Когда закончатся нефть и газ, мы сможем эффективно получать синтез-газ путем переработки угля еще сотни лет. А все благодаря российским инженерам, которым впервые удалось создать эффективную и экономичную установку по термической переработке угля в синтез-газ, которая может быть использована даже сейчас в химической промышленности при производстве первичного сырья для получения химических продуктов, например легких углеводородов (типа СН4), в энергетике для производства энергетического городского газа, в металлургии при выплавке металла и в ряде других отраслей в качестве альтернативы природному газу.

Газа и нефти на нашей планете осталось на 50‑100 лет, а угля, по разным оценкам, хватит еще на 500‑1000 лет. Маловероятно, что за это время в мире найдут более совершенные заменители топлива. Поэтому уголь еще может долго послужить этой альтернативной заменой.

Если кто не знает, то из угля можно делать горючий газ, который с успехом подойдет в качестве топлива. Этот способ получения топлива успешно использовала фашистская Германия в годы Второй мировой войны, когда угля у нее было достаточно, а нефти катастрофически не хватало. Тогда он был оправдан, поскольку другой альтернативы получения топлива у немцев, особенно на последних этапах войны, не было.

В настоящее время известны следующие способы подобного получения газа из угля:

1. Способ термической переработки твердого топлива с получением синтез-газа заключается в предварительном смешении измельченного угля с газообразным окислителем и последующей газификацией его путем подачи в зону электрической дуги с таким расчетом, чтобы вектор скорости указанной смеси имел составляющую, параллельную оси дуги. Но использование в качестве окислителя кислорода приводит к балластированию синтез-газа углекислым газом, а для получения кислорода необходима специальная установка. Это приводит к дополнительным энергозатратам, поскольку синтез-газ нужно очищать, а полученный кислород накапливать и хранить в жидком состоянии. А поддержание температуры получаемого синтез-газа за счет регулирования мощности электрической дуги малоэффективно, ненадежно и сложно.

2. Другой – плазмометрический способ переработки угля в синтез-газ заключается в подготовке, термообработке и газификации угля с помощью плазмы в плазмореакторе, при этом процесс газификации осуществляют в три стадии, две из которых в трубчатых теплообменниках газификационной колонны, а третью, заключительную стадию газификации проводят непосредственно в объеме плазмореактора одновременно с процессом высокотемпературного пиролиза в присутствии реагента. Но этот способ сложно воплотить технологически, особенно в три стадии, а также затруднителен проход сначала суспензии, а затем угля и газообразных продуктов реакции по горизонтально расположенным трубам реактора, что может привести к закупорке труб и их разрыву. Помимо этого, особая сложность состоит в заключительной стадии получения синтез-газа, когда требуется работать при очень высоких температурах 2227‑2727°С, что требует использования нетрадиционных аппаратов и материалов для их изготовления.

Поэтому до сих пор подобные методы не нашли должного применения в промышленности из‑за свой огромной неэффективности, дороговизны и сложности воплощения.

Путь к более оптимальному решению по получению синтез-газа был найден инженерами НПО «Гидротрубопровод». Им удалось отладить технологию получения незабалластированного синтез-газа без использования внешних окислителей, при умеренных температурах и при упрощении самой технологии его производства.

Достигается это тем, что при газификации угля в реакторе подготовку угля осуществляют путем приготовления коллоидной дисперсной топливной системы ЭКОВУТ со средним поверхностным размером частиц дисперсной фазы, которое определяется по особой формуле в зависимости от численности частиц размером не более 1 мкм. Газификацию полученной топливной системы проводят в одну стадию в реакторе с вертикально расположенными трубами, в которые подают указанную топливную систему, при этом температуру теплоносителя в межтрубном пространстве реактора поддерживают в диапазоне 400‑1000°С, а температуру в трубах – в диапазоне 200‑800°С. Эта температура вполне достижима в промышленных условиях.

В процессе получения ЭКОВУТА благодаря механохимической деструкции исходного угля, его минеральных компонентов и ассоциированных молекул воды активизируются все компоненты как твердой фазы, так и дисперсной среды и создаются оптимальные условия для химического взаимодействия компонентов ЭКОВУТА. В итоге все химические реакции проходят между органическими компонентами и окислителем (водой и водяным паром) при более низких температурах.

Например, в случае с ЭКОВУТОМ интенсивная реакция С+Н2О начинается уже при температурах 200‑300 °С. И в результате реакции органической фазы ЭКОВУТА с водой типа С+Н2О у СО+Н2 происходит образование смеси СО и Н2, то есть синтез-газа.

Новый способ переработки угля в синтез-газ уже реализован на полигоне НПО «Гидротрубопровод» в городе Раменское Московской области, где была произведена наработка синтез-газа из каменных углей марки Д Кузнецкого бассейна.

Результаты испытаний показали, что полученный синтез-газ содержит балластные компоненты СО2 в пределах 2‑3% и вредные примеси Н2S в пределах  1‑2% и при этом отличается высокой теплотой сгорания.

В настоящее время исследователи НПО «Гидротрубопровод» ведут работы по созданию головной установки по переработке угля в синтез-газ данным способом.

В перспективе это позволит поставить производство газа на промышленный поток.