Üzemanyag forrása; vegyi energia KultúraTudományok-kémia
Azokat az anyagokat, amelyek égése lehetővé teszi a hőmotorok működését, üzemanyagoknak nevezzük. Az üzemanyagban lévő kémiai energiát tehát mechanikai energiává kívánják alakítani. A személygépkocsikban használt benzin az üzemanyag speciális esete. A legtöbb elterjedt tüzelőanyaghoz hasonlóan a benzin valójában számos vegyi anyag keveréke: több tíz szénhidrogén "energiatartály" és adalékanyag kis mennyiségben bevezetve, hogy különleges tulajdonságokat adjon a keveréknek.
Üzemanyagok
Mi az üzemanyag ?
Azokat az anyagokat, amelyek égése lehetővé teszi a hőmotorok működését, üzemanyagoknak nevezzük. Az üzemanyagban lévő kémiai energiát tehát mechanikai energiává kívánják alakítani1. A személygépkocsikban használt benzin az üzemanyag speciális esete. A legtöbb elterjedt tüzelőanyaghoz hasonlóan a benzin valójában számos vegyi anyag keveréke: több tíz szénhidrogén "energiatartály" és adalékanyag kis mennyiségben bevezetve, hogy különleges tulajdonságokat adjon a keveréknek.
A legelterjedtebb üzemanyagokat, valamint azok használatát és éves fogyasztását Franciaországban az alábbi táblázat tartalmazza.
Üzemanyagok előállítása kőolajfinomítással
A legelterjedtebb üzemanyagok előállításának fő útja a kőolajfinomítás (mindazok a műveletek, amelyek célja a mezőből kinyert kőolaj felhasználható termékekké történő átalakítása: üzemanyagok, üzemanyagok, a mezőgazdaság alaptermékei "finomítás". Vegyipar.) [2-4] .
Az alábbi ábra egyszerűsített képet ad a finomítási láncról: a nyersolaj mindig tartalmaz bizonyos mennyiségű sós vizet, amelyet a sótalanítási szakaszban vonnak ki. Ezután atmoszférikus nyomáson frakcionált desztillációval elválasztják alkotóelemeit. [5] . A felhasznált oszlopok hatvan méter magasak lehetnek, amelyek mentén a hőmérséklet 370 és 70 ° C között változik. Úgy vannak kialakítva, hogy a termékeket különböző magasságokban lehessen eltávolítani; "desztillációs poharakról" beszélünk.
- 1 Olyan anyagot, amelynek égése során hő keletkezik, „üzemanyagnak” nevezzük. Az anyagban lévő kémiai energia ebben az esetben hőenergiává alakul.
- 2 2004. ábra, Energiaügyi és Nyersanyagügyi Főigazgatóság
- 3 A sugárhajtású motorokat gázáram mozgatja. A kipufogógázok mozgási energiája teszi lehetővé a repülőgép mozgását.
Az oszlop mentén a különböző desztillációs darabok a következők:
Az oszlop alján: a legnehezebb szénhidrogének (C> 20, molekulánként több mint 20 szénatommal), amelyeket „légköri maradványoknak” nevezünk. Ezek a legmagasabb forráspontúak. A további elválasztáshoz vákuumdesztillálást kell végezni.
A keverék forráspontja csökken az oszlop magasságával, és a gázolajokat (C13 – C20), a kerozint (C10 – C13), a sugárhajtómű nyersanyagát, majd a benzint (C5 – C10) elválasztják, amely lehetővé teszi hétköznapi és szuper esszenciák előállítását.
Az oszlop tetején a legillékonyabb termékek visszanyerhetők gáz halmazállapotban (C1-C4).
Például Franciaország legnagyobb finomítója (normandiai finomító, Total csoport) 16 millió tonna nyersolaj desztillációs kapacitással rendelkezik.
A többi termelési ágazat: a Fischer-Tropsch szintézis
Más ágazatok lehetővé teszik az üzemanyagok szintetikus előállítását. Mindegyikük a Fischer-Tropsch eljáráson alapul, de különböznek a felhasznált nyersanyagtól (a „töltőanyagtól”). Valóban, a töltés pontos jellege nem elengedhetetlen, az egyetlen követelmény, hogy gazdag legyen szénben és hidrogénben. A legelterjedtebb folyamatok:
Földgáz: ez a GTL-nek („Gas To Liquid”) nevezett folyamat a történelmi Fischer-Tropsch-folyamat (1923). A kapott üzemanyagok továbbra is drágák a kőolajfinomításhoz képest, de a folyamatot jövedelmezőségének javítása érdekében fejlesztik.
Szén: az 1990-es évekig alkalmazott folyamat azután alacsony jövedelmezősége miatt felhagyott.
Biomassza, azaz növényi olajok (repce), gabonafélék (búza, kukorica) és cukornövények (cékla). Ez a folyamat lehetővé teszi a „bioüzemanyagok” megszerzését. Míg egyelőre nem túl versenyképesek a kőolajszektor üzemanyagaival, a fosszilis tüzelőanyagokkal (kőolaj, földgáz és szén) ellentétben előnyük van a megújuló erőforrások kiaknázásában. Megfontolhatjuk a mezőgazdasági, háztartási vagy ipari hulladékok felhasználását is.
Ez a három folyamat ugyanazon reakcióláncon alapszik, amelyet az alábbi ábra a földgáz példáján fejlesztett ki:
A takarmány gőzreformáláson megy keresztül (metán esetében gázosodás), amely átalakítja "szintézisgázzá": CO + H2 keverékké.