Ածուխ - վերամշակում երեկ, այսօր և վաղը

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Մի անգամ Մենդելեևն ասաց, որ նավթով խեղդվելը նման է թղթադրամներ վառարանի մեջ գցելուն: Նույնը կարելի է ասել ածուխի մասին։ Վերամշակումը նվազեցնում է շրջակա միջավայրի բեռը և գործնականում վերացնում է ածուխից ծծումբ պարունակող վնասակար կեղտերը: Դիտարկենք ածխի վերամշակման հիմնական մեթոդներն ու գործընթացները, ինչպես նաև արդյունքն ու դրանից ստացված արտադրանքը։

Ածուխի անցյալ

Մարդկությունը ածուխին որպես վառելիքի ծանոթ է եղել Հին Հունաստանից: Բայց որպես ինքնուրույն արդյունաբերություն՝ ածխի արդյունաբերությունը աչքի է ընկել միայն 18-րդ դարում։ 19-րդ դարի սկզբին ածուխը սկսեց շատ ակտիվ օգտագործել՝ վառելանյութ տրանսպորտի, էլեկտրաէներգիայի արտադրության, մետաղագործության, քիմիական արդյունաբերության, ավտոմոբիլաշինության և նավաշինության համար և այլն։ Ավելի լավ հումք էր պահանջվում։

Ածուխի վերամշակման մեթոդները մշակվել են 20-րդ դարում, որպեսզի արդյունահանվող հումքի որակն ավելի բարձր լինի։ Նրանք ունեին թերություններ, ինչպիսիք են արտադրանքի ցածր եկամտաբերությունը, կոշտ շրջանակներըգործընթացի իրականացում։ Բայց գործընթացում զանազան կատալիզատորների ներմուծմամբ արտադրանքի բերքատվությունը դարձավ ավելի բարձր, հետևաբար՝ ավելի էժան, և գործընթացի անցումն այլևս չէր պահանջում բոլոր պայմանների խստիվ պահպանումը։

Այսօր ածխի արդյունահանումն ու վերամշակումը քայլ է դեպի ապագա: Այն իրականացվում է հինգ եղանակով. Մեթոդի ընտրությունը կախված է ցանկալի վերջնական արտադրանքից:

Պիրոլիզ

Ածխի վերամշակման այս մեթոդը կիրառվում է երկար ժամանակ։ Դեռ 90-ականների վերջին։ 19-րդ դարում նրանք գիտեին, թե ինչպես տաքացնել ածուխը առանց օդի հասանելիության՝ առաջացնելով պոլիմերների մոլեկուլների ոչնչացում, որին հաջորդում է դրանց փոխակերպումը: Ջերմաքիմիական վերամշակման արտադրանքը լինում է պինդ, հեղուկ և գազային վիճակում։

Ժամանակակից կոքսինգը (պիրոլիզի մեկ այլ անվանում) իրականացվում է 900-ից 1100 °C ջերմաստիճանում: Գործընթացի արտադրանքը կոքսն է, որն օգտագործվում է մետալուրգիական արդյունաբերության մեջ՝ ինչպես գունավոր, այնպես էլ գունավոր, ինչպես նաև գազերի և գոլորշիների խառնուրդի տեսքով կողմնակի արտադրանք։

Մոտ 250 քիմիական նյութեր հետագայում վերականգնվում են բարձր ջերմաստիճանի կոքսինգի խառնուրդից, ներառյալ բենզոլը, նաֆթալինը, ֆենոլները, ամոնիակը և հետերոցիկլիկ միացությունները: Կատալիզատորի ներմուծումը գործընթացին նպաստեց նուրբ ներքին կառուցվածքով կոքսի ձևավորմանը՝ առևտրային կոքսի ավելի արժեքավոր տեսակ։

Կիսակոքսում

Ածուխից վերամշակման միջոցով վառելիք (հեղուկ կամ գազային) ստանալու համար օգտագործվում է 500 °C ցածր ջերմաստիճանի կոքսավորում։ Գործընթացը նույնպես նորարարական չէ, այն հայտնի է վաղուց։Նախկինում նպատակն էր պինդ վառելիք ստանալ շագանակագույն ածխից, որն ավելի արժեքավոր է էներգետիկ առումով: Այսօր ածխի վերամշակման գործընթացը օքսիդացման կատալիզատորի օգտագործմամբ կիսակոքսինգով բարձրացրել է վերջնական արտադրանքի շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը, նվազեցրել է քաղցկեղածինների և վնասակար նյութերի կոնցենտրացիան: Ստացված խեժն օգտագործվում է լուծիչներ և վառելիք արտադրելու համար։

Քայքայիչ հիդրոգենացում

Ածուխի վերամշակման այս մեթոդն ուղղված է պինդ վառելիքը «սինթետիկ յուղի» վերածելուն 400-500 °C ջերմաստիճանում և ջրածնի ազդեցության տակ։ Նման մշակման գաղափարն առաջացել է անցյալ դարի 20-ական թվականներին։ 1930-1940-ական թվականներին Գերմանիայում և Մեծ Բրիտանիայում կառուցվեցին առաջին արդյունաբերական ձեռնարկությունները, սակայն ԽՍՀՄ-ում այդ գործընթացը արդյունաբերական մասշտաբով կիրառվեց միայն 1950-ականներին։

Ալյումինի, մոլիբդենի և կոբալտի խառնուրդն օգտագործվում է որպես կատալիզատոր նավթի վերամշակման մեջ: Սկզբում այն օգտագործվում էր նաև ածխի համար, սակայն, ինչպես պարզվեց, գործընթացը կարելի է շատ ավելի էժանացնել՝ առանց արդյունավետության կորստի՝ որպես կատալիզատոր օգտագործելով լայնորեն տարածված երկաթի հանքաքարը՝ մագնետիտը, պիրիտը կամ պիրհոտիտը։ Նման արդյունքը հեշտ էր հաշվարկել, եթե գիտեք, որ կատալիզը տեղի է ունենում անուղղակիորեն։ Ածուխը հեղուկ փուլ է անցնում ոչ թե ջրածնի մոլեկուլների ազդեցությամբ, այլ օրգանական լուծիչի մոլեկուլներից ջրածնի ատոմների փոխանցման միջոցով ածխի բաղադրիչի մոլեկուլներին։ Կատալիզատորն անհրաժեշտ է միայն ջրածնի ատոմների վերացման ժամանակ կորցրած լուծիչի հատկությունները վերականգնելու համար։

Գազաֆիկացում

Բարձր ջերմաստիճանների ազդեցության տակ, բայց օդային միջավայրում, որտեղ առկա են թթվածին, ջրածին, ածխաթթու գազ և գոլորշի, պինդ ածուխն անցնում է գազային վիճակի։ Սա է գործընթացի ողջ իմաստը: Կան մոտ 20 տեխնոլոգիաներ։ Մենք մանրամասնորեն չենք անդրադառնա դրանցից յուրաքանչյուրի վրա, բայց հաշվի առնենք, թե ինչպես կարող է օգնել կատալիզատորի ներդրումը:

Բացի արդյունավետության բարձրացումից, կատալիզատորով հնարավոր է դառնում իջեցնել ջերմաստիճանը՝ միաժամանակ պահպանելով արագությունը նույն մակարդակի վրա, հնարավոր է նաև կարգավորել գազիֆիկացման վերջնական արդյունքը։ Առավել տարածված են ալկալային և հողալկալիական մետաղները, ինչպես նաև երկաթը, նիկելը և կոբալտը։

Պլազմայի քիմիական մշակում

Ամենահեռանկարայիններից մեկը, քանի որ բացի հեղուկ վառելիքից, վերամշակման ընթացքում կարծր և շագանակագույն ածխից արդյունահանվում են այնպիսի արժեքավոր միացություններ, ինչպիսիք են ֆերոսիլիկոնը, տեխնիկական սիլիցիումը և սիլիցիում պարունակող այլ նյութեր, որոնք, այլ մեթոդներով, պարզապես դեն նետված մոխրի հետ։

Իսկ ինչ վաղը

Հաշվի առնելով, թե որքան արագ են սպառվում նավթի և գազի հանքավայրերը երկրի վրա, վառելիքի հարցը շուտով բավականին սուր կդառնա: Իսկ ամենապարզ լուծումներից մեկը կլինի ածխի արդյունահանումը: Գիտնականներն իրենց հետազոտական աշխատանքն են իրականացնում՝ փնտրելով վերամշակման նոր գործընթացներ՝ ավելի արդյունավետ, էժան, բայց միևնույն ժամանակ էկոլոգիապես մաքուր:

Աշխատանքներ են տարվում նաև «սինթետիկ յուղ» ստանալու ուղղությամբ։ Կրասնոյարսկում, օրինակ, փորձարկվել է այն ածուխի և ջրի խառնուրդից հավասար համամասնությամբ ստանալու համար։ Սինթեզ է իրականացվել տակբարձր ճնշում, բուժումն իրականացվել է մեխանիկական, էլեկտրամագնիսական և կավիտացիոն եղանակով։ Էներգիայի սպառումը ցածր է՝ ընդամենը 5 կՎտ մեկ տոննա նավթի համար։ Քիմիական բաղադրությամբ ստացված մասնիկը մոտ է բնականին։

Ուրեմն մի շտապեք տնօրինել ձեր երկաթե ձին, կերակրելու բան կլինի: Եվ ևս մեկ լավ նորություն՝ ածուխը համալրվել է, ինչը նշանակում է, որ այն դեռ երկար կծառայի մարդկությանը։