Технические газы. Технические и чистые газы в промышленности
Газ, подаваемый в металлургический агрегат для технологического процесса: восстановления, окисления, перемешивания и др.
Смотри также:
- Газ
- ферросплавный газ
- природный газ
- попутный газ
- полукоксовый газ
- плазмообразующий газ
- первичный газ
- отопительный газ
- конвертированный газ
- конвертерный газ
- коксодоменный газ
- коксовый газ
- идеальный газ
- доменный газ
- генераторный газ
- взрывоопасный газ
- торфяной газ
- смешанный газ
- - придание развитию технологий решающее значение в общественном прогрессе...
Экология человека. Понятийно-терминологический словарь
- - газ, подаваемый в металлургический агрегат для технологического процесса: восстановления, окисления, перемешивания и др. Смотри также: - Газ - ферросплавный газ - природный газ - попутный газ - полукоксовый...
Энциклопедический словарь по металлургии
- - ТЕХНОЛО́ГИЯ, -и, ж. Совокупность производственных методов и процессов в определённой отрасли производства, а также научное описание способов производства. Т. производства. Т. волокнистых веществ...
Толковый словарь Ожегова
- - ТЕХНОЛОГИ́ЧЕСКИЙ, технологическая, технологическое. прил. к технология. Технологические пробы. Технологический институт...
Толковый словарь Ушакова
- - технологи́ческий прил. 1. соотн. с сущ. технология, связанный с ним 2. Свойственный технологии как совокупности приёмов, применяемых в каком-либо деле, мастерстве, искусстве...
Толковый словарь Ефремовой
- - ...
- - ...
Орфографический словарь-справочник
- - ...
Орфографический словарь-справочник
- - ...
Орфографический словарь-справочник
- - ...
Орфографический словарь-справочник
- - ...
Орфографический словарь-справочник
- - технолог"...
Русский орфографический словарь
- - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ая, ое. technologique adj. 1. Отн. к технологии; связанный со способами и приемами промышленной обработки материалов. Технологическая лаборатория. Технологические пробы. БАС-1...
Исторический словарь галлицизмов русского языка
- - Науко-описательный...
Словарь иностранных слов русского языка
- - ...
Формы слова
- - ...
Словарь синонимов
"технологический газ" в книгах
Технологический человек
Из книги Человек-дельфин автора Майоль ЖакТехнологический человек Частично опустошив и отравив землю и небо собственной планеты, Технологический человек приготовился покорять и разрушать море. И он сделает это, потому что, к сожалению, ничто его не остановит, разве только радикальное изменение собственного
Из книги Зворыкин автора Борисов Василий ПетровичТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ Дальнейшую судьбу выпускника реального училища определял его отец. Было решено, что Владимир будет поступать в Санкт-Петербургский технологический институт - учебное заведение, имевшее солидные традиции в подготовке инженерных кадров для
Технологический прогресс
автора Хотимский ДмитрийТехнологический прогресс Методы производства товаров постоянно совершенствуются. В результате люди тратят все меньше и меньше времени на их создание.Адам Смит (самый известный экономист всех времен) писал об этом еще 200 лет назад. Приведем соответствующую часть его
Технологический риск
Из книги Наживемся на кризисе капитализма… или Куда правильно вложить деньги автора Хотимский ДмитрийТехнологический риск Технологический прогресс приводит не только к появлению новых успешных компаний, но и к падению настоящих промышленных монстров. Eastman Kodak еще 15 лет назад была яркой звездой на инвестиционном небосклоне. Компания с вековой историей, сильнейшим
4.3. Технологический аудит
Из книги Инновационный менеджмент автора Маховикова Галина Афанасьевна4.3. Технологический аудит В любой инновационной организации проводится технологический аудит. Под аудитом (от англ. audit – проверка, ревизия) в общем смысле понимают процесс накопления и оценивания больших массивов информации, относящихся к определенной хозяйственной
Технологический процесс
Из книги Наука побеждать в инвестициях, менеджменте и маркетинге автора Шнейдер АлександрТехнологический процесс Как в старину, так и сегодня любой товар производится тем или иным методом, с помощью той или иной технологии. Технологический процесс производства развивается по объективным законам, сходным с теми, по которым прогрессируют и продукты. Очевидно,
11. Технологический детерминизм
Из книги Философия автора Лавриненко Владимир Николаевич11. Технологический детерминизм Большое распространение в XX в. получили теории, обосновывающие значение науки и техники в развитии общества. Они в той или иной мере отражают реальные тенденции и социальную роль научно-технического прогресса в современном мире.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОМБУДСМЕН
Из книги Шок будущего автора Тоффлер ЭлвинТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОМБУДСМЕН Однако нам брошен не только интеллектуальный, но и политический вызов. В дополнение к созданию новых исследовательских инструментов - новых способов понять свою среду - мы также должны создать новые политические институты, которые
Технологический аспект
Из книги Другая история войн. От палок до бомбард автора Калюжный Дмитрий ВитальевичТехнологический аспект Уральские ученые С. А. Нефедов, В. В. Запарий и Б. В. Личман в своей статье «Технологическая интерпретация новой истории России» приводят очень интересные соображения о значении новых технологий для хода истории. Мы дадим здесь краткое изложение
§ 2. Технологический прорыв
Из книги История России. XX век автора Боханов Александр Николаевич§ 2. Технологический прорыв Проблема инвестиций и форсированное развитие. В 30-е гг. перед советской экономикой встали принципиально иные задачи, чем в предшествующее десятилетие. Чтобы восстановить экономику (императив 20-х гг.), было в принципе достаточно задействовать
2.1. технологический процесс
Из книги Слесарное дело: Практическое пособие для слесаря автора Костенко Евгений Максимович2.1. технологический процесс Технологический процесс – это часть производственного процесса, непосредственно связанная с изменением формы, размеров или физических свойств материалов или полуфабрикатов до получения изделия требуемой конфигурации и качества.
Технологический процесс
Из книги Большая Советская Энциклопедия (ТЕ) автора БСЭТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ДЕТЕРМИНИЗМ
Из книги Новейший философский словарь автора Грицанов Александр АлексеевичТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ДЕТЕРМИНИЗМ - теоретико-методологическая установка в философских и социологических концепциях, исходящая из решающей роли техники и технологии в развитии социально-экономических структур. Возник в 20-х 20 в. в связи с бурными успехами в развитии науки и
Технологический детектив
Из книги Вопросы истории: UNIX, Linux, BSD и другие автора Федорчук Алексей ВикторовичТехнологический детектив Система 386BSD и её наследница FreeBSD были не единственными попытками создания BSD, свободной от проприетарного кода. Еще один вариант был реализован созданной в 1991 году фирмой BSDI (Berkeley Software Design Incorporated) – но уже как коммерческий.Фирма BSDI занялась
Технологический миф
Из книги Евроцентризм – эдипов комплекс интеллигенции автора Кара-Мурза Сергей ГеоргиевичТехнологический миф Одно из утверждений евроцентризма состоит в том, что именно западная цивилизация создала культуру (философию, право, науку и технологию), которая доминирует в мире и предопределяет жизнь человечества. В это искренне верит человек, сформированный
Углеводородные газы по происхождению можно разбить на три группы:
1. Природный газ – добывается из чисто газовых месторождений.
2. Естественный нефтяной газ или попутный газ – смесь углеводородов, выделяющихся из нефти при ее добыче.
3. Искусственный нефтяной газ – газ, получающейся при переработке нефти.
Главные составные части этих газов – метан, этан, пропан, бутаны и пентаны. В них так же содержаться небольшие примеси углекислого газа, сероводорода, воды.
Природные горючие газы известны человечеству давно. Упоминает о них в своих записках еще русский путешественник Афанасий Никитин, совершивший в XV веке путешествие в Индию. Однако, практическое использование естественных газов началось только в конце XIX века. Газы использовались как средство нагревания перегонных кубов. Тогда же начались интенсивные работы по поиску новых газовых месторождений.
Выходы газов чаще всего встречаются в нефтеносных и каменноугольных районах: Кавказ, район Нижней и Средней Волги до Урала, Северный Урал, Западная Сибирь. Но были разработаны и специальные газовые месторождения. Скопления газов были найдены в районе верхней Камы, в Саратовской области, в Сальских степях, Ставропольском и Краснодарском краях, на Каспийском побережье, в Дагестане и в других районах. На основе этих природных богатств возникла новая отрасль промышленности – газовая индустрия, включающая в себя производство специального оборудования – компрессоров, газодувок, форсунок, запорно-регулирующей аппаратуры, производство специальных высоконапорных труб большого диаметра, разработку методов и способов высококачественной сварки таких труб, проводимой зачастую в экстремальных условиях, разработку способов строительства газопроводов в сложных природных условиях.
Состав газов меняется в зависимости от местонахождения, но главным компонентом является метан СН 4 и его ближайшие гомологи, то есть предельные или насыщенные углеводороды.
Метан – бесцветный газ без запаха, плохо растворим в воде, (при 20 °С в 100 г воды растворяется 9 мл метана). Горит на воздухе голубоватым пламенем, выделяя 890,31 кДж/моль тепла. С кислородом и воздухом образует взрывчатые смеси (5,2-14% СН 4). До 700 °С метан устойчив. Выше этой температуры он начинает диссоциировать на углерод и водород. Пиролиз метана:
В природе метан встречается везде, где происходит гниение или разложение органических веществ без доступа воздуха., то есть в анаэробных условиях ()например, на дне болот). В более глубоких слоях земли – в каменноугольных пластах, вблизи нефтяных месторождений – метан может накапливаться в колоссальных количествах, собираясь в пустотах и трещинах угля и тому подобное. При разработке таких пластов метан выделяется в шахты, что может привести к взрыву.
Природный метан находит использование главным образом как дешевое и удобное топливо. Теплотворная способность метана (55252,5 кДж/кг) значительно больше, чем у бензина (43576,5 кДж/кг). Это позволяет использовать его в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Нефть
Россия обладает большими запасами нефти и газа – основными источниками углеводородов. Начало работам по изучению нефти было положено великими русскими химиками А.М. Бутлеровым и В.В. Марковниковым. Значительный вклад внесли их последователи Зайцев, Вагнер, Коновалов, Фаворский, Лебедев, Зелинский, Наметкин. Российская химическая наука в области нефтепереработки традиционно опережала всех остальных по части разработки новых технологических процессов.
Нефть – маслянистая горючая жидкость, чаще всего черного цвета. Как известно, нефть представляет собой сложную смесь очень большого числа индивидуальных веществ. Главная часть – это предельные углеводороды ряда метана (алканы, C n H 2 n +2), циклические углеводороды – насыщенные (нафтены, C n H 2 n) и ненасыщенные, в том числе ароматические углеводороды. Кроме того, в состав нефтей входит вода, гетеросоединения – кислород-, азот-, серосодержащие органические вещества. Соотношение между компонентами нефти варьируются в широком диапазоне и зависят от месторождения нефти.
Каменный уголь
Ископаемый каменный уголь – сложная смесь, состоящая из различных соединений углерода, водорода, кислорода, азота и серы. Он содержит так же минеральные вещества, состоящие из соединений кремния, кальция, алюминия, магния, железа и других металлов. Полезной частью угля является его горючая масса, минеральная часть – это балласт, представляющий интерес только как потенциальный строительный материал.
Элементарный состав и теплотворная способность горючих ископаемых приведена в таблице 7.
Таблица 7
Элементарный состав и теплотворная способность ископаемых горючих
Горючая масса – это продукт постепенного разложения растительного сырья, содержащего клетчатку. Такие процессы превращения растений в ископаемые углеродистые материалы протекали в течение длительного времени (от десятков до сотен тысяч лет) и протекают в настоящее время на дне болот, озер, в недрах земли. Разложение растительных остатков происходит без доступа воздуха (то есть в анаэробных условиях), часто при участии влаги, повышенных давлении и температуре и протекают через следующие стадии:
Образование торфа;
Образование бурого угля;
Образование мягкого каменного угля;
Образование твердого угля – антрацита.
Чем больше возраст угля, тем глубже процесс обугливания и тем больше содержание углерода в том или ином продукте. Углерод присутствует в каменных углях не в свободном виде, а в связи с другими элементами и, по-видимому, образует высокополимерные молекулы. Переход образований типа торфа или молодого бурого угля в каменные угли происходит в особых условиях, без которых молодые образования могут находиться в земле десятки тысяч лет и не дать настоящего угля. Считается, что решающим фактором в процессе превращения растительных остатков в уголь являются микробиологические процессы, которые протекают с участием особого вида грибков и бактерий, выделяющих специальные ферменты, способствующие так называемой гумификации растительных остатков. Температура и давление играют роль ускорителей этих ферментативных процессов. Биохимическая теория происхождения углей получила экспериментальное подтверждение в работах русского химика В.Е. Раковского и других исследователей, которые показали, что процесс обугливания торфа, который в естественных условиях идет несколько тысячелетий, можно осуществить за несколько месяцев, если, например, обеспечить быстрый рост и размножение специальных грибков в процессе саморазогревания торфа.
31 ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»
2 ФГБУН «Казанский научный центр РАН»
3 ФГБУН «Институт химии нефти СО РАН»
Проведен анализ потребностей промышленности в технологических газах. Указан альтернативный источник их получения на базе термохимической конверсии горючих сланцев. Рассмотрены качественные характеристики сланцев основных месторождений Поволжья и приведены основные технологии конверсии в энергоносители и материалы.
горючий сланец
газификация
теплоноситель
технологический газ
парогазовая смесь
энергоэффективность
1. Панов В.И. Повышение эффективности электроэнергетики за счет энерготехнологических схем топливоиспользования (Обзор). – М.: Информэнерго, 1975. – 61 с.
2. Блохин А.И. Зарецкий М.И., Стельмах Г.П., Фрайман Г.В. Энерготехнологическая переработка топлив твердым теплоносителем – М.: Светлый СТАН, 2005. – 336 с.
3. Urov K., Sumberg A. Characteristics of oil shales and shale-like rocks of known deposits and outcrops // Oil Shale. 1999. – Vol. 16, № 3. – 64 p.
4. Капустин М.А., Нефедов Б.К. Окись углерода и водород – перспективное исходное сырье для синтезов продуктов нефтехимии. – М.: ЦНИИТЭНЕФТЕХИМ, 1981. – 60 с.
5. Янов А.В. Оптимизация состава оборудования и рабочих параметров газификации сернистых сланцев Поволжья для использования с ПГУ: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Саратов, 2005. – 20 с.
6. Косова О.Ю. Разработка и моделирование установки для термической обработки горючих сланцев: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Саратов, 2008. – 19 с.
Потребность в топливе растет в энергетике, химической промышленности, металлургии и в других отраслях народного хозяйства. Так как рост потребности превышает рост добычи традиционных углеводородов, дефицит топлива будет нарастать, и вызывать постоянное его удорожание. Это будет способствовать широкому вовлечению в топливно-энергетический баланс низкосортных местных видов топлива и в первую очередь твердых его видов - бурых углей, горючих сланцев, торфов и пр. .
При этом современная наука предлагает новые технологические процессы и схемы, обеспечивающие существенное повышение эффективности использования основных видов природного органического топлива с одновременным значительным сокращением загрязнения окружающей среды вредными выбросами . При этом в качестве головных процессов предлагается использовать пиролиз или газификацию, получаемые в результате этого твердые, жидкие и газообразные вещества могут быть использованы как ценные продукты различного назначения в зависимости от потребностей промышленности.
В свете вышесказанного особую значимость в качестве сырья приобретают горючие сланцы. Так в Приволжском федеральном округе Государственным балансом учитываются 40 месторождений и участков горючих сланцев, расположенных в Ульяновской, Самарской, Саратовской и Оренбургской областях, с суммарным балансовым запасами кат. А + В + С 1 - 1233,236 млн т, С 2 - 2001,113 млн т, забалансовыми - 468,753 млн т.
Преобладающая часть балансовых запасов горючих сланцев округа (53,9 %) находится на 24 участках для подземной отработки в Самарской области. Несколько меньшая часть балансовых запасов горючих сланцев округа (30,5 %) учитывается на 4 участках для открытой разработки Оренбургской области, 6 участках для подземной и одном - для открытой разработки в Саратовской области (11,7 %) и на пяти участках для подземной разработки в Ульяновской области (3,9 %).
Балансовые запасы горючих сланцев пяти объектов для открытой разработки составляют 33,8 от таковых по Приволжскому федеральному округу. Остальные балансовые запасы горючих сланцев округа учитываются на 35 объектах для подземного способа отработки. Однако не только в указанных областях обнаружены горючие сланцы но и в республике Татарстан (табл. 1), республике Башкирия и др. причем все они одного геологического возраста - юрского периода.
Однако наибольший интерес представляют характеристики горючего сланца Кашпирского месторождения (табл. 2) единственного на сегодняшний день из разрабатываемых промышленно.
На рис. 1 представлена принципиальная технологическая схема процесса, а в - принцип работы.
Таблица 1
Характеристика горючих сланцев Республики Татарстан
Таблица 2
Характеристика Кашпирского горючего сланца
Рис. 1. Технологическая схема термической переработки сланца в агрегате УТТ-3000: 1 - аэрофонтанная сушилка; 2 - циклон сухого сланца; 3 - смеситель; 4 - барабанный реактор; 5 - пылевая камера; 6 - технологическая топка; 7 - байпас; 8 - циклон теплоносителя; 9 - зольный циклон; 10 - котел-утилизатор; 11 - зольный теплообменник
Основными товарными продуктами термической переработки 1 т сланца, имеющего теплоту сгорания Q н р = 8,4 МДж/кг, являются:
1) жидкое малосернистое и малозольное котельное топливо с теплотой сгорания 37,0 Мдж/кг в количестве 90 кг;
2) жидкое газотурбинное топливо с теплотой сгорания 39,0 МДж/кг в количестве 40 кг;
3) газ полукоксовый с теплотой сгорания 46,1 МДж/м3 в количестве 39,6 м3;
4) газовый бензин с теплотой сгорания 41,2 МДж/кг в количестве 7,9 кг.
При этом технологический газ отделяемый в аппарате 5 может стать альтернативой нефтяному сырью в следующих процесса: производство метанола; синтеза этиленгликоля и глецерина; каталитический синтез метана, получение этилена и этана; синтез предельных, непредельных и высших углеводородов и ряд других .
Вопросы эффективного использования топлива при комплексной его переработке с производством электрической и тепловой энергии, синтез-газа, водорода, химических продуктов всегда находились в центре внимания отечественных и зарубежных теплоэнергетиков. В проведены исследования по комплексной переработке Поволжских горючих сланцев в газогенераторах Lurgi на парокислородном и паровоздушном дутье под давлением до 2 МПа. Полученный газ в основной своей части состоит из горючих газов, смолы и газового бензина, его теплота сгорания достигает 16 МДж/м 3 . Схема парогазовой установки на продуктах газификации показана на рис. 2.
Для указанной схемы выполнена оптимизация схем и рабочих параметров газификации сернистых сланцев Поволжья для использования в ПГУ. При этом ее отличает довольно высокая экономическая эффективность (в ценах 2005 г.): ЧДД = 2082,28 млн руб., т.е. в 3,9 раза выше, чем аналогичная установка на природном газе, индекс доходности больше на 28,9 %, а срок окупаемости на полгода меньше.
Особую значимость на сегодняшний день приобретает установки для термической переработки сланца на базе трубчатых реакторов типа газовзвесь (рис. 3) . Принцип работы установки детально изложен в .
Данная установка дает возможность эффективно управлять процессом термической обработки твердого топлива и получать продукты требуемого качества. Для этого используются высокоскоростные режимы нагрева топливной газовзвеси в трубчатых реакторах и охлаждения получаемых парогазовых целевых продуктов в закалочном теплообменнике. Изменяя температурный уровень и время пребывания того и другого потоков в зоне тепловой обработки, можно влиять на состав получаемых продуктов.
Рис. 2. Принципиальная схема ПГУ с внутрицикловой газификацией горючих сланцев: ГГ - газогенератор; Ск - скруббер очистки парогазовой смеси от смоляных продуктов и водяных паров; Х - предварительный холодильник; Аб - абсорбер тонкой очистки от кислых газов; Дб-1, Дб-2 - десорбер первой и второй ступени очистки; И - испаритель водоаммиачной АбХМ; АбХ - абсорбер АбХМ; К - конденсатор АбХМ; Г - генератор АбХМ; РК - реакционная камера установки производства серы; КУs - котёл-утилизатор установки производства серы; Кs - конденсатор серы; P - разделитель жидкостей; БХО - система биохимической очистки сточных вод; ВРУ - воздухоразделительная установка; ов - охлаждающая вода; сб - сланцевый бензин
Рис. 3. Схема установки пирогазификации: 1 - корпус; 2 - решетка газораспределительная; 3 - кипящий слой; 4 - трубчатые реакторы; 5, 8 - питатели-дозаторы; 6, 9 - сепараторы; 7 - теплообменник закалочный; 10 - теплообменник зольный; 11 - топка технологическая; 12 - теплообменник «газ-воздух»; 13 - стояк
Для дозированной подачи топливных частиц в реакторные трубы может быть использован кипящий слой. Подобного типа дозаторы успешно используются для питания угольной пылью горелок крупных энергетических котлов.
Существующие и разрабатываемые способы пирогазификации позволяют превратить в горючие газы 60-70 % углерода, имеющегося в твердом топливе. Остальное количество расходуется в процессе горения для получения тепла, необходимого для осуществления эндотермических реакций газификации.
Заключение
Показана перспективная возможность замены традиционных источников углеводородов для получения технологических газов с использованием ресурса горючих сланцев. Приведены наиболее изученные схемы комплексного использования горючих сланцев для получения энергоносителей, электрической и тепловой энергии.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Татарстан в рамках научного проекта №15-48-02313 «р_поволжье_а».
Библиографическая ссылка
Мракин А.Н., Селиванов А.А., Морев А.А., Мингалеева Г.Р., Галькеева А.А., Савельев В.В. ПОЛУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ГАЗОВ ПРИ ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ КОНВЕРСИИ ГОРЮЧИХ СЛАНЦЕВ ПОВОЛЖЬЯ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 10-3. – С. 429-432;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7512 (дата обращения: 20.04.2019). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
Термин «газ» впервые употребился в XVII столетии. В обиход его ввел Ван-Гельмонт - известный ученый-голландец. С этих пор газами принято называть особые вещества, которые, находясь в стандартных условиях, способны заполнять все существующее пространство без кардинального изменения своих признаков. В этом определении и заключается основное отличие газообразных веществ от твердых и жидких.
Современные ученые определяют газ как вещество, которое характеризуется полным отсутствием связей между молекулами, а также высокой деформируемостью и текучестью. Основным достоинством газоподобных веществ является то, что они способны достаточно быстро уменьшить свой объем до минимальных размеров, что способствует удобству в транспортировке и применении.
Все газы подразделяются на технические и чистые (природные). Техническими принято называть химические вещества газообразного характера, которые человек добывает искусственным путем с целью эксплуатации для собственных нужд. Соответственно, чистыми газами считаются вещества, которые образовались естественным путем и находятся в воздухе, земле и воде. Безусловно, количество природных газов значительно превышает запасы технических, созданных химическим способом.
Основные промышленные газы
Водород - это газ, основными свойствами которого являются относительная легкость, высокая теплопроводность, отсутствие токсичности, запаха и цвета. Как чистый, так и технический водород активно используется учеными в процессе проведения различных опытов; значительное распространение он также получил в таких отраслях промышленности, как химическая и металлургическая; популярен он и в сфере электроники и медицины.
Кислород , также как и водород, не имеет цвета, вкуса и запаха. Этот газ является источником жизни на Земле, поскольку принимает активное участие в процессах горения, дыхания и гниения. Он практически не растворяется в воде и спиртовом растворе. При максимальном охлаждении вещество изначально приобретает насыщенный голубой цвет и становится подвижным, а затем полностью замерзает. Кислород популярен в пищевой, химической и металлургической промышленности, а также в медицине и сельском хозяйстве. Незаменим он будет и при производстве горючих веществ для заправки ракет.
Углекислота - это вещество газообразного характера, не имеющее цвета и запаха, превращающееся в жидкость при высоком давлении и способное в больших количествах вызвать удушение. Наибольшую популярность углекислота приобрела в пищевой промышленности, также активно употребляется в металлургической, строительной, экологической и горнодобывающей отраслях народного хозяйства.
Азот - бесцветное, негорючее и нетоксичное вещество, которое легче воздуха. Чистый азот получают с помощью максимального охлаждения воздуха, а технический - в результате перегонки жидкого воздуха. Этот газ применяется практически во всех отраслях промышленности (горная, нефтедобывающая, машиностроительная, пищевая), поскольку совершенно безопасен в эксплуатации.
Гелий - одноатомный газ, не вступающий в реакции с остальными химическими элементами. Это наиболее легкий и наиболее инертный газ. Свое применение гелий нашел в изготовлении наружной рекламы, приборостроении, газовой хроматографии и ядерной энергетике.
Ацетилен - достаточно опасный в использовании газ, имеющий особый, только ему свойственный запах. Эксплуатируется гелий в газовой сварке, в процессе изготовления различных лекарственных средств, а также при выпуске ПВХ (поливинилхлорида). Применяется этот газ с максимальным соблюдением правил техники безопасности, поскольку при неосторожном обращении способен спровоцировать пожар.
Криптон - достаточно плотное газообразное вещество с низкой теплопроводностью, получаемое в процессе разделения воздуха. Этот газ активно применяется в медицине и ядерной промышленности. Пользуется популярностью криптон и в роли заполнителя стеклопакетов при производстве металлопластиковых окон.
Ксенон - благородный газ, который возникает при разделении воздуха на углекислый газ и кислород. Необходим этот газ при изготовлении лазеров, горючего для ракет, а также средств для обезболивания и наркоза.
Перспективное развитие крупнейших отраслей промышленности невозможно без ценнейшего сырья и энергоносителя высокого качества - природного газа. Его использование не только автоматизирует многие технологические процессы, но и значительно улучшает бытовые условия населения.
Что такое природный газ?
Не существует единой химической формулы природного газа - в каждом месторождении он имеет состав с различным соотношением входящих в него компонентов.
Природный газ - это смесь углеводородов, большую часть которых составляет метан. Остальными компонентами являются: бутан, пропан, этан, водород, сероводород, гелий, азот, диоксид углерода.
Природный газ не имеет цвета и запаха, его наличие в воздухе невозможно определить без помощи специальных приборов. Знакомый каждому человеку запах придаётся газу искусственным путём (одоризацией). Благодаря этому процессу имеется возможность ощущать присутствие газа в воздухе и предотвращать опасные для жизни ситуации.
Происхождение
Относительно происхождения газа не существует единой теории, учёные придерживаются двух версий:
- Когда-то на месте материков был океан. Погибая, живые организмы скапливались в пространстве, в котором не было воздуха и бактерий, запускающих процесс разложения. Благодаря геологическим движениям накопленные массы погружались всё глубже в недра Земли, где под воздействием высокого давления и температуры вступали в химические реакции с водородом, образовывая углеводороды.
- Динамика Земли способствует поднятию углеводородов, находящихся на огромной глубине, там, где меньший уровень давления. В результате этого образуются газовые или нефтяные месторождения.
Добыча
Вопреки распространённому мнению, природный газ может находиться под землёй не только в пустотах, извлечение из которых не требует значительных материальных и энергозатрат. Зачастую он концентрируется внутри горных пород с настолько мелкой пористой структурой, что человеческим глазом её не увидеть. Глубина залежей может быть небольшой, но иногда достигает нескольких километров.
Процесс включает в себя несколько стадий:
- в результате проведения которых точно определяются места залежей.
- Бурение добывающих скважин. Осуществляется на всей территории месторождения, что важно для равномерного уменьшения давления газа в пласте. Максимальная глубина скважин составляет 12 км.
- Добыча. Процесс осуществляется благодаря разному уровню давления в газоносном пласте и земной поверхности. По скважинам газ стремится наружу - туда, где давление меньше, сразу попадая в систему сбора. Кроме того, осуществляется добыча попутного газа, являющегося сопутствующим продуктом при добыче нефти. Он также представляет ценность для многих отраслей промышленности.
- Подготовка к транспортировке. Добытый газ содержит многочисленные примеси. Если их количество несущественно, газ транспортируется с помощью танкеров или трубопровода на завод для последующей переработки. От значительного количества примесей природный газ очищается на установках комплексной подготовки, которые строятся рядом с месторождением.
Зачем нужна переработка природного газа
Образование природного газа приходится на период формирования слоёв пористых пород, содержащих нефть, и угольных пластов. Помимо компонентов, важных для нужд промышленности, он содержит примеси, затрудняющие процесс транспортировки и использования конечными потребителями.
Сразу после добычи газ на установках комплексной подготовки осушается, в ходе чего из него извлекаются пары воды и серы. Дальнейшая переработка природного и попутного газа осуществляется на химических и газоперерабатывающих заводах.
Основной принцип работы заводов по переработке
Главная задача предприятия, занимающегося переработкой природного газа, - максимально возможное извлечение всех компонентов ископаемого и доведение их до товарного состояния. При этом не должен наноситься вред окружающей среде и земным недрам, а финансовые затраты необходимо сводить к минимуму.
Благодаря выполнению всех аспектов этого правила, продукты переработки природного газа считаются высококачественными и экономичными.
Способы переработки
Существуют следующие способы переработки газа:
- физико-энергетические;
- химико-каталитические;
- термохимические.
Физико-энергетические методы применяются для сжатия газа и разделения его на составляющие с помощью охлаждающих или нагревательных установок. Данная технология переработки природного газа чаще всего используется непосредственно на месторождениях.
Изначально процесс сжатия и разделения осуществлялся при помощи компрессоров. На сегодняшний день успешно применяется менее затратное в финансовом плане оборудование - эжекторы и нефтяные насосы.
Химико-каталитический способ переработки природного газа подразумевает превращение метана в синтез-газ для его последующей переработки. Это возможно сделать тремя способами: паровой или углекислотной конверсией, парциальным окислением.
Зачастую используется метод парциального окисления метана. Это обусловлено удобством проведения процесса в автотермическом режиме (когда при неполном окислении углеводородов сырьё нагревается благодаря тепловыделению), скоростью реакции и отсутствием необходимости использования катализатора (как при паровой и углекислотной конверсии).
Полученный синтез-газ в дальнейшем не подвергается процессу разделения на составляющие.
Термохимические способы подразумевают термическое воздействие на природный газ, в результате чего образуются непредельные углеводороды (например, этилен, пропилен). Осуществление процесса возможно только при очень высоких температурах (около 11 тыс. градусов Цельсия) и давлении в несколько атмосфер.
Продукты переработки
У многих людей слово «газ» ассоциируется с топливом и газовой плитой. На самом же деле применение его составляющих более обширно:
- гелий - ценное сырьё, используемое в высоких технологиях, например при изготовлении медицинского оборудования и магнитных подушек для длительных поездок в общественном транспорте, при конструировании ядерных реакторов и космических спутников;
- формальдегид, один из производных метана, - сырьё, играющее большую роль в производстве фенопластов (тормозные накладки, бильярдные шары) и смол, являющихся важным компонентом строительных конструкционных материалов (фанера, ДВП), лакокрасочных и теплоизоляционных изделий;
- аммиак - используется в фармацевтической (водный раствор), сельскохозяйственной (удобрения) и пищевой (усилитель вкусовых свойств) отраслях промышленности;
- этан - сырьё, из которого производят полиэтилен;
- уксусная кислота - широко применяется в текстильной промышленности;
- метанол - топливо для автотранспорта.
Добыча и переработка природного газа - процессы, благодаря которым эффективно развиваются важнейшие отрасли промышленности. Конечному потребителю газ поступает после тщательной обработки, его применение значительно улучшает условия быта.