Экоэнергетика

При оценке запасов, относимых к маргинальной группе, учитываются все перечисленные показатели, по современным представлениям это соответствует термину бортовые. Группа субмаргинальная (забортовая) основывается на прогнозных показателях, латентная (скрытая) соответствует прогнозным запасам.

В Советской литературе до 1927 г. полностью использовались классификация Гувера. В. К. Катульским была впервые составлена классификация, в основу которой была положена народнохозяйственная значимость различных категорий запасов; в дальнейшем она была дополнена пунктами о степени разведанности и изученности вещественного состава полезного ископаемого. В ней использовалась до 1960 г. трехчленная классификация с сохранением единого термина "запасы", которая дополнялась буквенными обозначениями, отражающими степень разведанности и изученности.

Posted by WT under 2.2. Уголь | No Comments »

В мировых запасах ископаемого топлива на долю углей, горючих сланцев и торфа приходится 93 %, на долю нефти и газа 7 %. С учетом теплоты сгорания доля этих горючих ископаемых в энергетических (извлекаемых) ресурсах Мира составит соответственно 74 % и 26 %. В современном топливно-энергетическом балансе потребления на долю твердого топлива приходится меньше 35%, а на долю нефти и газа - больше 60% (1978 г.). Энергетический кризис 70-х годов заставил развитые страны-потребители принять меры, направленные на уменьшение доли нефти в их топливно-энергетическом балансе. Однако прогнозы большинства специалистов показывают, что это лишь замедлит рост удельного веса нефти и газа в общем потреблении топлива, и только в последующий период, вероятно, возрастет значение твердого топлива в топливно-энергетическом балансе Мира.

Освоение и широкое использование атомной, геотермальной, солнечной и других видов энергии может внести некоторые коррективы в указанные прогнозы, но при всех обстоятельствах продолжающийся рост энергопотребления ставит оценку всех видов топливно-энергетических ресурсов в число проблем мирового значения.

В последние годы в ряде стран в национальной экономической политике взят курс на обеспечение внутренними энергоресурсами. В связи с этим возросла роль угля и осуществляются программы, направленные на расширение его добычи и использования. Осуществляются мероприятия, направленные на повышение конкурентоспособности угля, с одной стороны, в направлении расширения и удешевления добычи, с другой - совершенствования технологии его использования. Удешевление угля происходит в основном за счет: увеличения мощности вновь строящихся и реконструируемых угледобывающих предприятий; расширения добычи углей открытым способом; механизации и автоматизации горных работ и вспомогательных операций.

Posted by WT under 2.2. Уголь | No Comments »

Когда масштабы производства достигают сотен тысяч и миллионов тонн, к химическому процессу предъявляется множество специфических требований. Критерии "изящества", действующие в сфере лабораторного или даже промышленного, но осуществляемого в малых масштабах синтеза, зачастую оказываются здесь недействительными. Реакции, удобные для получения граммов или килограммов вещества, идущие, казалось бы, чисто и удобно, нередко оказываются совершенно непригодными.

Химическая промышленность принадлежит к числу отраслей материало- и энергоемких. Расходы на сырье и вспомогательные материалы составляют здесь 57%, а на топливо и энергию - 13% производственных затрат. Одним из существенных признаков "изящества" в индустриальном понимании оказывается такая организация процесса, когда затраты по этим статьям сведены к минимуму на всех стадиях. Подчеркиваю: на всех. Для производственника, в отличие от специалиста лабораторного, любые стадии промышленного процесса равноправны. Как те, в которых рождается вещество, так и, с позиций "чистого" химика, вспомогательные - разделение, фильтрование продукта, его транспортировка из аппарата в аппарат и т. п.

На общий и вроде бы школьный вопрос, зачем нужны катализаторы, обычно отвечают: для того, чтобы снизить энергию активации процесса, провести его при более низкой температуре и тем самым сэкономить энергию.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

Помимо прямого сжигания метанола, рассматривается и возможность его использования как сырья для получения искусственного топлива. Смесь углеводородов можно получать и на основе синтез-газа (СО плюс Н2, процесс Фишера-Троп-ша). Во времена, когда царила расточительная нефтехимия, об этом процессе подзабыли. Большинство установок, работавших во время войны и сразу после нее, было заморожено. Теперь, похоже, о них придется вспомнить,- разумеется, взяв на вооружение все успехи металлокомплексного катализа. По некоторым прогнозам, производство топлива по Фишеру - Тропшу из метанола еще в этом столетии может достигнуть миллионов тонн. Правда, трудно предсказать, какую долю здесь будет составлять продукция, произведенная из метанола: выбор сырья в каждой стране, в каждом регионе определяется с учетом многообразных экономических соображений.

В качестве добавок, повышающих октановое число моторных топлив, сейчас используются простые эфиры - продукты присоединения метанола к изобутилену и изопентену. Другой простой эфир, получаемый из одного только метанола при его дегидратации,- газообразный диметиловый эфир - можно использовать взамен фторуглеродов в аэрозольных упаковках,

в качестве анестезирующего средства, а также и в роли горючего, если его сжигать взамен природного газа. Все эти эфиры, кроме того, представляют собой перспективные полупродукты для промышленного синтеза.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

Опыт применения метанола в качестве моторного топлива накоплен еще в 30-е годы. Уже тогда немалое число моторов работало на "газохоле" - смеси, содержащей до 15% низших спиртов (правда, в те же 30-е годы некоторым фермерам в США приходилось отапливать свои дома зерном).

Предполагается, что уже к 1990 году во Франции моторное топливо будет на 25-50% состоять из продуктов не нефтяного происхождения. Первый шаг в этом направлении - добавление к топливу синтетического метанола или этилового спирта, получаемого при брожении биомассы из отходов сельскохозяйственного производства. В Бразилии, например, уже сейчас сжигают немалые количества этанола, производимого из доступных в этой стране сахарного тростника или маниока. К 1985 году таким способом предполагается покрыть до 20% потребности этой страны в моторном топливе. А 1,7 миллиона машин будут ездить на неразбавленных спиртах. У США

планы в процентном выражении поскромнее: 10% этанола в составе горючего к 1990 году.

И метанол, и этанол обладают удовлетворительно высоким октановым числом, сгорают в двигателях достаточно быстро. Метанол годится для сжигания в дизельных двигателях (правда, запускать дизель приходится все-таки на обычном топливе), а также в газовых турбинах. Генераторы пара тоже могут работать на метаноле. По сравнению с теми, что потребляют уголь, метанольные генераторы дешевле вдвое, а сооружаются вдвое быстрее, да и работают эффективнее.

Известна, впрочем, другая жидкость, получаемая из возобновляемого сырья и в качестве моторного топлива превосходящая метанол. Имеется в виду ацетон-бутанольная смесь, изготовляемая из биомассы путем ферментативного брожения. По теплотворной способности смесь уступает бензину лишь на 25% (метанол - почти вдвое). Правда, по данным Французского института нефти, стоимость этого вида горючего - если брать в качестве сырья солому или топинамбур (земляную грушу) - превосходит бензин в 2-3 раза. А метанол дороже бензина лишь на 20-30%. Впрочем, есть перспективы удешевления ацетон-бутанольной смеси. Углекислый газ, побочно образующийся при ее производстве, можно, кстати, использовать для синтеза того же метанола. Такой опыт уже есть.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

В отличие от нефти уголь содержит слишком мало водорода. Даже если бы нашлись катализаторы, способные обеспечить прямое присоединение водорода к углю при комнатной температуре, то все равно этот процесс потребовал бы значительных затрат энергии. Этого требует природа вещей. Углеводороды, которые мы привыкли получать задаром, придется - и, возможно, довольно долго еще - делать искусственно, затрачивая труд, энергию и сырье. Ведь колоссальный моторный парк, накопленный человечеством, приспособлен к работе на углеводородах.

Прочие органические соединения, правда, даром нам не давались, но делали их из тех же углеводородов. Стало быть, необходимо ключевое вещество или, лучше, группа взаимозаменяемых ключевых веществ, на основе которых можно рентабельно получать не только все ставшие уже привычными продукты синтеза, но и углеводороды.

Большинство специалистов склоняется к тому, что в качестве ключевого вещества может быть выбран метиловый спирт, он же метанол, или с технической точки зрения эквивалентная ему смесь окиси углерода с водородом,- так называемый синтез-газ.

Именно эти посредники способны помочь реальными путями решить труднейшую задачу - научиться делать из угля и других "невыгодных" источников сырья все то, что сейчас делается из выгодных, и притом делать дешево, доступно. Единственный путь решения задачи - применение совершенных, специфических, селективных катализаторов. Прежде чем обсуждать конкретные каталитические процессы, следует сказать о самом метаноле и доступных источниках сырья для его производства.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

Метанол и сейчас один из самых многотоннажных продуктов основного органического синтеза. Мировой объем его производства приближается к 14 миллионам тонн в год и продолжает быстро расти. Правда, большую часть этого тоннажа пока делают из нефти, мазута или природного газа - сейчас это обходится на 25-50% дешевле, чем из угля.

С учетом неизбежного совершенствования методов газификации угля (в том числе и подземной) ожидается, что окись углерода подешевеет. К 1985 году только в США годовое производство метанола достигнет 13 миллионов тонн, а к 2000 году, возможно, превысит 150 миллионов тонн.

Единичные мощности установок, выпускающих метанол, уже сейчас достигают 750 тысяч тонн в год, а проектируются еще более мощные. Создаются и агрегаты, размещенные на плавучих платформах, по мере надобности транспортируемых к источникам газа, расположенным на континентальном шельфе. Степень освоенности технологии такова, что пусковой период для нового завода - период по истечении которого достигается полная проектная мощность,- нередко измеряется одним днем.

Эти особенности тоже делают метанол особенно привлекательным в глазах технологов и экономистов.

Одна из ближайших перспектив его применения (о ней химик-синтетик без душевной боли говорить не может) - это использование метанола в качестве исходного вещества для производства моторного топлива, добавление метанола к моторному топливу, а в иных случаях и полная замена спиртом углеводородного горючего.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

За последние три десятилетия мировой объем производства продуктов тяжелого органического синтеза вырос в 15 раз и приблизился в капиталистических странах к 100 миллионам тонн в год. Практически весь прирост был достигнут за счет нефти и отчасти природного газа. За эти же годы потребление угля в качестве сырья для органического синтеза почти не росло, не говоря уже о таких старомодных источниках органических соединений, как древесина и другие возобновляемые ресурсы. Между тем в капиталистических странах запасы доступных для рентабельного извлечения современными методами горючих ископаемых (твердых - уголь плюс сланцы, жидких - нефть, и газообразных) находятся в соотношении 86:9:5.

Энергетическая неравноценность угля и нефти начинает проявлять себя еще на стадии добычи. Если для извлечения нефти в благоприятных условиях достаточно, говоря упрощенно, продырявить земную кору - и ударит фонтан, то уголь даже в самых благодатных месторождениях сам наверх не поднимается.

Конечно, легендарно богатые, фонтанирующие залежи нефти и газа иссякнут в первую очередь, а на прочих эксплуатационные расходы существенно выше, и этот фактор дополнительно ускорит рост цен на углеводородное сырье. В последние годы мировые цены на нефть росли в среднем на 8-10% в год. Уголь дорожает медленнее - не более чем на 6%. Следовательно, то, что сейчас выгодно делать из нефти, через некоторое время, может

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

Все многообразие производимых промышленностью органических соединений вырастает из ограниченного набора основных продуктов нефтехимии, как дерево с пышной кроной - из одного-един-ственного корня. Само по себе это древо великолепно. Тем тяжелее насущная задача сегодняшнего дня - заменить корень, сохранив ствол и крону, добиться, чтобы все, что требует нынешняя, избалованная могуществом химиков жизнь, делать из худшего сырья не хуже, чем из иссякающего идеального.

Вероятно, когда-нибудь разработают изящные методы, позволяющие расчленить молекулы насыщенных углеводородов на фрагменты с любой, заранее заданной длиной цепи. Возможно, школьникам грядущего XXI века в качестве хрестоматийного примера варварского разбазаривания ресурсов будут приводить ныне используемые методы термической переработки нефти, при которых получается смесь 10-20 компонентов, содержащая не более 50% самого нужного - низших олефинов. И не раз еще будут вспоминать слова Менделеева "топить можно и ассигнациями", сказанные в те далекие времена, когда Россия ввозила, а Америка вывозила нефтепродукты.

Впрочем, сейчас не время для элегических вздохов по поводу упущений, легкомысленно допущенных во времена процветания. Куда уместнее браться за дело, тем более что нынешнюю ситуацию отличают не только негативные особенности. Существенное ее отличие от всего, что случалось ранее,- предсказуемость, возможность организовать переход к новым источникам сырья и энергии разумно, в плановом порядке. Есть время для того, чтобы мобилизовать научных работников - как "чистых", так и "прикладников" - и направить их усилия оптимальным образом.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »

На рубеже 40-х и 50-х годов нашего столетия в промышленном мире возникла кризисная ситуация. Бурно развивающиеся автомобилестроение, строительство, сельское хозяйство требовали потока дешевых материалов, который химическая промышленность, базировавшаяся в значительной мере на угле, обеспечить не могла. Это противоречие между потребностями человечества и возможностями производства было разрешено очередным этапом научно-технической революции - формированием современной нефтехимии.

Сегодня стоит новая, еще более сложная задача - найти замену оскудевающему и дорожающему нефтяному сырью, вероятно, вернуться к углю.

КРОНА И КОРНИ

История человечества насчитывает не одну тысячу лет, и необходимость сменить сырьевые и энергетические источники возникает не впервые. Нынешняя ситуация, однако, довольно своеобразна: требуется найти оптимальный путь перехода от лучшего сырья к худшему, менее удобному. В самом деле, состав молекул нефтяных углеводородов - СпН2п или СпН2п+2 - воистину идеален для налаженной в нашем веке промышленности тяжелого органического синтеза.

Posted by WT under 2.1. Нефть | No Comments »