Природные
горючие газы состоят из метана, этана,
пропана и бутана, в них присутствуют также углекислый газ, азот,
сероводород и. инертные газы. Многие месторождения природных газов,
залегающие на глубине 1,5 км, состоят почти из одного метана (до 96 ...
97%) с небольшими примесями его гомологов (этана, пропана, бутана),
азота, аргона, иногда углекислого газа и сероводорода. С глубиной
содержание гомологов метана обычно растет.
Из газа можно получить многие продукты, на которые сегодня идет нефть.
Низкая стоимость и большие ресурсы газа позволят на его основе
производить аммиак, ацетилен, низшие олефины, парафины, спирты, сложные
эфиры, хлоропроизводные соединения, сероуглерод, синильную кислоту и
многие другие практически важные химические соединения. Общие запасы
газа считаются равными 250 триллионам м3, причем
твердо разведанные -
80 ... 90 триллионам м3 .
В нашей стране природного газа добывают больше, чем в любой другой
стране. В перспективе намечено выйти на уровень, превышающий триллион
кубометров. Однако гигантские масштабы добычи будут порождать и потери.
Совершенно очевиден приоритет использования природного газа в качестве
сырья для химической промышленности, где экономическая эффективность
его применения во много раз выше, чем при сжигании на электростанциях.
Необходимо в более значительных объемах извлекать ценные составляющие -
этан, гелий, серу.
Очень важно улучшить использование попутного нефтяного газа, миллиарды
кубометров которого теряются. Направленный на химическую переработку,
он даст большое количество пластмасс, в которых народное хозяйство
испытывает острейший дефицит.
Таким образом, перечисленные горючие материалы биогенного происхождения
(относятся к группе каустобиолитов) являются ценнейшим сырьем для
получения самых разнообразных продуктов (вероятно, и таких, о которых
мы и не помышляем). Жаль, конечно, что сжигаются драгоценные
органические вещества, над которыми природа колдовала миллионы лет. К
тому же при сгорании органического топлива в атмосферу выбрасываются
зола, окислы серы, азота и углерода. Дальнейший рост мощностей тепловой
энергетики, ее преимущественная ориентация на уголь, несомненно,
увеличат нагрузку на окружающую среду в виде вредных выбросов.
Но в настоящее время мы не можем отказаться от использования
традиционных энергетических ресурсов. А чтобы сохранить запасы угля и
нефти для потомков и избежать разрушительного воздействия на природу
продуктов их сгорания, необходимо более экономно расходовать эти
ресурсы. Ведь известно, как велики потери электроэнергии в сетях. В
ближайшие годы намечается снизить энергоемкость производства страны на
5,3%. Энергоемкость национального дохода у нас значительно выше, чем в
развитых капиталистических странах. Такие темпы снижения совершенно
недостаточны для экологической допустимости развития производства.
Особенно если учесть, что на единицу материального производства в нашей
стране расходует в 3 раза больше энергии, чем США. Даже при гораздо
меньших исходных показателях за 1971 ... 1985 годы США сократили
энергоемкость валового национального продукта на 33, а Япония - на 78%.
Необходимо также уменьшить количество вредных выбросов. Наибольшую
проблему представляет борьба с окислами серы. Предложены и изучены
десятки способов очистки дымовых газов от окислов серы, а самого
топлива - от сернистых соединений. Поиск и опробование экономичных
методов защиты от этих токсичных выбросов ведутся в десятках
исследовательских центров многих стран. В нашей стране намечено
строительство нескольких опытно-промышленных установок по очистке
дымовых газов ТЭС от окислов серы с получением таких ценных продуктов,
как серная кислота, гипс, удобрения для сельского хозяйства. Наиболее
перспективное решение проблемы очистки угля от серы - его газификация,
а также глубокая переработка на основе пиролиза.
В Институте горючих ископаемых разработан высокоэффективный процесс
газификации различных углей в так называемом кипящем слое под давлением
с высокотемпературной очисткой образующегося газа от пыли и сернистых
соединений. Высокая степень очистки получаемого горючего газа позволяет
сжигать его в эффективных и экономичных газотурбинных энергетических
установках.
Бывший Советский Союз был пионером в области подземной газификации
угля, идея которой принадлежит Д. И. Менделееву. Это способ получения
горючего газа из угля прямо на месте его залегания. Первые работы
такого рода проведены еще в 30-е годы в Подмосковном бассейне и в
Донбассе. Для подземной газификации с поверхности земли на угольный
пласт пробуривают серию скважин. Нагнетают воздух в одни скважины и
отводят газ через другие. Кислород воздуха вступает во взаимодействие с
углем, образуя горючий газ смесь окиси углерода и ряда углеводородов. В
последнее время работы по подземной газификации угля интенсивно
проводятся во многих зарубежных странах. Советскую технологию, купив на
нее лицензию, применяет американская фирма "Тексас
Ютилитайс".
Крупномасштабное внедрение технологии подземной газификации будет
способствовать более полному использованию угольных ресурсов,
увеличению коэффициента извлечения запасов, расширению сырьевой базы
промышленности (при газификации производится и топливо, и химическое
сырье - сера, фенолы и пр.), а также решению таких социальных задач,
как облегчение труда шахтеров, снижение загрязнения окружающей среды.
Пиролиз, гидрогенизация и иные способы пере работки угля дают на выходе
синтетическое жидкое топливо и другие энергетические и химические
продукты. Происходит также очистка топлива от вредных для окружающей
среды примесей.
В Институте горючих ископаемых разработана новая технология сжижения
бурых и каменных углей с получением малосернистого моторного горючего,
котельного топлива и множества химических продуктов. А в Энергетическом
институте им. Г. М. Кржижановского разработан прогрессивный способ
высокоскоростного пиролиза бурых углей
и горючих сланцев. Это позволило
интенсифицировать процесс переработки угля в бензин, мазут, битум,
горючие газы, олефины и другие вещества. В Красноярске действует первая
в мире опытно-промышленная энерго-топливно-химическая установка ЭТХ -
175. Она будет ежегодно вырабатывать до 300 тыс. т полукокса -
высококалорийного топлива для электростанций и доменных печей, около
120 млн м3 горючего газа, а также 100 тыс. т
смолы для последующей
переработки.
Таким образом, пока основную долю получаемой человечеством энергии
вырабатывают тепловые электростанции. В их топках сгорают уголь, нефть,
газ - миллионы тонн сырья, которое могло бы стать одеждой,
медикаментами, даже пищей. Приходится мириться и с тем, что лишь 30
… 40% сгорающего топлива мы превращаем в электрический ток.
Остальное уходит на ветер.
Человечество сжигает 9 млрд т условного топлива в год. В 2000 году эта
цифра увеличилась почти втрое. При таких темпах данного нам природой
горючего хватит лет на полтораста. К тому же традиционная энергетика
является вторым по значению (после химической промышленности)
источником загрязнения окружающей среды. В результате сжигания топлива
в воздух выбрасываются большие количества двуокиси серы, азота,
углерода, а также углеводородов, аэрозолей, тяжелых металлов,
диоксидов, фреонов, радионуклидов.
