合成燃料
合成燃料是一种必须经合成制造或人工配制的燃料。合成的物质不是天然存在的物质,或者虽然是天然存在的物质,但储备有限,使得提炼这种物质的成本很高,因而需要加工制造和人工配制这种物质的代用品。习惯上合成燃料这一术语表示加工其他形态的矿物燃料所得到的燃料,因为其他形态的矿物燃料与煤气和液体燃料相比,用起来不大方便,或者不能满足环境保护的要求。这样用煤、页岩和原油分馏制成的代用天然气和由煤、页岩和焦油砂得到的合成固体和液体燃料都称作合成燃料。
从第二次世界大战结束以来,由于价格低廉的天然气和石油供应量一直在增加,所以它们的消费量也一直在增加,因此,技术上先进的工业国家工业迅速发展,一般生活水平也大为提高。但是,对这些燃料的需求,在很多情况下,远远超过这些国家国内的供给量,由此而产生的短缺就必须从其他国家进口石油和液化天然气来弥补。
与气体和液体燃料短缺相伴而来的是价格的上涨,这就刺激了代用燃料或合成燃料的发展。在燃烧矿物燃料时,排放的污染物影响环境,也是促使合成燃料发展的一个因素。在特定条件下制造的合成燃料可以将污染物排放量降到最小。合成燃料比与其相当的天然燃料要责,因为合成过程的成本很高,同时在合成过程中不可避免地要消耗一些能量,然而,当原油的价格直线上升时,这种差价一直在降低,它对合成燃料制造的经济性将更为有利。
煤、油页岩和焦油砂都可以生产各种合成燃料,其中尤以煤更常用。用煤生产合成燃料有直接和间接方法。直接生产的三个主要工艺过程是: 溶剂精炼煤法,H—煤法和埃克森施主溶剂法。在所有直接液化方法中,煤粉悬浮在用煤制得的溶剂中,然后将所得到的煤浆加热到约425℃ (800°F),在大约140巴 (14兆帕)的压力下,采用各种方式与氢气接触。煤的结构受热裂解,氢与更小的分子起化学反应形成不同的液体和气体,将液体与灰分离出来,并进行分馏,便得到煤气与燃料油。
在煤的间接液化方式中,煤先在一级或两级气化器中受热分解,在70巴 (7兆帕) 的压力下产生可燃气体的混合物,靠通入空气或氧气燃烧一部分煤来提供热量。其中一种较成熟的方法是煤首先被转化成低热值煤气,由这种煤气进一步分离出可燃成分——氧化碳、氢、甲烷,然后将它们合成,生产出汽油、油精和石蜡。
合成燃料的生产,特别从可再生的资源中生产,增加了可用能源的范围,开发足够产量的合成燃料可以增加液体燃料的供应量,但是资本投入大限制了合成燃料的生产。