Угарным газом называют химическое соединение, состоящее из молекул углерода и кислорода. Он без вкуса, запаха, отличается высокой горючестью и очень токсичен, легче воздуха. То, что многие считают «запахом» угарного газа, на самом деле издают примеси.
Сам же СО — коварен и опасен для человека, но в то же время необходим для многих процессов, т.к. участвует во многих реакциях восстановления и окисления. Например, угарный газ и водород может дать смесь, называемую синтез-газом, и позволит получить многие иные жидкие углеводороды (металол и т.п.), синтезировать нефтепродукты и наладить производство смазочных материалов (при недостаточности натурального ресурса).
Угарный газ с водородом в процессе Фишера-Тропша
Данный процесс описывает реакцию угарного газа и водорода с образованием жидких углеводородов, проводимую с участием катализаторов (при комнатных температурах угарный газ малоактивен в части образования других соединений, а катализаторы повышают скорость). Эта реакция позволяет получить, например, из угля смазочный материал или синтетическое топливо.
Суть реакции состоит в получении из каменного угля синтез-газа (его также называют «водяным»). Для его получения через раскаленный уголь продувают водяной пар:
С+Н2О = СО + Н2
Затем смесь углерода (моноокись) и водорода очищают для последующего получения синтетического бензина. Более тяжелое топливо получить сложнее, и можно, но экономически невыгодно, т.к. катализатор быстро поддается отравлению и снижает свою каталитическую активность.
В методе, предложенном Фишером и Тропшем, может быть использован и древесный уголь. Применить данную реакцию можно для получения нефтяного топлива и смазок, но тогда водяной пар берется с избытком, сдвигая равновесие, в итоге вместо моноокиси получается углекислый газ и водород. То есть, процесс несколько усложняется.
В настоящее время процессом Фишера-Тропша, в основе которого положена реакция угарный газ плюс водород, пользуются всего несколько компаний в мире. Технология вполне применима в крупных масштабах, единственный минус – более высокие затраты на весь комплекс производства в сравнении с добычей природной нефти.
Угарный газ с водородом в процессе Бергиуса
Еще один вариант получения синтетического топлива путем гидрирования углерода был предложен Бергиусом. Для этой реакции нужны высокая температура и давление, а также сырье в виде измельченного каменного угля, смол, образовавшихся в виде отходов при получении кокса, водяного газа (оксид углерода + водород) и катализаторов.
Интересно, что именно это открытие позволяло гитлеровской Германии во время войны не испытывать проблем с бензином, причем, в процессах были задействованы разные мощности и комбинировалось сырье, в частности, использование доменного газа и т.п. Много лет Германия, имеющая в распоряжении собственный каменный уголь, пользовалась этим процессом, но во второй половине ХХ века отказалась от активного синтеза нефти и ее продуктов, т.к. покупка у других стран природного ресурса оказалась менее затратной.
