ქვანახშირი - დამუშავება გუშინ, დღეს და ხვალ

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ერთხელ მენდელეევმა თქვა, რომ ზეთით დახრჩობა ბანკნოტების ღუმელში ჩაგდებას ჰგავს. იგივე შეიძლება ითქვას ნახშირზე. გადამუშავება ამცირებს გარემოზე ტვირთს და პრაქტიკულად გამორიცხავს გოგირდის შემცველ მავნე მინარევებს ნახშირიდან. განვიხილოთ ნახშირის დამუშავების ძირითადი მეთოდები და პროცესები, ასევე შედეგი და მისგან მიღებული პროდუქტები.

ნახშირის წარსული

კაცობრიობა ნახშირს, როგორც საწვავს იცნობს ძველი საბერძნეთიდან. მაგრამ, როგორც დამოუკიდებელი ინდუსტრია, ქვანახშირის მრეწველობა გამოირჩეოდა მხოლოდ მე -18 საუკუნეში. XIX საუკუნის დასაწყისში ნახშირის გამოყენება ძალიან აქტიურად დაიწყო - საწვავი ტრანსპორტისთვის, ელექტროენერგიის წარმოებაში, მეტალურგიაში, ქიმიურ მრეწველობაში, ავტომობილებსა და გემთმშენებლობაში და ა.შ. უკეთესი ნედლეული იყო საჭირო..

ნახშირის გადამუშავების მეთოდები შემუშავდა მე-20 საუკუნეში ისე, რომ მოპოვებული ნედლეულის ხარისხი უფრო მაღალი იყო. მათ ჰქონდათ უარყოფითი მხარეები, როგორიცაა პროდუქტების დაბალი მოსავლიანობა, ხისტი ჩარჩოებიპროცესის განხორციელება. მაგრამ პროცესში სხვადასხვა კატალიზატორების დანერგვით, პროდუქტის მოსავლიანობა უფრო მაღალი და შესაბამისად იაფი გახდა და პროცესის გავლა აღარ მოითხოვდა ყველა პირობის მკაცრ დაცვას.

დღეს ქვანახშირის მოპოვება და გადამუშავება არის ნაბიჯი მომავლისკენ. იგი ხორციელდება ხუთი გზით. მეთოდის არჩევანი დამოკიდებულია სასურველ საბოლოო პროდუქტზე.

პიროლიზი

ნახშირის დამუშავების ეს მეთოდი დიდი ხანია გამოიყენება. ჯერ კიდევ 90-იანი წლების ბოლოს. მე-19 საუკუნეში მათ იცოდნენ ნახშირის გაცხელება ჰაერის წვდომის გარეშე, რათა გამოიწვიონ პოლიმერული მოლეკულების განადგურება, რასაც მოჰყვა მათი ტრანსფორმაცია. თერმოქიმიური დამუშავების პროდუქტები გამოდის მყარ, თხევად და აირად მდგომარეობაში.

თანამედროვე კოკინგი (პიროლიზის სხვა სახელი) ხორციელდება 900-დან 1100 °C-მდე ტემპერატურაზე. პროცესის პროდუქტია კოქსი, რომელიც გამოიყენება მეტალურგიულ მრეწველობაში, როგორც შავი, ასევე ფერადი, ასევე ქვეპროდუქტი აირებისა და ორთქლის ნარევის სახით..

დაახლოებით 250 ქიმიკატი მოგვიანებით აღდგება მაღალი ტემპერატურის კოქსირების ნარევიდან, მათ შორის ბენზოლი, ნაფთალინი, ფენოლები, ამიაკი და ჰეტეროციკლური ნაერთები. პროცესში კატალიზატორის შეყვანამ ხელი შეუწყო კოქსის წარმოქმნას წვრილმარცვლოვანი შიდა სტრუქტურით - კომერციული კოქსის უფრო ღირებული სახეობა.

ნახევრად კოკინგი

ნახშირისგან საწვავის (თხევადი ან აირისებრი) მისაღებად გამოიყენება დაბალტემპერატურული კოქსირება 500 °C-ზე. პროცესი ასევე არ არის ინოვაციური, ის დიდი ხანია ცნობილია.ადრე მიზანი იყო მყარი საწვავის მიღება ყავისფერი ნახშირისგან, ენერგიულად უფრო ღირებული. დღეისათვის ნახშირის დამუშავების პროცესმა ნახევრად კოქსირების გზით დაჟანგვის კატალიზატორის გამოყენებით გაზარდა საბოლოო პროდუქტის გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა, შეამცირა კანცეროგენებისა და მავნე ნივთიერებების კონცენტრაცია. მიღებული ფისი გამოიყენება გამხსნელებისა და საწვავის წარმოებისთვის.

დესტრუქციული ჰიდროგენიზაცია

ნახშირის დამუშავების ეს მეთოდი მიზნად ისახავს მყარი საწვავის გადაქცევას „სინთეზურ ზეთად“400-500 °C ტემპერატურაზე და წყალბადის გავლენის ქვეშ. ასეთი დამუშავების იდეა გასული საუკუნის 20-იან წლებში გაჩნდა. 1930-იან და 1940-იან წლებში პირველი სამრეწველო საწარმოები აშენდა გერმანიასა და დიდ ბრიტანეთში, მაგრამ სსრკ-ში პროცესი ინდუსტრიული მასშტაბით მხოლოდ 1950-იან წლებში გამოიყენებოდა..

ალუმინის, მოლიბდენისა და კობალტის ნარევი გამოიყენება როგორც კატალიზატორები ნავთობის გადამუშავებაში. თავდაპირველად მას ნახშირისთვისაც იყენებდნენ, მაგრამ, როგორც გაირკვა, პროცესი შეიძლება ბევრად იაფი იყოს, ეფექტურობის დაკარგვის გარეშე, კატალიზატორად ფართოდ გავრცელებული რკინის მადნის - მაგნეტიტის, პირიტის ან პიროტიტის გამოყენებით. ასეთი შედეგის გამოთვლა ადვილი იყო, თუ იცით, რომ კატალიზი ხდება ირიბად. ქვანახშირი გადადის თხევად ფაზაში არა წყალბადის მოლეკულების მოქმედებით, არამედ წყალბადის ატომების გადაცემის გზით ორგანული გამხსნელის მოლეკულებიდან ნახშირის კომპონენტის მოლეკულებამდე. კატალიზატორი საჭიროა მხოლოდ წყალბადის ატომების ელიმინაციის დროს დაკარგული გამხსნელი თვისებების აღსადგენად.

გაზიფიკაცია

მაღალი ტემპერატურის გავლენის ქვეშ, მაგრამ ჰაერის გარემოში, სადაც არის ჟანგბადი, წყალბადი, ნახშირორჟანგი და ორთქლი, მყარი ნახშირი გადადის აირისებრ მდგომარეობაში. ეს არის მთელი პროცესის აზრი. დაახლოებით 20 ტექნოლოგიაა. ჩვენ დეტალურად არ ვისაუბრებთ თითოეულ მათგანზე, მაგრამ განვიხილავთ, როგორ შეიძლება დაგვეხმაროს კატალიზატორის დანერგვა.

ეფექტურობის გაზრდის გარდა, კატალიზატორით შესაძლებელია ტემპერატურის დაწევა სიჩქარის იმავე დონეზე შენარჩუნებისას, შესაძლებელია გაზიფიკაციის საბოლოო პროდუქტის რეგულირებაც. ყველაზე გავრცელებულია ტუტე და მიწის ტუტე ლითონები, ასევე რკინა, ნიკელი და კობალტი.

პლაზმის ქიმიური დამუშავება

ერთ-ერთი ყველაზე პერსპექტიული, რადგან თხევადი საწვავის გარდა, დამუშავების დროს მყარი და ყავისფერი ნახშირისგან მიიღება ისეთი ღირებული ნაერთები, როგორიცაა ფეროსილიციუმი, ტექნიკური სილიციუმი და სხვა სილიკონის შემცველი ნივთიერებები, რომლებიც, სხვა მეთოდებით, უბრალოდ იყო. ნაცართან ერთად გადაყრილი.

და რა ხვალ

იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენად სწრაფად იწურება დედამიწაზე ნავთობისა და გაზის საბადოები, საწვავის საკითხი მალე საკმაოდ მწვავე გახდება. და ერთ-ერთი უმარტივესი გამოსავალი იქნება ქვანახშირის მოპოვება. მეცნიერები თავიანთ კვლევით მუშაობას აწარმოებენ გადამუშავების ახალი პროცესების ძიებაში - უფრო ეფექტური, იაფი, მაგრამ ამავე დროს ეკოლოგიურად სუფთა.

მიმდინარეობს მუშაობა ასევე "სინთეზური ზეთის" მისაღებად. მაგალითად, კრასნოიარსკში გამოსცადეს მისი მიღება ნახშირისა და წყლის ნარევიდან თანაბარი პროპორციით. სინთეზი ჩატარდა ქვეშმაღალი წნევა, დამუშავება ჩატარდა მექანიკური, ელექტრომაგნიტური და კავიტაციური. ენერგიის მოხმარება დაბალია - მხოლოდ 5 კვტ ტონა ნავთობზე. ქიმიური შემადგენლობით მიღებული ფრაქცია ბუნებრივთან ახლოსაა.

ასე რომ ნუ იჩქარებთ თქვენი რკინის ცხენის გადაგდებას, იქნება რამე შესანახი. და კიდევ ერთი სასიხარულო ამბავი - ქვანახშირი ივსება, რაც იმას ნიშნავს, რომ ის დიდხანს ემსახურება კაცობრიობას.