Синтез—газ – это смесь газов (угарного газа и водорода). В начале 20 века два ученых Ф. Фишер и Г. Тропш изобрели метод получения синтез—газа из любого сырья, которое содержит углерод. Этот метод таки был назван именами ученых метод Фишера—Тропша.
Синтез—газ получают разными способами, поэтому процентное соотношение газовых составляющих будет зависеть от способа получения смеси газа. Иногда при производстве синтез—газа образуются вещества содержащие серу (если сырье было серосодержащим) и инертные газы. От этих примесей полученный газ очищают.
Впервые синтез—газ был получен еще в первой половине 19 века в Англии, это был метод газификации угля. Но по мере популяризации в мире нефти и природного газа, этот метод стал невостребованным. Тенденция сокращения углеродов растет, и метод газификации угля сейчас переживает второе рождение. Сегодня остро стоит вопрос утилизации твердых бытовых отходов, поэтому ученые научились добывать синтез—газ из мусора.
Синтез—газ получают тремя методами:
1. Газификация угля. Это процесс при котором взаимодействуют углерод и окислители. Реакция происходит при высокой температуре с поглощением тепла. Окислителем может быть обогащенный кислородом воздух, кислород, СО2, водный пар или разные смеси этих веществ. Полученный синтез—газ может иметь разный состав, это напрямую зависит от температуры, длительности процесса и исходных компонентов.
2. Метод конверсии метана также происходит при высокой температуре, где воздействуют между собой водяной пар и метан. Конверсия происходит тремя способами: паровая конверсия, парциальное окисление кислородом и углекислотная конверсия. При промышленном получении синтез—газа используется первый способ, так как он более изучен и применим. Паровую конверсию проводят при температуре 700—900º с участием никелевого катализатора. Второй способ происходит при высокой температуре (1100—1300º) без участия катализатора, однако на заводе где применялась эта технология, произошла авария. Поэтому возможно этот способ не получил дальнейшего развития. Третий способ еще только изучается. Проводятся лабораторные исследования. Каждый из этих трех способов дает в результате разное соотношение СО и водорода в синтез—газе. Так в первом способе соотношение 1:3, во втором 1:2, а в третьем 1:1. В зависимость от того с какое назначение у полученной смеси, используется одно из соотношений.
3. Парциальное окисление углеводородов — это высокотемпературный процесс (выше 1300º) окисления углеводородов. Здесь сырьем может все, что содержит углеводород, но наиболее эффективно и широко используется мазут.
В последнее время началось производство синтез—газа из биомассы. Переработка ее происходит двумя способами биологическим и термохимическим. Выбор способа зависит от влажности биомассы. Производство смеси газа из сухой биомассы происходит термохимическим методом (сжигание, пиролиз, гидролиз и т.д.). Сухая биомасса это бытовые органические твердые отходы, отходы сельского хозяйства и деревообработки. А вот биомасса с высокой влажностью, которая выше 75% (бытовые жидкие отходы, сточные и канализационные воды) перерабатываются биологическим методом.
Синтез—газ широко используется в химической промышленности. А тот факт, что при его сжигании образуется большое количество тепловой энергии, делает его еще экологическим топливом. Также эта смесь выступает как сырье для производства синтетического жидкого топлива и метилового спирта.
