Альтернативный способ получения синтетической нефти путем гидрогенизации угля

Секция

«КОНЦЕПЦИИ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

УДК 622.74: 622.75

Д. А. Блинкова Научный руководитель - Е. А. Жирнова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОЙ НЕФТИ ПУТЕМ ГИДРОГЕНИЗАЦИИ УГЛЯ

Анализируется актуальность применения гидрогенизации угля как метода получения синтетической нефти.

Проблема вовлечения топлива, главным образом угля, в переработку для получения жидких продуктов-заменителей нефти стала вновь актуальной при существующих масштабах потребления нефти и газа и в связи с сокращением их общих запасов, а также ростом цен на эти энергоносители. Проблема ограниченности нефтяных запасов ставит вопрос перед каждой крупной индустриально развитой страной.

Решение проблемы нефти как основного источника энергии для автомобилей и авиационного транспорта, и важнейшего компонента химической индустрии современной цивилизации. В этом ключе проблема ограниченности запасов нефти, прежде всего, стоит перед Россией, Китаем, США, Европой, и Японией. Одним из решений этой проблемы является создание альтернативных топливных материалов на основе угля, запасы которого достаточно велики.

Прежде всего, на первый план выходит получение синтетической угольной нефти, повышение КПД двигателей, и др. Действие принципа взаимозаменяемости становиться определяющим фактором развития энергетики, при этом приоритетная роль отводится именно долгосрочным и экономически стабильным энергоресурсам, таким как уголь.

Новые энергетические сценарии включают диверсификацию источников энергии и стимулирование работ по внедрению химических процессов получения чистых видов энергоносителей из других видов органического сырья, в том числе и из угля, ведь все основные продукты, производимые из нефтяного сырья, можно получать и из угля [1].

Прямая гидрогенизация угля, превращение высокомолекулярных веществ органической массы угля под давлением водорода в жидкие и газообразные продукты при 400-500 °С, в присутствии различных веществ-органических растворителей - один из эффективных и универсальных методов использования его химического потенциала. Преимущество процесса по сравнению с другими возрастает в связи с высоким выходом жидкой фракции и газообразных продуктов и небольшим выходом смолистых веществ, а при развитии производства (крупного), позволяет концентрировать и добывать попутно весьма значительное количество скандия, галлия, германия, алюминия, ванадия и ряд других ценных металлов, в которых

испытывает необходимость цивилизация. Кроме того, что немаловажно при переработке минерального остатка угля, в энергетику будет вовлечено значительное количество урана и торий - важный компонент атомной энергетики.

Эффективность процесса в большой степени зависит от состава исходного угля. На процесс гидрогенизации твердых топлив, тяжелых высококипящих остатков и смол заметно влияют давление, температура, продолжительность реакции, природа и активность катализатора и др. Процесс гидрогенизации можно оценить как один из важнейших методов в общей схеме переработки различных топлив. Гидрогенизация угля сегодня многим представляется кардинальным решением сырьевой проблемы грядущего углеводородного голода [2].

Сама идея получения жидкого топлива из угля хотя и не нова, но сейчас она переживает новый расцвет и заслуживает более пристального рассмотрения. Процесс гидрогенизации можно оценить как один из важнейших методов в общей схеме переработки различных топлив. Однако необходимо дальнейшее изучение его научных основ, совершенствование аппаратурного оформления, создание новых технологических схем, нахождение активных катализаторов, на базе которых можно вести процесс при более низком давлении и т. д.

Уголь имеет огромный потенциал как заменитель нефти и природного газа в среднесрочной перспективе, однако пока его универсальность не оценена по достоинству. Эксперты отмечают, что уголь, мировых запасов которого, по разным оценкам, хватит более чем на 800 лет, может скоро стать доминирующим видом энергоресурсов.

Западные и российские специалисты отмечают, что разные источники помогут диверсифицировать мировой энергобаланс и снизить политические риски. Уголь может широко использоваться в производстве электроэнергии, топлива для транспорта и теплоснабжении, если будут разработаны технологии по повышению эффективности и снижению экологического вреда угольной промышленности.

Искусственная нефть имеет большое будущее. В XXI в. масштабы гидрогенизации угля возрастут во много раз, и объемы получения искусственной нефти

Секция «Концепции современного естествознания»

будут сопоставимы с объёмами добычи её природной «сестры».

Библиографические ссылки

1. Малолетнев А. С., Кричко А. А., Гаркушина А. А. Получение синтетического жидкого топлива гидрогенизацией углей. М. : Недра, 1992.

2. Федорчак М. А., Блинкова Д. А., Кузнецов П. Н. Анализ состава и оценка возможности получения

изокомпонента из бензиновой фракции, образующейся при переработке смеси нефтяного мазута бурого угля // Молодые ученые в решении актуальных проблем науки : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф. студентов и молодых ученых ; СибГТУ. Красноярск, 2009. Т. 2.

© Блинкова Д. А., Жирнова Е. А., 2011

УДК 530.1

Е. С. Ивлева, Я. А. Кончев Научный руководитель - М. С. Эльберг Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

МИРОВОЗЗРЕНИЕ А. ЭЙНШТЕЙНА И СОВРЕМЕННАЯ НАУЧНАЯ КАРТИНА

Теория относительности А. Эйнштейна открыла новые научные горизонты мира. Восприятие пространства, времени, объектов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света было совершенно отлично от классических представлений и вызвало немало споров. До сих пор основные положения специальной теории относительности (СТО) называются постулатами, т. е. предположениями. Как современная научная картина реальности соотносится с СТО и представляет собой предмет обсуждения в данной работе.

Мировоззрение определяется как система обобщенных взглядов на объективный мир и место человека в нем, на отношение людей к окружающей действительности и самим себе, а также обусловленные этими взглядами их убеждения, идеалы, принципы познания и деятельности [1]. Мировоззрение человека сугубо индивидуально и у Эйнштейна было своё собственное. Источниками, оказавшими влияние на формирование мировоззрения этого выдающегося ученого, послужили работы основателей классической механики и электродинамики, отдельные положения других естественных наук, а также многие философские труды.

Студенческие годы Эйнштейна были годами выработки мировоззрения и приобретения математических и физических знаний, синтез которых привел к созданию специальной теории относительности [2]. В основе специальной теории относительности лежат два принципа или постулата, сформулированные Эйнштейном в 1905 г.

1. Принцип относительности: все законы природы инвариантны по отношению к переходу от одной инерциальной системы отсчета к другой. Это означает, что во всех инерциальных системах физические законы (не только механические) имеют одинаковую форму. Таким образом, принцип относительности классической механики обобщается на все процессы природы, в том числе и на электромагнитные. Этот обобщенный принцип называют принципом относительности Эйнштейна.

2. Принцип постоянства скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или наблюдателя и одинакова во всех инерциальных системах отсчета. Скорость света в СТО занимает особое положение. Это предельная скорость передачи взаимодействий и сигналов из одной точки пространства в другую.

Эти принципы следует рассматривать как обобщение всей совокупности опытных фактов. Следствия из теории, созданной на основе этих принципов, подтверждались бесконечными опытными проверками. СТО позволила разрешить все проблемы «доэйн-штейновской» физики и объяснить «противоречивые» результаты известных к тому времени экспериментов в области электродинамики и оптики. В последующее время СТО была подкреплена экспериментальными данными, полученными при изучении движения быстрых частиц в ускорителях, атомных процессов, ядерных реакций и т. п.

Создание этой теории завершило первую часть творческого пути Эйнштейна. Вторая часть - попытки применения теории относительности на ускоренные движения. Они завершаются появлением общей теории относительности, новой космологии, основанной на общей теории относительности, и ее подтверждением при наблюдении солнечного затмения, подтверждением, которое принесло теории широкое признание [3]. В рамках ОТО, как и в других метрических теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других метрических теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.

ОТО содержит в основе СТО, но с поправками, учитывающих гравитационное воздействие. При изучении больших гравитационных масс и пространства вокруг них, было установлено, что свет может менять скорость, и в связи с эти 2-ой принцип был переписан: «Скорость света постоянна во всех ИСО, если гравитационными силами можно пренебречь». Первый