Когда-то нередким сюжетом в наших фильмах (да и в действительности) был такой: человека убивали или он сам сводил счеты с жизнью в закрытом гараже, который наполнялся газами из выхлопной трубы автомобиля. Сегодня сюжет потерял актуальность: достаточно в разгар дня оказаться на заполненной машинами магистрали или просто открыть форточку, выходящую на оживленную улицу, чтобы почувствовать себя почти так же, как в том гараже.
Между тем россияне, побывавшие в европейских странах, наверняка обратили внимание на то, что удушающего смрада от проезжающих автомобилей там не чувствуешь. Дело в том, что Европа еще в 1992 году ввела жесткие нормы, ограничивающие содержание вредных примесей в выхлопных газах — тогда был принят так называемый стандарт Евро-1. Воздух в городах стал чище, но не настолько, чтобы останавливаться на достигнутом. Требования к экологичности средств передвижения регулярно растут. Возникло даже такое понятие, как отрицательный выхлоп. Это когда процентное содержание вредных веществ в выхлопных газах ниже, чем в городском воздухе. Постепенно вводились новые стандарты вплоть до современного Евро-5. Через несколько лет его должен сменить Евро-6. Дышать в Европе станет совсем легко.
Когда такие же жесткие экологические нормы введут и в нашей стране? Что должно обеспечить их действие? Вот что узнал корреспондент “Поиска”, побеседовав с ведущим научным сотрудником Института нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН Ильясом Герзелиевым.
Чтобы личный и общественный транспорт не отравлял воздух, нужно повышать требования не только к двигателю, но и к бензину, который, как известно, делают из нефти — смеси жидких углеводородов естественного происхождения. Причем молекулы “черного золота” — это, как правило, прямолинейные цепочки. Из них можно приготовить только топливо плохого качества, с низким октановым числом. Попадая в двигатель внутреннего сгорания, оно “вспыхнет” в цилиндре даже при слабом сжатии и невысокой температуре. Как результат — малый коэффициент полезного действия. А чтобы его увеличить, нужно повысить октановое число — создать дополнительные сцепляющие силы между молекулами топлива. Это можно сделать двумя разными способами.
Первый способ. Превратить прямолинейные молекулы в разветвленные. В этом случае химический состав бензина сохранится. При его сгорании входящие в его состав углерод и водород превращаются в водяной пар и углекислый газ. Но за счет дополнительных сцеплений между разветвленными молекулами октановое число возрастет до сотни. Во всем цивилизованном мире налажено производство такого качественного и в то же время экологически чистого бензина. В общих чертах его получают так. Берется какой-нибудь углеводород, скажем изобутан. И затем соединяется с бутиленами, в которых некоторые связи между молекулами углерода двойные. В результате получается изооктан — разветвленная молекулярная цепочка из
8 атомов углерода и 18 водорода.
Второй способ. Можно “облагородить” бензин, добавив в него соединения марганца, свинца, бензола и прочую “химию”. Это так называемые антидетонационные добавки, они увеличивают октановое число, но очень токсичны: вызывают различные заболевания, в том числе и онкологические. Достаточно немного постоять рядом с работающим автомобилем, заправленным таким топливом, чтобы понять, что это за гадость. К сожалению, второй способ проще первого. Поэтому, если не вводить жестких требований к качеству, нефтеперерабатывающие компании будут поставлять на рынок именно такой бензин.
Но сейчас в России создана новая система стандартизации: государство разработало единый технический регламент, и ни одно предприятие не сможет отклониться от него ни вправо, ни влево (хотя в рамках этого регламента каждый может делать что хочет — имеет право выпускать продукцию по своим стандартам). В том числе введены новые нормы по качеству автомобильного, дизельного и котельного топлива. Задача поставлена в государственном масштабе, и речь идет о резком ужесточении экологических требований к качеству бензина.
Одно из основных требований нового технического регламента — сокращение различных ядовитых добавок, которые раньше “от души” подливали в бензин, чтобы повысить его октановое число. Это упомянутые выше соединения марганца, свинца, бензола и т.п. К сожалению, наша нефтеперерабатывающая промышленность еще не совсем готова к такому качественному скачку. Мы сильно отстаем от Европы и остального цивилизованного мира, где уже в 1990-е годы была налажена технология получения бензина, удовлетворяющего высоким экологическим нормам. Но и у этой технологии есть свой недостаток: для нее в качестве катализатора требуется серная или фтористоводородная (плавиковая) кислота. То есть само производство экологически чистого бензина — вредное. И люди там работают в специальных скафандрах. Ведь даже один вдох паров плавиковой кислоты может привести к летальному исходу.
Уже около 40 лет во всем мире пытаются решить проблему получения хорошего бензина на экологически чистом производстве. И, похоже, российским ученым это наконец удалось.
— Мы использовали уникальный катализатор, — рассказывает Ильяс Магомедович, — представляющий собой наноструктурную систему в виде сот. Это кристалл алюмосиликата с размером ячейки-поры около одного нанометра. В качестве исходного сырья берется сжиженная смесь газов изобутана и бутиленов, а на выходе получается изооктан. Такой катализатор в мировой промышленности применяется уже давно, но основная проблема была в том, что бутилен начинает полимеризоваться, превращаясь в олигомер. То есть реакция шла не по тому пути, и ее требовалось направить в нужное русло. Мы смогли, используя ряд специальных приемов, решить эту проблему.
Стоит отметить, что задача создания экологически чистой технологии получения качественного бензина была поставлена еще в советское время, 20 лет назад. И в 1992 году мы планировали выйти на промышленное производство. Но потом все рухнуло. Сейчас эта чрезвычайно сложная и важная научная задача была поставлена снова. Фундаментальные исследования, выполненные в Институте нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева РАН, Институте органической химии им. Н.Д.Зелинского РАН, Институте проблем химической физики РАН (Черноголовка), Институте проблем переработки углеводородов Сибирского отделения РАН, позволили наметить путь ее решения. А проведенные совместно с отраслевыми институтами пилотные и демонстрационные испытания подтвердили правильность нового пути. Сейчас разработка научных основ процесса завершена, и все готово для создания первой промышленной установки. По экологичности, энергозатратам и стоимости она отвечает самым современным требованиям к процессам нефтепереработки, обеспечивает малое потребление энергии, высокий выход и качество продукта, низкие капитальные затраты (вся аппаратура из углеродистой и низколегированной стали), не имеет выбросов и стоков, отрицательно влияющих на окружающую среду.
Предлагаемая инновационная технология получения экологически чистого бензина позволит достичь лидирующего положения по сравнению с зарубежными аналогами. И очень хорошо, что в новом производстве уже заинтересовались такие крупные компании, как “Роснефть”, “Газпромнефть”, и ряд других отечественных и зарубежных фирм.
Беседовал Василий ЯНЧИЛИН
Нет комментариев