Testkørselsalternativer: DEL 1 - Gasindustri
Prøvetur

Testkørselsalternativer: DEL 1 - Gasindustri

Testkørselsalternativer: DEL 1 - Gasindustri

I 70'erne eksperimenterede Wilhelm Maybach med forskellige designs af forbrændingsmotorer, ændrede mekanismer og tænkte på de mest egnede legeringer til fremstilling af individuelle dele. Han spekulerer ofte på, hvilke af de da kendte brændbare stoffer, der ville være mest egnede til brug i varmemotorer.

I 70'erne eksperimenterede Wilhelm Maybach med forskellige designs af forbrændingsmotorer, ændrede mekanismer og tænkte på de mest egnede legeringer til fremstilling af individuelle dele. Han spekulerer ofte på, hvilke af de da kendte brændbare stoffer, der ville være mest egnede til brug i varmemotorer.

I 1875, da han var ansat ved Gasmotorenfabrik Deutz, besluttede Wilhelm Maybach at teste, om han kunne køre en gasmotor på flydende brændstof - nærmere bestemt på benzin. Det faldt ham ind at tjekke, hvad der ville ske, hvis han lukkede gashanen og i stedet placerede et stykke klud gennemvædet med benzin foran indsugningsmanifolden. Motoren stopper ikke, men fortsætter med at arbejde, indtil den "suger" al væsken fra vævet. Sådan blev ideen om den første improviserede "karburator" født, og efter skabelsen af ​​bilen blev benzin hovedbrændstoffet til den.

Jeg fortæller denne historie for at minde dig om, at før benzin optrådte som et alternativ til brændstof, brugte de første motorer gas som brændstof. Derefter handlede det om brugen af ​​(belysning) gas til belysning, opnået ved metoder, der ikke er kendt i dag, men ved at behandle kul. Motoren, opfundet af den schweiziske Isaac de Rivak, den første "naturligt opsugede" (ukomprimerede) Ethylen Lenoir-motor i industriel kvalitet siden 1862, og den klassiske firetaktsenhed oprettet af Otto lidt senere, kører på gas.

Her er det nødvendigt at nævne forskellen mellem naturgas og flydende petroleumsgas. Naturgas indeholder 70 til 98% metan, mens resten er højere organiske og uorganiske gasser såsom ethan, propan og butan, kulilte og andre. Olie indeholder også gasser i varierende forhold, men disse gasser frigives ved fraktioneret destillation eller produceres ved nogle sideprocesser i raffinaderier. Gasfelter er meget forskellige - ren gas eller "tør" (dvs. indeholder hovedsageligt metan) og "våd" (indeholder metan, ethan, propan, nogle andre tungere gasser og endda "benzin" - let væske, meget værdifulde fraktioner) . Olietyperne er også forskellige, og koncentrationen af ​​gasser i dem kan enten være lavere eller højere. Felter er ofte kombineret - gas stiger over olie og fungerer som en "gas cap". Sammensætningen af ​​"hætten" og hovedoliefeltet omfatter de ovenfor nævnte stoffer, og forskellige fraktioner, billedligt talt, "flyder" ind i hinanden. Metanen, der bruges som brændstof til køretøjer, "kommer" fra naturgas, og den propan-butan-blanding, vi kender, kommer fra både naturgasfelter og oliefelter. Omkring 6 % af verdens naturgas produceres af kulforekomster, som ofte ledsages af gasforekomster.

Propan-butan optræder på scenen på en lidt paradoksal måde. I 1911 instruerede en forarget amerikansk klient fra et olieselskab sin ven, den berømte kemiker Dr. Snelling, om at finde ud af årsagerne til den mystiske begivenhed. Grunden til kundens harme er, at kunden er overrasket over at finde ud af, at halvdelen af ​​tankstationens tank netop er fyldt. Ford Hun forsvandt med ukendte midler under en kort tur til hans hus. Tanken flyder ikke ud af ingenting ... Efter mange forsøg opdagede Dr. Snelling, at årsagen til mysteriet var det høje indhold af propan og butangasser i brændstoffet, og kort tid efter udviklede han de første praktiske metoder til destillation dem. Det er på grund af disse grundlæggende fremskridt, at Dr. Snelling nu betragtes som branchens "far".

Meget tidligere for omkring 3000 år siden opdagede hyrder en "flammende kilde" på Paranas-bjerget i Grækenland. Senere blev der bygget et tempel med flammende søjler på dette "hellige" sted, og oraklet Delphius reciterede sine bønner foran den majestætiske koloss, hvilket fik folk til at føle en følelse af forsoning, frygt og beundring. I dag går noget af den romantik tabt, fordi vi ved, at kilden til flammen er metan (CH4), der strømmer fra revner i klipper, der er forbundet med dybden af ​​gasfelterne. Der er lignende brande mange steder i Irak, Iran og Aserbajdsjan ud for Det Kaspiske Hav, som også har brændt i århundreder og længe har været kendt som "Persiens evige flammer."

Mange år senere brugte kineserne også gasser fra markerne, men med et meget pragmatisk formål - at opvarme store kedler med havvand og udvinde salt fra det. I 1785 skabte briterne en metode til fremstilling af metan ud fra kul (som blev brugt i de første forbrændingsmotorer), og i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede patenterede de tyske kemikere Kekule og Stradonitz en proces til at fremstille tungere flydende brændstof fra det.

I 1881 borede William Hart den første gasbrønd i den amerikanske by Fredonia. Hart så boblerne stige til overfladen af ​​vandet i en nærliggende bugt i lang tid og besluttede at grave et hul fra jorden til det foreslåede gasfelt. På ni meters dybde under overfladen nåede han en åre, hvorfra der fossede gas ud, som han senere fangede, og hans nystiftede Fredonia Gas Light Company blev en pioner inden for gasbranchen. På trods af Harts gennembrud blev den belysningsgas, der blev brugt i det XNUMX. århundrede, dog hovedsageligt udvundet af kul ved den ovenfor beskrevne metode - hovedsageligt på grund af det manglende potentiale for at udvikle teknologier til transport af naturgas fra felter.

Den første kommercielle olieproduktion var dog allerede dengang en kendsgerning. Deres historie begyndte i USA i 1859, og tanken var at bruge den udvundne olie til at destillere petroleum til belysning og olier til dampmaskiner. Allerede dengang stod mennesker over for den ødelæggende kraft af naturgas, komprimeret i tusinder af år i jordens indre. Pionererne i Edwin Drakes gruppe døde næsten under den første improviseret boring nær Titusville, Pennsylvania, da gas læk fra bruddet, der udbrød en gigantisk brand, som bar alt udstyret væk. I dag er udnyttelsen af ​​olie- og gasfelter ledsaget af et system af særlige foranstaltninger til at blokere den frie strøm af brændbar gas, men brande og eksplosioner er ikke ualmindeligt. Den samme gas bliver dog i mange tilfælde brugt som en slags "pumpe", der skubber olie til overfladen, og når dens tryk falder, begynder oliemænd at lede efter og bruge andre metoder til at udvinde "sort guld".

Verden af ​​kulbrintegasser

I 1885, fire år efter William Harts første gasboring, opfandt en anden amerikaner, Robert Bunsen, en anordning, der senere blev kendt som "Bunsen-brænderen". Opfindelsen tjener til at dosere og blande gas og luft i et passende forhold, som derefter kan bruges til sikker forbrænding - det er denne brænder, der i dag er grundlaget for moderne iltdyser til komfurer og varmeapparater. Bunsens opfindelse åbnede nye muligheder for anvendelse af naturgas, men selvom den første gasledning blev bygget allerede i 1891, fik blåt brændsel først kommerciel betydning før Anden Verdenskrig.

Det var under krigen, at tilstrækkeligt pålidelige metoder til skæring og svejsning blev skabt, hvilket gjorde det muligt at bygge sikre metalgasrørledninger. Tusindvis af kilometer af dem blev bygget i Amerika efter krigen, og rørledningen fra Libyen til Italien blev bygget i 60'erne. Store forekomster af naturgas er også blevet opdaget i Holland. Disse to fakta forklarer den bedre infrastruktur for at bruge komprimeret naturgas (CNG) og flydende gas (LPG) som brændstof til køretøjer i disse to lande. Den enorme strategiske betydning, som naturgas begynder at få, bekræftes af følgende kendsgerning - da Reagan besluttede at ødelægge "det onde imperium" i 80'erne, nedlagde han veto mod leveringen af ​​højteknologisk udstyr til opførelsen af ​​en gasrørledning fra USSR til Europa. For at kompensere for europæiske behov accelererer konstruktionen af ​​en gasrørledning fra den norske del af Nordsøen til det europæiske fastland, og USSR hænger. På det tidspunkt var gaseksport den vigtigste kilde til hård valuta for Sovjetunionen, og den alvorlige mangel som følge af Reagan-foranstaltningerne førte hurtigt til de velkendte historiske begivenheder i begyndelsen af ​​90'erne.

I dag er det demokratiske Rusland en stor leverandør af naturgas til Tysklands energibehov og en stor global aktør på dette område. Betydningen af ​​naturgas begyndte at vokse efter de to oliekriser i 70'erne, og i dag er den en af ​​de vigtigste energiressourcer af geostrategisk betydning. I øjeblikket er naturgas det billigste brændstof til opvarmning, bruges som råmateriale i den kemiske industri, til elproduktion, til husholdningsapparater, og dens "fætter" propan kan endda findes i deodorantflasker som en deodorant. erstatning for ozonlagsnedbrydende fluorforbindelser. Forbruget af naturgas vokser konstant, og gasledningsnettet bliver længere. Hvad angår den infrastruktur, der hidtil er bygget til brugen af ​​dette brændstof i biler, er alt langt bagud.

Vi har allerede fortalt dig om de mærkelige beslutninger, som japanerne traf i produktionen af ​​tiltrængt og knap brændstof under Anden Verdenskrig, og også nævnt programmet for produktion af syntetisk benzin i Tyskland. Man ved dog lidt om, at der i de magre krigsår i Tyskland kørte helt rigtige biler på ... træ! I dette tilfælde er dette ikke en tilbagevenden til den gode gamle dampmaskine, men forbrændingsmotorer, der oprindeligt er designet til at køre på benzin. Faktisk er ideen ikke særlig kompliceret, men kræver brug af et omfangsrigt, tungt og farligt gasgeneratorsystem. Kul, trækul eller bare træ placeres i et særligt og ikke særlig komplekst kraftværk. I bunden brænder de i fravær af ilt, og under forhold med høj temperatur og luftfugtighed frigives en gas indeholdende kulilte, brint og metan. Derefter afkøles, renses og føres af en blæser ind i motorens indsugningsmanifold til brug som brændstof. Selvfølgelig udførte chaufførerne af disse maskiner brandmændenes komplekse og vanskelige funktioner - kedlen skulle periodisk oplades og rengøres, og rygemaskinerne lignede virkelig lidt damplokomotiver.

I dag kræver gasefterforskning noget af verdens mest sofistikerede teknologi, og udvinding af naturgas og olie er en af ​​de største udfordringer, som videnskab og teknologi står over for. Denne kendsgerning gælder især i USA, hvor flere og flere ukonventionelle metoder bliver brugt til at "suge" gas efterladt i gamle eller forladte marker, samt til at udvinde såkaldt "tight" gas. Ifølge videnskabsmænd vil det nu kræve dobbelt så meget boring at producere gas på det teknologiske niveau i 1985. Effektiviteten af ​​metoderne øges kraftigt, og udstyrets vægt er reduceret med 75%. Stadig mere sofistikerede computerprogrammer bliver brugt til at analysere data fra gravimetre, seismiske teknologier og lasersatellitter, hvorfra der skabes tredimensionelle computeriserede kort over reservoirer. Der er også lavet såkaldte 4D-billeder, takket være hvilke det er muligt at visualisere aflejringsformer og bevægelser over tid. Imidlertid er der stadig state-of-the-art faciliteter til offshore naturgasproduktion - kun en brøkdel af menneskelige fremskridt på dette område - globale positioneringssystemer til boring, ultra-dyb boring, havbundsrørledninger og flydende clearance-systemer. kulilte og sand.

Raffinering af olie for at producere benzin af høj kvalitet er en meget mere kompleks opgave end raffinering af gasser. På den anden side er transport af gas til søs meget dyrere og mere komplekst. LPG-tankskibe er ret komplekse i design, men LNG-skibe er en fantastisk kreation. Butan bliver flydende ved -2 ​​grader, mens propan bliver flydende ved -42 grader eller relativt lavt tryk. Det kræver dog -165 grader at gøre metan flydende! Konstruktionen af ​​LPG-tankvogne kræver derfor enklere kompressorstationer end for naturgas og tanke, der er designet til at modstå ikke særligt høje tryk på 20-25 bar. Derimod er tankskibe til flydende naturgas udstyret med kontinuerlige kølesystemer og superisolerede tanke – faktisk er disse kolosser verdens største kryogene køleskabe. En del af gassen formår dog at "forlade" disse installationer, men et andet system fanger den straks og fører den ind i skibets motorcylindre.

Af ovenstående grunde er det ganske forståeligt, at teknologien allerede i 1927 tillod de første propan-butan-tanke at overleve. Dette er værket af den hollandsk-engelske Shell, som på det tidspunkt allerede var en kæmpe virksomhed. Hendes chef Kessler er en avanceret mand og en eksperimentator, der længe har drømt om på en eller anden måde at bruge den enorme mængde gas, der hidtil er sivet ud i atmosfæren eller brændt ned i olieraffinaderier. På hans idé og initiativ blev det første offshorefartøj med en lastekapacitet på 4700 tons skabt til at transportere kulbrintegasser med eksotisk udseende og imponerende dimensioner over dækstanke.

Der skal dog yderligere XNUMX år til at bygge det første Methane Pioneer metanskib, bygget efter ordre fra gasselskabet Constock International Methane Limited. Shell, som allerede har en stabil infrastruktur til produktion og distribution af LPG, købte dette firma, og meget snart blev der bygget yderligere to store tankskibe - Shell begyndte at udvikle forretningen med flydende naturgas. Da indbyggerne på den engelske ø Conway, hvor firmaet bygger metanopbevaringsfaciliteter, indser, hvad der faktisk opbevares og transporteres til deres ø, bliver de chokerede og bange, og tænker (og med rette), at skibene bare er kæmpe bomber. Dengang var sikkerhedsproblemet virkelig aktuelt, men i dag er tankskibe til transport af flydende metan ekstremt sikre og er ikke kun et af de sikreste, men også et af de mest miljøvenlige søfartøjer – usammenligneligt sikrere for miljøet end olietankskibe. Den største kunde af tankskibsflåden er Japan, som praktisk talt ikke har nogen lokale energikilder, og konstruktionen af ​​gasrørledninger til øen er en meget vanskelig opgave. Japan har også den største "park" af gaskøretøjer. De vigtigste leverandører af flydende naturgas (LNG) er i dag USA, Oman og Qatar, Canada.

For nylig er forretningen med at producere flydende kulbrinter fra naturgas blevet mere og mere populær. Dette er hovedsageligt ultrarent dieselbrændstof syntetiseret ud fra metan, og denne industri forventes at udvikle sig i et accelereret tempo i fremtiden. For eksempel kræver Bushs energipolitik brug af lokale energikilder, og Alaska har store forekomster af naturgas. Disse processer stimuleres af relativt høje oliepriser, som skaber forudsætninger for udvikling af dyre teknologier – GTL (Gas-to-Liquids) er blot en af ​​dem.

Grundlæggende er GTL ikke en ny teknologi. Den blev skabt i 20'erne af de tyske kemikere Franz Fischer og Hans Tropsch, nævnt i tidligere numre som en del af deres syntetiske program. Men i modsætning til den destruktive hydrogenering af kul, foregår processerne med at forbinde lette molekyler til længere bindinger her. Sydafrika har produceret sådant brændstof i industriel skala siden 50'erne. Interessen for dem er dog vokset i de senere år i jagten på nye muligheder for at reducere skadelige brændstofemissioner i USA. Store olieselskaber som BP, ChevronTexaco, Conoco, ExxonMobil, Rentech, Sasol og Royal Dutch/Shell bruger enorme summer på at udvikle GTL-relaterede teknologier, og som et resultat af denne udvikling bliver politiske og sociale aspekter i stigende grad diskuteret i over for incitamenter. afgifter på forbrugere af rent brændstof. Disse brændstoffer vil gøre det muligt for mange forbrugere af dieselbrændstof at erstatte det med mere miljøvenlige og vil reducere omkostningerne for bilselskaberne for at opfylde nye niveauer af skadelige emissioner fastsat ved lov. Nylige dybdegående test viser, at GTL-brændstoffer reducerer kulilte med 90%, kulbrinter med 63% og sod med 23% uden behov for dieselpartikelfiltre. Derudover tillader dette brændstofs lave svovlindhold brugen af ​​yderligere katalysatorer, der yderligere kan reducere køretøjets emissioner.

En vigtig fordel ved GTL-brændstof er, at det kan bruges direkte i dieselmotorer uden ændringer til enhederne. De kan også blandes med brændstoffer, der indeholder 30 til 60 ppm svovl. I modsætning til naturgas og flydende petroleumsgasser er der ikke behov for at ændre den eksisterende transportinfrastruktur til at transportere flydende brændstoffer. Ifølge Rentech-præsident Denis Yakubson kunne denne type brændstof ideelt supplerer det miljøvenlige økonomiske potentiale i dieselmotorer, og Shell bygger i øjeblikket et stort anlæg på 22,3 milliarder dollars i Qatar med en designkapacitet på XNUMX millioner liter syntetisk brændstof om dagen. ... Det største problem med disse brændstoffer stammer fra de enorme investeringer, der kræves i nye faciliteter og den typisk dyre produktionsproces.

Biogas

Kilden til metan er dog ikke kun underjordiske aflejringer. I 1808 eksperimenterede Humphry Davy med halm placeret i en vakuumretort og producerede en biogas indeholdende hovedsageligt metan, kuldioxid, brint og nitrogen. Daniel Defoe fortæller også om biogas i sin roman om den "tabte ø". Historien om denne idé er dog endnu ældre - i 1776. århundrede troede Jan Baptita Van Helmont, at brændbare gasser kunne opnås ved nedbrydning af organiske stoffer, og grev Alexander Volta (skaberen af ​​batteriet) kom også til lignende konklusioner i 1859. Det første biogasanlæg begyndte at fungere i Bombay og blev etableret samme år, som Edwin Drake producerede den første succesfulde olieboring. En indisk fabrik behandler fækalier og leverer gas til gadelamper.

Det vil tage lang tid, før de kemiske processer i produktionen af ​​biogas er grundigt forstået og undersøgt. Dette blev kun muligt i 30'erne af det XNUMX. århundrede og er resultatet af et spring i udviklingen af ​​mikrobiologi. Det viser sig, at denne proces er forårsaget af anaerobe bakterier, som er en af ​​de ældste livsformer på jorden. De ”male” organisk materiale i et anaerobt miljø (aerob nedbrydning kræver meget ilt og genererer varme). Sådanne processer forekommer også naturligt i sumpe, sump, uafskallet felt, overdækkede laguner osv.

Moderne biogasproduktionssystemer bliver mere populære i nogle lande, og Sverige er førende inden for både biogasproduktion og køretøjer tilpasset til at køre på den. Syntesenheder bruger specialdesignede biogeneratorer, relativt billige og enkle enheder, der skaber et passende miljø for bakterier, som afhængigt af deres type "arbejder" mest effektivt ved temperaturer fra 40 til 60 grader. Slutprodukterne fra biogasanlæg indeholder udover gas også forbindelser rige på ammoniak, fosfor og andre grundstoffer, der er egnede til brug i landbruget som jordgødning.

Tilføj en kommentar