Гидрогенизация угля сегодня многим представляется кардинальным решением сырьевой проблемы грядущего углеводородного голода. Сама идея получения жидкого топлива из угля хотя и не нова, но сейчас она переживает новый расцвет и заслуживает более пристального рассмотрения (рис. 1).

Мы уже отмечали, что главным отличием нефти от угля является отношение водорода к углероду (Н : С). У высших сортов моторного топлива оно достигает 2, у углей колеблется от 0,5 до 0,8. Таким образом, чтобы уголь стал нефтеподобным продуктом, нужно на его основе получить вещество, содержащее большее количество водорода. Вот в этом и состоит вся идея использования угля для получения синтетической нефти.

Рис. 1. Заменители нефти – уголь и природный газ

Итак, гидрогенизация углей. Сейчас к подходу к материализации этой идеи есть несколько путей. Один из них в России разрабатывается сотрудниками Института горючих ископаемых. Ими создана полупромышленная установка по каталитическому гидрированию бурых углей. Процесс осуществляется при высоком давлении водорода в присутствии катализаторов. По этому пути пошли и некоторые фирмы за рубежом. В ряде стран уже действуют такие промышленные установки. Но можно использовать другой метод, который предложен специалистами Энергетического института имени Г. М. Кржижановского. В основе его лежит идея пиролиза. При высокотемпературном нагревании без доступа воздуха молекулы веществ, составляющих бурый уголь, расщепляются. Возникают свободные валентные связи. Водород, который содержится в буром угле, занимает освободившиеся вакансии. В результате одна часть перерабатываемого угля повысит свое отношение С:Н. Так получится синтетическая нефть. Реализовать предлагаемые проекты можно только в районах, богатых дешевым бурым углем, например в Канско-Ачинском бассейне.

Ресурсы бурого угля на планете велики. Они составляют 40% от общих запасов угля. Теплотворная способность бурого угля в полтора раза меньше, чем у антрацита, и в два раза меньше, чем у нефти. Он содержит много влаги. Понятно, что от простого сжигания его в топках электростанций большой пользы не будет. Для этого нужно использовать магнитогидродинамические (МГД) генераторы, сконструированные нашими учеными. Эти генераторы сегодня позволяют с высоким КПД преобразовать теплоту, которая образуется при движении высокотемпературной плазмы (~3000 °С) через магнитное поле, в электричество.

Плазма представляет собой субстанцию, состоящую из заряженных частиц, полученных при сжигании в особых условиях топлива. Вот таким топливом и может быть бурый уголь. Собственно, будет использоваться не бурый уголь, а продукты его неполного сгорания – оксиды углерода (II и IV). В процессе сгорания в МГД-генераторе вся эта смесь превращается в оксид углерода (IV), который на выходе из реакционной зоны подается в мелкодисперсную раскаленную смесь угля. При контакте частичек угля с оксидом углерода (IV) образуется оксид углерода (II). Из последнего при добавлении водорода каталитическими методами можно, в принципе, получить весь спектр тех углеводородов, которые ныне по традиции связывают с нефтехимией. Можно, например, вырабатывать этилен, полиэтилен, ацетилен, метанол и так далее – разнообразнейшее сырье для химической промышленности.