Легко ли добыть нефть. Трудно быть Богом. Часть-1⁠⁠

В этой статье и еще двух-трех последующих я опишу технологии не привычной нефтедобычи, а получения синтетической нефти. Хотя это тоже по сути нефтедобыча, просто добыча не природной, а синтез человеком, который уподобляется при этом Богу

Я не ошибусь, если скажу, что сегодня весь автопарк и значительная часть других технических устройств заточена под жидкое топливо, которое получают из нефти. Бензин, керосин, дизельное топливо – оно наиболее удобно и часто применяется. Если заглянуть не в такое уж далекое прошлое, то ситуация была иной – мир и техника были заточены под твердое топливо, чаще всего уголь. Но надо отметить, что кроме нефтяного жидкого топлива используется и жидкое газовое топливо – сжиженная пропан-бутановая смесь и даже метан.

По последним расчетам, запасов газа значительно больше, чем нефти. Да что там газа, даже угля больше, чем нефти. Казалось бы, когда нефти станет совсем мало, то ее можно заменить сжиженым газом. Можно заменить ее обычным этиловым спиртом, как это пытаются сделать в Бразилии. Можно использовать биодизель, правда во имя этого придется уморить сотни тысяч негров, которым не хватит зерна, так как поля будут пущены не под пшеницу, а рапс. Но, как говорится, не все так однозначно. Чтобы убедиться в этом, достаточно посмотреть одну интересную таблицу

В этой таблице отражена удельная теплота сгорания некоторых наиболее используемых топлив. Легко проследить простую зависимость – чем больше в топливе кислорода (по массе), тем меньше его теплотворная способность. Из этой таблицы также видно, что измерять топливо в литрах совсем неправильно. Один литр керосина дает в два раза больше энергии, чем этанол. Объем нефти, который был потрачен на производство литра керосина будет потрачен куда эффективнее чем тот объем растворенного крахмала из кукурузы, который пойдет на создание одного литра биоэтанола.

Поэтому в СССР и России все устроено гораздо ближе к истине, учет ведется в тоннах условного топлива (т.у.т.). 1 т.у.т. равен по теплотворной способности 1 тонне высококачественного угля, или 29,308 МДж или, 7000 (семи тысячам) килокалорий на килограмм.

Также в этой таблице можно рассмотреть вторую зависимость. Несмотря на впечатляющие удельные показатели топлив с высоким удельным весом водорода, эти топлива очень проигрывают топливам с более высоким содержанием углерода в теплотворной способности одного литра такого топлива. Несмотря на то, что в килограмме пропана содержится 117% от энергии дизельного топлива, в расчёте на литр его энергетическая ценность составляет всего 63% от энергетической ценности дизельного топлива. То есть топлива с высоким удельным весом водорода гораздо менее плотные, чем топлива с высоким удельным весом углерода.
Исходя из этого видно, что переход на жидкое газовое топливо приведет к тому, что придется вносить существенные изменения в конструкцию современных тепловых двигателей и других устройств, т. к. существенно, в разы вырастут геометрические размеры устройств хранения топлива. Кроме того, придется решить ряд существенных задач, связанных с тем, что для такого топлива требуются особые условия, связанные с поддержанием низких температур и высокого давления.

Переход на одноатомные спирты в этом плане выглядит более привлекательным. Для них не нужно низких температур и высоких давлений. Кроме того, не вызывает особой сложности его получить. Метанол научились получать уже давно химическим синтезом. Получить этанол вообще не проблематично, любой самогонщик это знает. Но метанол сильно ядовит. Этанол, как видно из таблицы, имеет низкую теплотворную способность. Поэтому лучший вариант – это использование бутанола.

Его можно получить двумя способами. Первый вариант – получать из продуктов перегонки нефти. Но это абсолютно бессмысленно, куда легче ее перегнать в бензин. А другой способ – получить из крахмала, сбраживая ее не дрожжами, а бактерией Clostridia acetobutylicum. Только проблема заключается в том, что люди крахмал едят тоже. И если использовать крахмал – то нипищевой, полученный, к примеру, из соломы, опилок и пр. И, насколько я понимаю, эта проблема хотя-бы частично решена, т. к. биобутанол применяется как добавка к топливу. Другой вопрос – что это дороже, чем простое углеводородное топливо из нефти. По крайней мере на сегодняшний день.

Но имеется еще и один способ получения высококалорийного жидкого топлива. Более того, он разработан давным-давно и применялся довольно широко в совсем не отсталых и небедных странах, как США, Германии и даже ЮАР. Он заключается в получении в получении жидких углеводородов из угля (твердого топлива) (CTL-Coal to Liquids, сжижение угля) и газа (GTL – Gas to liquids, газожидкостная конверсия). Про это я напишу в следующей части