Гидрогенизация

(от позднелат. hydrogenium — водород * a. hydrogenation; н. Hydrierung, Kohlenverflussigung; ф. hydrogenation; и. hidrogenacion), деструктивная гидрогенизация, — совокупность хим. процессов, происходящих при воздействии водорода на органич. вещество. В топливоперерабат. пром-сти Г. применяют для получения из твёрдых горючих ископаемых (угли, сланцы), а также низкосернистых нефтей и тяжёлых нефт. остатков моторного горючего, смазочных масел и хим. продуктов. Г. твёрдого топлива является универсальным методом получения из него синтетич. жидкого топлива. Г. — важный резерв для замены сырой нефти горючими сланцами, битумами, углями.

Развитие исследований в области Г. относится к 1897-1900, когда П. Сабатье (Франция) и Н. Д. Зелинский (Россия) со своими учениками разработали основы гидрогенизац. катализа органич. соединений. Влияние давления водорода на ускорение реакций Г. органич. соединений было установлено в нач. 20 в. В. Н. Ипатьевым. Пром. применение Г. твёрдого топлива впервые получила в 30-40-х гг. в Германии. Перед 2-й мировой войной 1939-1945 установки по Г. угля и угольных смол работали также в Великобритании, Италии, Корее; в СССР были построены 2 опытных завода. В послевоенный период Г. применяли в осн. для переработки нефт. сырья. Начиная с 60-х гг. ведутся работы по Г. твёрдого топлива с целью создания экономически эффективных процессов произ-ва синтетич. жидких топлив.

При Г. происходит ожижение исходного продукта и насыщение его водородом. При этом параллельно-последовательно протекают разнообразные реакции, в т.ч. гидрирование с присоединением водорода, расщепление гидрированных высокомол. веществ на низкомолекулярные, изомеризация, вос- становление кислородных, сернистых, азотистых соединений, сопровождающееся отщеплением от них гетероатомов и образованием воды, сероводорода, аммиака. В результате Г. высокомолекулярные органич. вещества превращаются в смесь низкомолекулярных соединений, насыщенных водородом. В зависимости от условий процесса и глубины превращения органич. массы исходного твёрдого топлива Г. позволяет превращать его в высококачеств. моторное горючее (бензин, дизельное и реактивное топливо), котельное топливо и сырьё для органич. синтеза, в т.ч. моно- и полициклич. ароматич. углеводороды, фенолы, азотистые основания и др. Для процесса Г. пригодны твёрдые горючие ископаемые, в к-рых отношение С : Н колеблется от 8 до 16, а выход летучих веществ на горючую массу не ниже 35-36%. Наибольший выход жидких продуктов достигается при Г. углей невысокой стадии метаморфизма (бурых, газовых, длин- нопламенных). Первой ступенью технологии Г. твёрдого топлива является жидкофазная Г. Она осуществляется при темп-ре 400-500°С, давлении водорода 10-70 Па в присутствии серостойких катализаторов и растворителя. Последним могут служить жидкие продукты, образующиеся в самом процессе. Технол. схема жидкофазной Г. твёрдого топлива включает осн. узлы: приготовление топливно-масляной пасты, гидрогенизацию пасты, переработку продуктов процесса. Жидкие продукты первой стадии перерабатываются в последующих ступенях процесса путём парофазной Г. методами, применяемыми в нефтеперерабат. и нефтехим. пром-сти (гидроочистка, гидрокрекинг, риформинг).

В СССР разработан процесс Г. угля для получения моторного горючего, котельного топлива и химикатов. Процесс осуществляется при темп-ре 420-430°С, давлении водорода 10 Па, в присутствии активных катализаторов, растворителя и органич. добавок — ингибиторов реакций радикальной полимеризации. В зависимости от исходного сырья выход жидких продуктов 85-95% (технологич. схема процесса дана на рис.).

В США, Великобритании, ФРГ разрабатывается ряд процессов по Г. угля с катализатором и без катализатора, под давлением водорода 1-7 и 15-30 Па, темп-ре 400-500°С, а также экстракции угля растворителями с последующей Г. экстрактов. Исследования по Г. твёрдого топлива и тяжёлых нефт. остатков ведутся в Японии, Индии, Австралии, Польше и др.

Литература: Лозовой А. В., Дьякова М. К., Гидрогенизация топлива в СССР, М.-Л., 1940; Рапопорт И. Б., Искусственное жидкое топливо, ч. 1, М.-Л., 1949; Аронов С. Г., Скляр М. Г., Тютюнников Ю. Б., Комплексная химико-технологическая переработка углей, (К., 1968); Кричко A. A., Лебедев В. В., Фарберов И. Л., Нетопливное использование углей, М., 1978.

Е. А. Дембовская, М. А. Меньковский.