топливо, непредельные жирные газы и легкий газойль. При этом происходит глубокая переработка нефти с помощью эффективных катализаторов из алюмосиликатов, имеющих большой срок службы.

Процесс каталитического крекинга отличается эксплуатационной гибкостью и универсальностью. Он дает возможность разделять нефтяные фракции на высокооктановый бензин и газы, богатые пропиленом, бутенами и изобутаном. Крекинг легко совмещается со смежными процессами (гидроочисткой, гидрокрекингом, адсорбционной очисткой, алкилированием, деасфальтизацией и др.).

Основными реакциями при каталитическом крекинге являются:

• перераспределение водорода — гидрирование и дегидрирование;
• деалкилирование;
• полимеризация;
• дегидроциклизация;
• изомеризация;
• циклизация;
• реакции с олефинами;
• алкилирование;
• получение тяжелых веществ, которые в дальнейшем конденсируются до образования кокса.

Процесс прямой перегонки

Распространенный физический метод извлечь бензин из нефти — прямая перегонка, при которой нефть разделяется на фракции при разной температуре кипения. При нагревании нефти образуются пары, которые собирают и частями конденсируют. При перегонке получаются дистилляты топлива и мазутный остаток, используемый для изготовления смазочных масел.

Прямая перегонка нефти — единый технологический процесс в установке непрерывного производства (испарения и фракционирования дистиллятов). Пар подогреваемой нефти поднимается наверх в специальном резервуаре, разделенном металлическими дисками, которые имеют отверстия с колпачками. Смесь поднимающихся паров при охлаждении конденсируется на тарелках резервуара.

Вверху резервуар орошается частью легкокипящих фракций, а пары выводятся, подвергаются охлаждению и, конденсируясь, превращаются в жидкое топливо. При прямой перегонке получается до 15% бензина (от массы перерабатываемого сырья), а также образуются многие полезные продукты, такие как керосин, лигроин, солярка и др.

На дне резервуара остается мазут, используемый при помощи дальнейшего нагревания (свыше 400°С) для производства масляных продуктов. Из остатков производства масел получают полугудрон и гудрон, после обработки которых серной кислотой изготовляют высоковязкое смазочное масло (в т. ч. авиационное).

Изомеризация

Преобразование линейных углеводородов в соединения более разветвленной цепи, имеющих высокое октановое значение, называется изомеризацией. Низкооктановые фракции при помощи катализаторов превращают сырье в высокооктановый бензин. Изомеризация сопровождает процесс переработки нефти (крекинг, пиролиз).

При помощи изомеризации получаются соединения с другим расположением групп атомов, но не изменяется состав и молекулярная масса вещества. Изомеризация извлекает из бензина ароматические углеводороды, легкие фракции с низким октановым числом, олефины и бензол.

Технология изомеризации использует катализаторы с заданными каталитическими и химическими характеристиками, которые устойчивы к действию ядов. Уникальность данного процесса — в сочетании с селективной жидкой адсорбцией на молекулярных ситах. Это увеличивает конверсию парафинов и повышает характеристику легкого бензина прямой перегонки.

Алкилирование

Производство высокооктанового бензина из непредельного углеводородного газа называется алкилированием. При соединении алкана и алкена происходит реакция, в результате которой получается алкан, где число атомов углерода равно сумме атомов в исходных алкене и алкане. Молекулы алканов имеют большее октановое число, чем у алкенов, поэтому получаемое топливо отличается теми же характеристиками.

Сырьем для алкилирования является ББФ (бутан-бутиленовая фракция), получаемая при каталитическом крекинге. Основные составляющие ББФ — бутилен и изобутан. В качестве катализаторов используются фтористоводородная и серная кислоты. Но большая токсичность и высокая летучесть фтора не позволяют широко его использовать в промышленности, поэтому в нефтепереработке применяется сернокислотное алкилирование.

Компаундирование

Управляемое смешение нефти называется компаундированием. С помощью этой технологии несколько потоков смешиваются в один. При неуправляемом смешении показатели качества нефти во времени не стабильны и варьируются в зависимости от разного режима перекачки. Тогда как при компаундировании происходит сглаживание нестабильного потока дозированной подкачкой высокосернистой смеси в поток нефти с запасом качества.

Для регулирования потоков устанавливаются заслонки. Само регулирование проходит в 3 этапа:

• по отношению расходов потоков;
• по давлению на входе потока;
• по количеству серы на выходе.

В процессе компаундирования контролируются:

• плотность в потоке;
• температура в потоке;
• расход нефти в потоке.

В процессе управляемого смешения сокращаются выбросы серы. Возрастает стабильность качества нефтяных продуктов. Тогда как при неуправляемом смешении отмечается неравномерность качественных характеристик сырья. Компаундирование позволяет сделать поставки потребителям стабильными и качественными.

Лабораторная проверка

Лабораторная проверка изучает параметры горючих и смазочных веществ. Исследованию подлежат:

• бензин;
• дизельное топливо;
• керосин;
• моторные масла;
• нефть.

Перечень вопросов, стоящих перед экспертами, проводящими исследования:

• соответствие технологии изготовления топлива или ГСМ принятым стандартам;
• соответствие состава нефтепродуктов стандартам для этой марки;
• возможность этого топлива или ГСМ стать причиной для выхода из строя двигателей или механических узлов.

Сколько топлива можно получить из барреля сырой нефти

При переработке барреля нефти (159 л) объем нефти увеличивается на 9 л (до 168 л). Из этого количества сырья производят:

• бензина — 102 л;
• дизельного топлива — 30 л;
• авиационного бензина — 25 л;
• газа после перегонки — 11 л;
• кокса — 10 л;
• мазута — 5,6 л;
• сжиженного газа — 4,5 л;
• древесного угля — 1,5 кг;
• газа пропан — 12 баллонов;
• моторного масла — 1 л.

Основные характеристики продукта перегонки

Перегонка нефти позволяет получить действительно уникальный продукт. Бензин включает в себя разнообразные добавки и примеси производных продуктов. Чтобы понять, что это означает, необходимо знать, что в любом виде бензина присутствует тот или иной процент загрязнения дополнительными химическими веществами.

В их роли выступают различные кислоты, щелочи, органические соединения. Часто в процессе производства горючего оставляют в составе механические примеси: металл, окалина и другие вещества.

Помимо указанных веществ в бензине часто можно встретить самые разные присадки. Они используются для улучшения качественных характеристик и смягчения агрессивного процесса детонации. Производители заявляют, что используя бензин с присадками, можно улучшить разгон автомашины.

Моющие компоненты, входящие в присадки, эффективно очищают топливную систему двигателя, в частности клапаны ДВС. Фактически бензин с присадками препятствует отложению продуктов нефтепереработки на стенках двигателя.

Отложения, которые остаются после использования любых других видов топлива сгорают. Бензин начинает работать сразу после попадания в топливный бак автомобиля и действует до полного расхода. Со временем эффективность работы топлива только усиливается. Автовладельцы отмечают, что ход машины становится более плавным. Со временем, если пользоваться таким горючим постоянно, повышается производительность двигателя, посторонние шумы исчезают.

Присадки бывают разрешенные и запрещенные. Стоит быть осторожными, ведь недобросовестные производители  зачастую добавляют в бензин спирт, ацетон или какой-то другой растворитель. Так они искусственно пытаются повысить октановое число топлива. На первых порах, водитель, заправивший автомобиль таким топливом отмечает положительные тенденции.

Например, такие как, увеличение мощности и разгона. Расход горючего наоборот снижается, что способствует существенной экономии. К сожалению, первое впечатление часто бывает обманчивым, и такие добавки приводят к поломке автомобиля.

Октановое число и разбавление

Немного все же хочется поговорить про разбавление первоначального бензина. То есть как мы получаем октановое число равное 92, 95 и 98, применяемые сейчас.

Октановое число характеризует устойчивость бензинового топлива к детонации, простыми словами можно описать это так – в топливной смеси (бензин + воздух), которая сжимается в камере сгорания, пламя распространяется со скоростью 1500 – 2500 м/с. Если показатель давления при воспламенении смеси слишком велик, то начинают образовываться дополнительные перекиси, сила взрыва увеличивается – это простой процесс детонации, который никак неполезен для поршней двигателя.

Как раз стойкость топлива к детонации и оценивается октановым числом. Сейчас существуют установки, которые содержат эталонную жидкость – обычно это смесь изооктана (у него число равное «100») и гептана (у него ровно «0»).

Затем на стенде сравнивают два топлива один полученный из нефти (бензиновая смесь), второй из изооктана. Их сравнивают, если двигатели работают одинаково, смотрят на вторую смесь и на число изооктана в ней – таким образом, получают октановое число. Конечно это все в идеале, лабораторные испытания.

НА практике детонация может быть вызвана многими другими неисправностями двигателя, так например неправильное положение дроссельной заслонки, обедненная горючая смесь, неправильное зажигание, перегрев двигателя, нагары в топливной системе и т.д.

Если подвести итог — то сейчас в качестве присадок для повышения октанового числа применяют спирты, эфиры, алкилы, они очень экологичные, а также присадки для устойчивости к замерзанию. Соотношение в составе примерно такое – состав католического крекинга (73 — 75%), алкилы (25 – 30%), бутиленовые фракции (5 – 7%). Для сравнения раньше для повышения октанового числа применяли тетраэтилсвинец, он прекрасно улучшает топливо, однако он наносит сильный вред экологии (всему живому), а также оседает в легких, может быть причиной рака. Поэтому сейчас от него отказались.

Как своими руками сделать бензин?

Наибольший выход получается при использовании отработанных резиновых покрышек, а также любых других резиновых изделий. Их нужно любыми подходящими способами измельчить до размеров, которые позволят протолкнуть куски через загрузочное отверстие в реактор — металлический котёл с герметично закрывающейся крышкой с вваренной в неё газоотводной трубкой. Под реактором разводят огонь. В процессе используется технология разложения резины на сложные газовые составляющие. Резина возгоняется, минуя жидкую стадию, сразу в газ.

Отводная трубка через водяной затвор (чтобы не было доступа в реактор кислорода) подсоединяется к конденсатору (холодильнику). Это простейший змеевик, помещённый в холодную воду или охлаждаемую проточной водой рубашку. В нём газ частично конденсируется в жидкость, которая после дополнительной перегонки и станет доморощенным бензином. Её периодически сливают через вентиль, установленный на дальнем конце холодильника. Ту часть газа, которая не сконденсировалась, направляют далее в трубку с отверстиями — горелку. Его поджигают, используя для дополнительного нагрева реактора.

Полученная жидкость — это некое подобие нефти, которую нужно перегнать во втором цикле. Её загружают в похожий на первый аппарат, работающий уже как дистиллятор с температурой нагрева жидкости не более 200 ºС. Если разделить получаемую в результате дистилляции жидкость по фракциям (по очерёдности порций дистиллята), то при испытании их на интенсивность горения можно заметить, что первые горят как бензин, последующие — как дизтопливо или керосин. Жидкость, похожую на бензин, и используют в бензиновых двигателях.

Как произвести бензин дома – инструкция

Знаете, мой дед бы легко и просто сделал бы бензиновое топливо у себя дома! Все потому что самогонный аппарат как нельзя кстати, подходит для этого мероприятия. Остается найти где-то сырую нефть!

ИТАК, процесс по пунктам:

1. Ищем герметичную емкость, обязательно должна быть сверху газоотводящая трубка, которая будет идти в другую емкость. Также должен быть установлен высокотемпературный термометр, который будет контролировать температуру внутри.
2. Теперь наливаем нефть в первую емкость, ставим на нагрев (можно даже на газ, но это взрывоопасно, ведь получаем бензин), лучше использовать электрический вариант. Вторую емкость ставим в холодное помещение, около + 5 градусов, если это не возможно тогда трубку, которая идет до емкости помещаем в холод, да хоть льдом от холодильника обкладываем.
3. В первой емкости у нас начинается нагрев, а как мы уже разобрали сверху нам достаточно температуры в 35 – 200 градусов, чтобы легкие фракции (бензин), начали испаряться. Обычно достаточно уже 100 – 120 градусов. Нагреваем и так как у нас через трубку пары поступают в холодную емкость или трубку, они конденсируются — выпадают в жидкое состояние, во вторую емкость.

Наше топливо готово! По сути, это есть метод прямой перегонки нефти. Однако он будет низкого октанового числа, как я уже указывал сверху около 50 – 60 единиц, для того чтобы его использовать нужно добавить присадки – спирты, алкилы, эфиры. Таким образом, мы получим нужный нам 92 – 95 показатель. Конечно, дома это достаточно сложно сделать, но методом проб и ошибок можно добиться до вполне рабочей формулы. Если честно, то метод прямой перегонки, простой как «три копейки».

Кстати если нагревать оставшиеся фракции при большей температуре (+ 300, + 350 градусов), то мы уже получаем керосин и дизель.

Самостоятельное производство бензина

Изучив процесс перегонки нефти можно понять, что необязательно обладать заводом и лабораторией для создания топлива. Его можно сделать на даче или в любом другом месте, используя простой агрегат и минимальные знания. Разумеется, начальное качество такого горючего оставит желать лучшего — его придётся доводить до кондиции различными присадками.

Что потребуется:

• Герметичная ёмкость с газоотводящей трубкой. Подойдёт любая железная бочка с плотной крышкой и приваренным отводом;
• Промышленный термометр, который будет следить за температурой внутри этого сосуда;
• Конденсатор — любая ёмкость, в которую при перегонке будет поступать газ из первой;
• Дистиллятор (подойдёт обыкновенный самогонный аппарат);
• Нагревающий элемент — подойдёт даже кухонная электрическая плита;
• Третья ёмкость, которая выполняет функцию водяного затвора;
• Нефть или отходы нефтепереработки (в том числе старые покрышки или отработанное масло).

Сбор установки

Подготовив все три ёмкости можно приступить к сборке. Первый сосуд (реторта) соединяется со вторым (конденсатором) посредством газоотводящей трубки. Эта конструкция является основной в процессе перегонки. Ёмкость конденсатора должна иметь шланг, который подсоединяется к трубке водяного затвора (одной из двух) — обе они располагаются под уровнем воды. Вторая трубка гидрозатвора соединяется с печью, на которую и ставится реторта. Такая конструкция является замкнутой и позволяет производить перегонку нефтепродуктов. Процесс должен проходить на открытом воздухе либо в помещении с мощной вытяжкой — пары бензина взрывоопасны!

В случае если обычную нефть найти не удалось, подойдут вторичные продукты. Это может быть мазут, отработанное машинное масло, старые покрышки и прочие отходы. Разумеется, используя такие материалы, итоговое количество топлива составит даже менее 15% от первоначального объёма.

Как использовать аппарат для перегонки

В реторту помещается нефть или её вторичные продукты. Ёмкость ставится на нагревание (если используется кухонная плита, то она обязательно должна иметь электрические конфорки — газовые создают риск воспламенения паров бензина). Конденсатор необходимо поставить в прохладное помещение (около +5°С). Если нет такой возможности, то нужно как минимум обложить трубку, соединяющую реторту и конденсатор обложить льдом.

Первую ёмкость необходимо нагреть в диапазоне температур 35–200°С. При превышении двухсот градусов получится не бензин, а другой вид топлива — дизельное или керосин. Через трубку в охлаждённую вторую ёмкость будет поступать газ, который при конденсации превращается в жидкость — основу бензина. Его пары поднимаются над нефтепродуктами в результате нагревания, так как они легче остальных веществ. В реторте останутся высококипящие составы: керосин, нефтяное масло и прочее.

В процессе работы аппарата образуется не только газ, являющийся основой бензина, но и метан (а также пропан и бутан в меньших количествах). Именно поэтому нужна трубка, которая либо выводит углеводородные газы, либо направляет их в печь, если используется система сгорания.

Для того чтобы получить больше жидкости, следует остатки после первого процесса поместить в толстостенную герметичную ёмкость и нагреть до 450 градусов. Тяжёлые составляющие нефтепродуктов разложатся, а полученная субстанция может быть перегнана ещё раз. Этот процесс является упрощённой версией крекинга, который используют в промышленности.

Повышение октанового числа

Формально, жидкость, получаемая в конденсаторе, является бензином. Она имеет недостаточное октановое число, поэтому в качестве топлива не подходит. Так, бензин прямого перегона следует обогатить присадками (подойдёт даже тетраэтилсвинец — в малых количествах, которые требуются для работы одного автомобиля, он не представляет опасности). Полученный в итоге бензин можно использовать по прямому назначению, но он, скорее всего, не подойдёт для машин с чувствительной топливной системой — малое ОЧ вкупе с примесями просто испортит дорогое транспортное средство.

Что касается использования в простых и недорогих автомобилях, которые имеют непривередливую топливную систему — самодельный бензин отлично для них подходит. Повышение октанового числа до нужного показателя происходит методом проб и ошибок, поэтому не стоит экспериментировать на чувствительных машинах.

Получение дизельного топлива и керосина самостоятельно происходит точно таким же образом, за исключением температуры нагрева в реторте. Эти виды горючего требуют 300 и 350 градусов по Цельсию соответственно.

Получение бензина из угля

В основном топливо производят из нефти. Но многие страны, не обладая запасами нефти, также производят топливо, используя в качестве сырья уголь. Примером могут служить страны Европы, производящие топливо с применением бурого угля в начале 20 столетия.

В частности, предвоенная Германия в основном таким способом добывала себе топливо. Обладая большими залежами угля (имеется в виду угольный бассейн Рур), добыча которого и производство бензина были поставлены на промышленные рельсы.

Как происходит выделение бензина из угля

Бензин добывали из угля двумя способами. Уголь и нефть имеют сходство по своему химическому составу с общей основой, углеродные соединения с водородом, только у бурого угля молекул водорода меньше. Увеличивая количество молекул водорода в угле, получают вещество, равное по химической структуре с составом нефти, что позволяет в дальнейшем уже производить и бензин. Производство бензина путем переработки бурого угля было разработано учеными из Германии в 20 годы прошлого века:

1. Гидрогенизация, или ожижение (способ Бергиуса).
2. Газификация и синтез топлива (способ Фишера-Тропша).

Что собой представляет гидрогенизация

Технология производства синтетического бензина из бурого угля способом гидрогенизации заключается в следующем:

1. Уголь мелко размельчают, смешивая с жирной и вязкой жидкостью, применяя, например, мазут или масло, получая пастообразное вещество.
2. Пастообразный уголь помещают в герметичный сосуд, добавляют катализатор и растворитель, где под высоким давлением (200 атм) и температурой (+500ºС) происходит обогащение угля, которое протекает вначале в жидкой фазе, а затем переходит в фазу пара.
3. Для получения конечного продукта полученное топливо из автоклава обрабатывают в центрифуге, удаляют кокс и дистиллируют.

Производить бензин в домашних условиях таким способом, вероятней всего, невозможно по причине технологической сложности оборудования, изготовление которого кустарным способом затруднительное и затратное.

Получение бензина путем газификации

Производство бензина способом газификации (способ Фишера-Тропша) происходит путем предварительного соединения воды и угольного сырья. В герметичном паровом сосуде с температурой +350ºС и давлением до 30 атм продувают под большим давлением водяной пар.

В результате образуется синтетический газ, который в дальнейшем используют для переработки и получения топлива. Полученный синтез-газ помещают во второй герметический сосуд, заполненный катализатором, основой которого является железо, никель или кобальт. На выходе из второго сосуда получается горючее, из которого путем крекинга производят бензин и дизель.

При производстве топлива этим способом получают такой побочный продукт как парафин и газообразные смеси, большую долю из которых составляет углекислый газ. Способ получения топлива таким методом экологически грязный и неэффективный по затратам.

Существует и термический метод обработки угля, аналогичный с процессом пиролиза, при котором сырье нагревается в сосуде извне, без наличия кислорода. Процесс распада твердого топлива и переход в газообразное состояние происходит при температуре +1200ºС, что в домашних условиях осуществить крайне сложно.

А для получения конечного продукта необходимо еще дополнительное оборудование. Положительной чертой этого метода является использование пиролизных газов для подогрева сырья и синтез бензина, что позволяет немного уменьшить себестоимость продукта.

Изготовление бензина из автошин

Произвести бензин в домашних условиях из автошин можно при условии наличия необходимого оборудования, состоящего из трех металлических бочек с плотно закрывающимися крышками, дистиллятора, источника тепла (применяют печь) и сырья, из которого можно получить топливо.

Данная технология схожа с пиролизом, продукты распада разогретого сырья из одной бочки попадают в другую, наполненную водой, где под действием воды охлаждаются и попадают в другую емкость в виде конденсата. Благодаря замкнутой системе сосудов, попутный продукт, получаемый в результате пиролиза, имеется в виду метан, используется при термической обработке сырья. Для превращения конденсата в топливо применяют дистиллятор, наподобие самогонного аппарата.

Учитывая то, в каких условиях проходит процесс извлечения бензина, дым, гарь, запахи, можно с уверенностью сказать, что такой процесс не приемлем в условиях квартиры или среди густонаселенного места.

Бензин из мусора на производственном уровне

Мы рассматривали проблему на бытовом уровне. Переработка мусора в бензин может осуществляться в более масштабных объёмах. Если вывести её на промышленный уровень, можно использовать в качестве сырья:

• уголь;
• отвалы, получаемые при добыче природных ископаемых.

Уголь для получения топлива применяли ещё во времена Великой Отечественной войны. Нацисты использовали материал для получения нефти, так как запасы её были очень скромными. Данный вариант переработки предусматривает газификацию.

Получение сырья для производства горючего спирта на дому

Самая большой проблемой в создании горючего спирта в домашних условиях в данное время либо в каком-то гипотетическом или апокалиптическом будущем, является само сырье. Для того чтобы сделать затор, который можно будет потом дистиллировать в топливный спирт, вам необходимо какое-то зерно или другой материал растительного происхождения, и в большом его количестве. Если у вас есть место где можно вырастить сырье, проблем в том же денежном эквиваленте у вас будет значительно меньше.

В основном этанол делают из кукурузы. С каждых 40 соток возможно производить до 1500 тыс. литров этилового спирта в год. Из других культур еще большую эффективность показало просо, с той же площади за 1 год урожайность превысила 2200 тыс. литров этилового спирта. При идеальных условиях с просо можно получить и 4500 тыс. литров этилового спирта.

При отсутствии посевных площадей для выращивания допустим той же кукурузы, просо, сахарной свеклы или других видов культурных растений, получение спирта в домашних условиях будет уже нежизнеспособным проектом.

Что такое природный газ?

Не существует единой химической формулы природного газа – в каждом месторождении он имеет состав с различным соотношением входящих в него компонентов.

Природный газ – это смесь углеводородов, большую часть которых составляет метан. Остальными компонентами являются: бутан, пропан, этан, водород, сероводород, гелий, азот, диоксид углерода.

Природный газ не имеет цвета и запаха, его наличие в воздухе невозможно определить без помощи специальных приборов. Знакомый каждому человеку запах придаётся газу искусственным путём (одоризацией). Благодаря этому процессу имеется возможность ощущать присутствие газа в воздухе и предотвращать опасные для жизни ситуации.

Происхождение и состав сырья

Природный газ представляет собой углеводородное соединение с примесью различных компонентов. Состав углеводородов отличается в зависимости от места добычи. Химические элементы, которые есть в полезном ископаемом:

• водород;
• сероводород;
• соединения углерода;
• гелий;
• азот;
• этан;
• метан;
• пропан;
• бутан;
• примеси.

На глубине 10 тыс. м находятся залежи сланцевого газа. В процессе добычи на поверхность извлекается сырьё, образованное разнообразными соединениями, поэтому универсальной формулы, обозначающей состав природного газа, не существует.

Добываемый газ не имеет запаха и цвета, поэтому определить его наличие в породе возможно только с помощью высокочувствительного оборудования. В болотистых местах, где выделяется газообразное вещество, можно ощутить характерный запах, но это пахнет гниющая органика.

Возникновение природного ископаемого обусловлено появлением углеводородных соединений. Много веков назад микроорганизмы в процессе своей жизнедеятельности образовывали органику, и впоследствии она накапливалась в местах, куда не поступал кислород. Под высоким давлением органические остатки разлагались, а затем их компоненты вступали в реакцию с молекулами водорода. Так возникли первые углеводороды.

В течение многих веков происходили тектонические дислокации, менялись температурные показатели, поднимался и опускался уровень давления. В результате всех этих изменений из углеводородов формировались газовые и нефтяные месторождения.

Месторождения газообразного сырья различаются по структуре и расположению. Так, ископаемое может образовывать самостоятельные залежи или находиться в верхней части нефтяного месторождения. По состоянию этот вид сырья бывает кристаллическим (при низких температурах), газообразным и жидким. В последнем случае газ растворён в воде или нефти.

Происхождение

Относительно происхождения газа не существует единой теории, учёные придерживаются двух версий:

• Когда-то на месте материков был океан. Погибая, живые организмы скапливались в пространстве, в котором не было воздуха и бактерий, запускающих процесс разложения. Благодаря геологическим движениям накопленные массы погружались всё глубже в недра Земли, где под воздействием высокого давления и температуры вступали в химические реакции с водородом, образовывая углеводороды.
• Динамика Земли способствует поднятию углеводородов, находящихся на огромной глубине, там, где меньший уровень давления. В результате этого образуются газовые или нефтяные месторождения.

Месторождения природного газа

 В природе газ может находиться в следующих формах:

• Газовые залежи в пластах некоторых горных пород. Залежи газообразных углеводородов как правило сосредоточены на глубине от 1000 м. Вопреки распространенному мнению, газ в таких залежах находится не в объемных пустотах, а преимущественно в мелких трещинах, микроскопических порах и каналах горных пород, например, песчаника. В составе такого газа преобладают низшие алканы: метан и этан. Крупнейшие запасы природного газа сосредоточены в России (Уренгойское месторождение), большинстве стран Персидского залива, США и Канаде.
• Газовые шапки над нефтью и растворенный в нефти газ. Такие газообразные скопления называют Попутный нефтяной газ (ПНГ). В отличие «традиционного» природного газа, ПНГ в своем составе помимо метана и этана содержит значительное количество пропана, бутана и других более тяжелых углеводородов.
• Газогидратные залежи. Газовые гидраты – это кристаллические соединения, которые образованы путем растворения газообразных углевоородов в пластовой воде при определенных термодинамических условиях – высоких давлениях и относительно низких температурах. 1 объем воды при переходе в гидратное состояние связывает до 220 объемов газа. Такая форма накопления природного газа была открыта во второй половине 20-го века. Газогидратные залежи находятся преимущественно в районах распространения многолетней мерзлоты, а также на относительно небольшой глубине под океанических дном.

Доказано, что большое количество углеводородов находится в мантии Земли, но в настоящее время, ввиду технической недоступности, они не представляют практического интереса.

Помимо залежей газа в недрах планеты, необходимо упомянуть, что углеводороды встречаются и в космосе. В частности, метан является третьим по распространенности газом во Вселенной после водорода и гелия. В форме метанового льда он входит в структуру планет и других космических тел. Однако такие образования не относят к залежам природного газа и при настоящем уровне развития технологий не могут быть извлечены.

Химический состав природного газа

Основным компонентом природного газа является метан (CH4) – его содержание варьируется в диапазоне 70 - 98%. Кроме него в состав могут входить более тяжелые насыщенные углеводороды – гомологи метана:

• этан
• пропан
• бутан

Помимо углеводородной составляющей, природный газ может содержать неорганические газообразные соединения:

• водород
• сероводород
• углекислый газ
• азот
• инертные газы (преимущественно гелий)

Добыча

Вопреки распространённому мнению, природный газ может находиться под землёй не только в пустотах, извлечение из которых не требует значительных материальных и энергозатрат. Зачастую он концентрируется внутри горных пород с настолько мелкой пористой структурой, что человеческим глазом её не увидеть. Глубина залежей может быть небольшой, но иногда достигает нескольких километров.

Процесс добычи газа включает в себя несколько стадий:

• Геологические работы, в результате проведения которых точно определяются места залежей.
• Бурение добывающих скважин. Осуществляется на всей территории месторождения, что важно для равномерного уменьшения давления газа в пласте. Максимальная глубина скважин составляет 12 км.
• Добыча. Процесс осуществляется благодаря разному уровню давления в газоносном пласте и земной поверхности. По скважинам газ стремится наружу – туда, где давление меньше, сразу попадая в систему сбора. Кроме того, осуществляется добыча попутного газа, являющегося сопутствующим продуктом при добыче нефти. Он также представляет ценность для многих отраслей промышленности.
• Подготовка к транспортировке. Добытый газ содержит многочисленные примеси. Если их количество несущественно, газ транспортируется с помощью танкеров или трубопровода на завод для последующей переработки. От значительного количества примесей природный газ очищается на установках комплексной подготовки, которые строятся рядом с месторождением.

Важность переработки

Первое, что делают с добытым полезным ископаемым, — очищают от соединений серы и других химических элементов. Затем газ проходит сушку в специальных установках, после чего он готов к транспортировке. Выделенная при первичной очистке сера вступает в соединение с водородом. В результате образуется сероводород, который переправляют к месту дальнейшей переработки и очистки.
Следующий этап очистительных мероприятий осуществляется в газоперерабатывающих и химических комплексах. Главные вопросы, которые приходится решать в процессе плотной очистки газообразного ископаемого, касаются минимизации загрязнения окружающей среды и сокращения расходов энергии на воспроизводство топлива.

Добытый газ целесообразно очищать на месте разработки месторождения ещё и потому, что при транспортировке с примесями происходит быстрый коррозионный износ трубопроводов. Полностью очищенное сырьё транспортируют двумя способами:

• перевозка танкерами в сжиженном виде — 10%;
• в газогонах — 90%.

Способы переработки

Существуют следующие способы переработки газа:

• физико-энергетические;
• химико-каталитические;
• термохимические.

Физико-энергетические методы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях.

Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование – эжекторы и нефтяные насосы.

Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой или углекислотной конверсией, парциальным окислением.

Зачастую используется метод парциального окисления метана. Это обусловлено удобством проведения процесса в автотермическом режиме (когда при неполном окислении углеводородов сырьё нагревается благодаря тепловыделению), скоростью реакции и отсутствием необходимости использования катализатора (как при паровой и углекислотной конверсии).

Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды (например, этилен, пропилен). Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс. градусов Цельсия) и давлении в несколько атмосфер.

Варианты процесса

В отличие от нефти, которую до подачи в нефтепровод подвергают очистительным и подготовительным процедурам, очищенная газовая смесь подаётся в газопровод без дополнительной подготовки. Но до транспортировки сырье проходит переработку на химических предприятиях, причём применяемые способы делятся на основные и вторичные.

Физический способ

В основе этого способа переработки природного газа лежат энергетические и физические свойства природного газа. Сырьё подвергают высокой температуре и сильному сжатию. В результате происходит разделение на химические элементы.
По мере повышения температуры изменяется фракционный состав и происходит очистка от посторонней породы. Как правило, этот способ применяют на месте добычи. Очистительные процедуры осуществляются в высокопроизводительных компрессорах. С нефтеносных слоёв газ выкачивают специальными насосами, применение которых обходится сравнительно недорого.

Метод с использованием химических реакций основан на том, что метан сначала переходит в синтезированный газ, а потом снова подвергается воздействию. Существует два основных способа химико-каталитической переработки:

• парциальное окисление;
• углекислотная (паровая) конверсия.

С экономической точки зрения выгодным является первый способ. Реакция парциального окисления протекает очень быстро, при этом нет необходимости применять катализаторы.

Термохимическая технология

Суть термохимического способа переработки газа заключается в том, что на сырьё воздействуют высокой и низкой температурой. При этом происходят химические реакции и образуются соединения разной сложности (например, пропилен или этилен). Обрабатывать газ, добытый термохимическим способом, сложно, так как это требует значительных затрат. Используется дорогостоящее оборудование, способное выдавать давление до 3 атмосфер и температуру 11 тыс. градусов.
Некоторые из применяемых технологий подразумевают синтез метана. Такие способы переработки природного газа в России применяются довольно часто. В процессе выделяется удвоенное количество водорода — ценного сырья, используемого в промышленности для получения анилина, азотной кислоты и соединений, входящих в состав аммония.

Виды

Выделяют несколько разновидностей природного газа.

Сухой

В составе сухого газа преобладает метан, и в относительно небольших количествах содержатся этан и тяжелые углеводороды. Сухой газ также называют нефтяным, так как он является попутным на месторождениях нефти.

Бедный

Бедный газ получают на каждой стадии гидрогенизации. Его очищают от сероводорода и углекислого газа. В нем содержится около 55 % водорода, 30 % метана, до 6 % этана.

Полученная фракция отправляется на установку глубокого охлаждения и разделения газа.

Тощий

Тощий газ — еще одно название сухого газа, в котором преобладает метан на фоне невысокого содержания этана.

Жирный

Это нефтерастворенный газ, в составе которого присутствует большое количество гомологов метана и тяжелых углеводородов (от С3 и выше). Жирный газ в естественном виде не подходит в качестве топлива: он подлежит переработке на заводах.

Применение и использование природного газа

Природный газ обеспечивает потребности государства в обеспечении отопления, производства электроэнергии и бытовых нужд населения.

Природный газ используется в следующих отраслях:

•  
• металлургическая промышленность (экономит до 15 % кокса, снижает себестоимость стали и чугуна, повышает производительность труда на 10 % и более);
• электроснабжение (природный газ, используемый на электростанциях, уменьшает затраты на топливо и тем самым снижает себестоимость электроэнергии);
• цементная, текстильная, стекольная, пищевая (газ повышает производительность труда и снижает себестоимость продукции).

На основе газа изготавливают:

• моторное топливо;
• полимеры и каучуки (сырьем для них становятся выделенные из газа легкие углеводороды);
• сложные химические вещества (лаки, краски, изоляционные материалы, формальдегид).

Используемый как топливо, природный газ намного дешевле и безопаснее для экологии, чем нефтепродукты.

Утилизация и сжигание попутного нефтяного газа:

Сжигание попутного нефтяного газа в факелах нефтеносных скважин не только причиняет непоправимый вред окружающей среде, нарушает экологическую обстановку в нефтепромысловых районах и в целом по всем мире, но и приводит к существенным экономическим потерям, составляющим сотни миллиардов рублей в год.

Во-первых, при сжигании газа помимо диоксида углерода образуется твердые отходы в виде активной сажи, объем которой за год накапливается до 0,5 миллионов тонн.

Во-вторых, при сжигании газа образуется лишний СО2, который увеличивает количество парниковых газов на планете Земля.

В-третьих, метан, содержащийся в ПНГ, полностью не сгорает при сжигании. В итоге он попадает в атмосферу и еще больше способствует росту парникового эффекта. Помимо несгоревшего метана в атмосферу попадают окись азота, сернистый ангидрид и прочие несгоревшие тяжелые углеводороды, опасные для человека, растений и животных.

В-четвертых, вокруг факела нефтеносной скважины радиус термического разрушения почв колеблется в пределах 10-25 метров, растительности – от 50 до 150 метров.

В итоге, такое нерациональное использование – утилизация попутного нефтяного газа приводит к значительным выбросам твердых загрязняющих веществ, к ухудшению экологической обстановки в нефтепромысловых районах и во всем мире, к увеличению заболеваемости местного населения: раком легких, бронхов, поражениям печени и желудочно-кишечного тракта, нервной системы, зрения.

Постановлением Правительства России от 8 января 2009 г. № 7 «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках» был установлен целевой показатель сжигания попутного нефтяного газа в размере не более 5 процентов от объема добытого попутного нефтяного газа. По предварительным оценкам экспертов ежегодно в России сжигается порядка 25 миллиардов м3 попутного нефтяного газа. Хотя и эта цифра может быть существенно занижена из-за отсутствия на многих месторождениях узлов учета газа.

Пути переработки ПНГ

Как и в советские времена, попутный нефтяной газ сегодня нерентабельно перерабатывать. Отличие нашего времени в том, что химики активно ищут пути решения проблемы. В прошлом столетии больше внимания уделялось экономической целесообразности, что было ошибкой, так как традиционное сжигание факелами сильно ухудшило экологическую ситуацию и привело к тому, что начало ухудшаться здоровье населения планеты.

Как только общественность пришла к выводу, что ПНГ нельзя сжигать, начался поиск способов его переработки. Было найдено несколько решений. Наиболее популярный способ – фракционный.

Особенности фракционного способа

При использовании данного метода осуществляют разделение ПНГ на части, из которых он складывается. Продукты переработки это:

• широкая фракция лёгких углеводородов;
• очищенные сухие газы.

Перечисленное легко реализуется как в РФ, так и за рубежом. Проблема в том, что полученное сырьё нужно транспортировать по трубопроводам. Есть ещё один недостаток – получаемые продукты тяжелее, чем воздух, потому им свойственно скапливаться в низинах. В результате образуются облака, которые легко взрываются и могут принести значительный урон.

Закачивание нефтяного попутного газа в пласт для интенсификации нефтеотдачи

Ещё один способ рационального использования ПГН – повышение с его помощью нефтеотдачи. Для этого сырьё закачивают в пласты, чтобы повысить давление. Это позволяет добыть из скважины на 10 000 тонн больше нефти.

Данный способ требует больших затрат. По этой причине его не применяют в России. Однако метод распространён в Европе, где экологии и рациональному использованию ресурсов уделяют больше внимания.

При использовании данного метода компания должна установить специальное оборудование. Таким образом проблема не решается, но отсрочивается на некоторое время.

Метод мембранной очистки

Данная технология относится к самым перспективным методам. Суть её в том, что сырьё пропускается сквозь специальные мембраны на разных скоростях. Алгоритм такой:

1. ПНГ сжижают.
2. Сырьё разделяют в 2-х промышленных сегментах: для получения нефтехимического сырья или топлива.
3. Полученное отбензиненное вещество и ШФЛУ транспортируют в места дальнейшего применения или переработки.

Экология

Природный газ является самым чистым среди углеводородных ископаемых топлив. В идеале, при его сгорании образуется только вода и углекислый газ, в то время как сгорание нефтепродуктов сопровождается образованием копоти и золы.

Конечно, сами по себе выбросы большого количества углекислого газа в атмосферу не безопасны. По мнению некоторых ученых, они могут привести к возникновению парникового эффекта, и как следствие, – к существенному потеплению климата. Однако стоит отметить, что и в этом отношении природный газ выигрывает - эмиссия CO2 при его сжигании существенно ниже, чем у нефтяного топлива.

[spoiler title="Источники"]

• https://kipmu.ru/kak-delayut-benzin/
• https://oilyug.ru/pererabotka/kak-delayut-benzin-iz-nefti-toplivo-svoimi-rukami.html
• https://pobenzinu.ru/benzin/kak-delayut
• https://neftok.ru/benzin/kak-delayut-benzin.html
• https://www.vazzz.ru/kak-iz-nefti-delayut-benzin-neskolko-sposobov/
• https://dostavka-toplivo-spb.ru/poleznye-stati/223-benzin-svoimi-rukami
• https://carsbiz.ru/raznoe/benzin-iz-nefti.html
• https://pobenzinu.ru/benzin/sdelat-doma
• https://OthodovNet.com/benzin-iz-musora/
• https://1gai.ru/publ/516788-benzin-svoimi-rukami-vozmozhno-li.html
• https://greenway-schop.ru/problemy/pererabotka-prirodnogo-i-poputnogo-gaza.html
• https://petrodigest.ru/info/terms/p-ru-terms/prirodnyj-gaz
• https://uglevodorody.ru/publ/prirodnyy-gaz-svoystva-sostav-tehnologiya-dobychi-i-primenenie
• https://ug-plastics.ru/ekoproblemy/produkty-pererabotki-prirodnogo-gaza.html

[/spoiler]