Mafuta ya gesi: maelezo, sifa, mbinu za uzalishaji, matumizi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-02 14:03

Mafuta ya gesi yamejulikana tangu katikati ya karne ya 19. Wakati huo ndipo mhandisi maarufu Lenoir aliunda injini yake ya kwanza ya mwako wa ndani wa gesi. Kifaa hiki kilikuwa cha zamani na kilifanya kazi bila mgandamizo wa awali wa chumba cha mwako. Injini za kisasa hazifanani nayo. Leo, matumizi ya mafuta ya gesi sio tu kwa magari. Aina hii ya mafuta ya rafiki wa mazingira, nafuu na ya bei nafuu inashinda kikamilifu niches mpya zaidi na inatumika kikamilifu katika sekta zote za uchumi wa kitaifa. Makala hii inatoa maelezo, sifa za mafuta. Kwa maneno ya jumla, inaeleza jinsi yanavyozalishwa na kutumiwa.

Maelezo ya jumla

Mafuta ya gesi ni dutu inayoweza kuwaka sana. Mali hii ya ubora na muhimu hutumiwa katika matawi mbalimbali ya sayansi nateknolojia. Kwa mfano, idadi ya watu na sekta inazidi kutumia boilers ya mafuta ya gesi. Katika mafuta haya, oksidi (dioksidi) za kaboni, mvuke wa dioksidi kaboni, pamoja na vipengele kama vile nitrojeni, hidrojeni, oksijeni na uchafu mwingine unaweza kuwepo kwa kiasi kikubwa. Vifaa vya kisasa vinavyofanya kazi kwenye mafuta ya gesi ni nyeti sana kwa utungaji wa kemikali wa gesi ya kazi. Ikiwa haifikii viwango vilivyopendekezwa na mtengenezaji, basi kuna uwezekano mkubwa kuwa kifaa kitashindwa na ukarabati wa gharama utahitajika.

Dutu zote zinazounda gesi zinaweza kugawanywa kuwa zinazoweza kuwaka na zisizoweza kuwaka. Ya kwanza, pamoja na methane, ni ethane, propane na butane. Vilipuzi na, ipasavyo, vinavyoweza kuwaka ni monoksidi kaboni na hidrojeni. Hydrojeni ni hatari sana. Ni kwa sababu hii kwamba haipendekezi kuihifadhi kwenye mitungi ya gesi. Suluhisho bora ni kununua jenereta ya hidrojeni. Kifaa hiki hutoa hidrojeni kutoka kwa maji yaliyosafishwa kama inahitajika. Hivyo, tishio la kulipuka kwa kiasi kikubwa cha gesi huondolewa.

Jimbo ni hodhi katika biashara ya jumla ya mafuta ya kioevu na gesi. Hii inaonyesha umuhimu wa kimkakati wa aina hii ya malighafi.

Uainishaji wa mafuta kulingana na asili

Kama kioevu, mafuta ya gesi yanaweza kuchimbwa kama madini, au yanaweza kuzalishwa katika hali ya bandia. Katika kesi ya kwanza, mafuta kama hayo huitwa asili, na katika pili -bandia.

Wataalamu wamerekodi tofauti katika muundo wa mafuta ya kioevu na gesi inayotolewa kutoka maeneo tofauti. Kutokana na tofauti katika utungaji wa kemikali, pia kuna tofauti kidogo katika kiasi cha joto iliyotolewa wakati wa mwako. Mafuta ya gesi asilia ni karibu kabisa (95-99%, kulingana na uwanja) yanajumuisha kinachojulikana kama methane (fomula ya kemikali - CH_{4). Mafuta haya yanaitwa gesi asilia. Na hii ni chanzo cha gharama nafuu cha nishati leo. Ni kwa sababu hii kwamba aina hii ya rasilimali za nishati hutumiwa kikamilifu katika sekta zote za uchumi wa taifa. Hata hivyo, faida zote zimefunikwa na kiwango cha chini cha usalama wa vifaa vinavyofanya kazi kwenye mafuta ya gesi. Habari za kutatanisha huonekana mara kwa mara kwenye vyombo vya habari kuhusu ajali na vifo vya binadamu kutokana na ukiukaji wa sheria za uendeshaji wa mitambo ya gesi.}

Nishati za gesi bandia ni pamoja na vitu vinavyopatikana kutokana na uchakataji wa kuni ngumu au kioevu. Aina zake za kawaida na maarufu ni gesi za kupasuka za coke. Taa, maji na mafuta yaliyochanganywa yanaweza pia kujumuishwa katika kikundi hiki. Kulingana na muundo wa kemikali wa gesi fulani, kiwango cha joto kilichotolewa wakati wa mwako kinatofautiana kwa aina mbalimbali. Dutu kama hizo hulipuka sana. Kwa sababu hii, wanapendekezwa kuchanganywa na gesi asilia kabla ya mwako. Kipimo hiki huongeza usalama wa uendeshaji wa vifaa vinavyofanya kazi kwenye mafuta ya gesi kwa amri ya ukubwa. Udanganyifu huu unafanywa kwa misingi iliyo na vifaa maalum. Kisha vilegesi hutolewa kwa mtumiaji wa mwisho katika mitungi au vinginevyo. Lakini pamoja na ukweli kwamba mchanganyiko huo ni hatari kidogo, bado unahitaji kushughulikiwa kwa uangalifu mkubwa, kwa kufuata sheria na kanuni zote za kufanya kazi na vyombo vya shinikizo na kanuni za usalama. Na hii sio hatari pekee. Dutu hii ni sumu na kwa kuvuta pumzi kunaweza kusababisha madhara makubwa na hata kifo.

Uainishaji wa mafuta kulingana na kusudi

Mafuta katika umbo la gesi hutumika katika usakinishaji wa mafuta na injini za mwako wa ndani. Ipasavyo, kwa msingi huu, inaweza kugawanywa katika mafuta ya injini na mafuta ya tanuru ya boiler.

Gesi asilia hutumiwa kama mafuta ya boiler na tanuru. Katika hali nadra, mafuta ya bandia hutumiwa. Aina hiyo hiyo ya mafuta, yenye viambajengo vingine, pia hutumika kujaza mafuta kwenye magari.

Maelezo ya gesi asilia

Ni vigumu kukadiria umuhimu wa madini haya kwa uchumi wa jimbo letu na maendeleo ya kiuchumi ya dunia kwa ujumla. Magari mengi, boilers ya mafuta ya gesi, mitambo ya nguvu na mitambo ya joto na nguvu ya pamoja hutumia. Kulingana na makadirio ya bei za mafuta ya bluu (kama gesi asilia inavyoitwa wakati mwingine), bajeti za serikali hupangwa.

Zaidi ya 90% ya gesi hii inajumuisha molekuli za methane (CH_{4). Mbali na methane, gesi asilia pia ina butane na propane, nitrojeni, dioksidi kaboni, mvuke wa maji na uchafu mwingine (zinachukuliwa kuwa hatari). KATIKAKwa kiasi kidogo, gesi asilia pia ina gesi za inert (heliamu na wengine). Inaaminika kuwa mwisho huo una athari ya manufaa kwa mashine, vifaa na taratibu zinazofanya kazi kwenye gesi, na pia kuboresha fizikia ya michakato ya mwako wa mafuta. Ufaafu wa mafuta kwa matumizi, ubora wake unakadiriwa na asilimia ya vijenzi vya hidrokaboni.}

Gesi asilia si tu mafuta ya thamani, bali pia ni malighafi kwa idadi ya viwanda. Kwa hiyo, kutoka kwa methane inayo, mimea kubwa ya kemikali huzalisha hidrojeni. Ili mmenyuko huu ufanyike, lazima iwe oxidized. Mbali na hidrojeni, asetilini hutolewa kutoka humo. Kulingana na vitu hivi, kila aina ya aldehydes, pombe ya methyl (dutu yenye sumu sana na hatari), amonia, acetone, asidi asetiki, na kadhalika huzalishwa. Walakini, ukweli unabaki kuwa eneo kuu la matumizi ya gesi asilia ni mwako wa mafuta ya gesi kwa madhumuni ya mifumo mbali mbali ya kuendesha (injini za gari) na vifaa vya boiler.

Sifa za kimsingi za gesi

Gesi zote (sio mafuta pekee) zimeunganishwa kwa faharasa ndogo ya msongamano. Kwa gesi asilia inayozingatiwa na analogues zake za bandia, thamani yake huhifadhiwa katika eneo la kilo 0.8 kwa kila mita ya ujazo. Msongamano wa mafuta ya gesi iliyoyeyuka ni juu kidogo na ni takriban kilo 2.3 kwa kila mita ya ujazo.

Gesi mara nyingi ni vitu vyenye sumu. Sumu huongezeka kadri maudhui ya oksidi za kaboni yanavyoongezeka namisombo ya sulfuri na hidrojeni katika gesi. Ikiwa na maudhui ya asilimia moja au zaidi ya gesi hatari zilizoelezwa katika angahewa, mtu atavuta kipimo cha sumu cha dutu yenye sumu ndani ya dakika tatu.

Gesi husika ni mlipuko. Aidha, kwa ongezeko la asilimia ya monoxide ya kaboni na hidrojeni, hatari ya kupasuka huongezeka. Kipengele cha kuvutia: wakati maudhui ya dutu hizi ni zaidi ya 74%, uwezekano wa mlipuko wa gesi ni karibu sifuri.

Sifa kuu za mafuta

Katika uchanganuzi linganishi wa aina fulani ya mafuta, wataalam hufanya kazi na dhana zifuatazo: unyevu wa mafuta, maudhui ya salfa, majivu (mabaki), thamani ya kaloriki na pato la joto.

Uwezo wa kupasha joto hurejelea halijoto ya kutosha kwa mchakato wa mwako na kiwango cha chini cha oksijeni. Wakati huo huo, hakuna hewa au mchanganyiko unaoweza kuwaka unaopashwa joto.

Mabaki thabiti kutoka sehemu ya mwako huitwa majivu. Hawezi tena kuchoma. Slag ni majivu sawa, tu baada ya kuyeyuka. Uundaji wa dutu hii huathiri vibaya uendeshaji wa mfumo mzima, hufunga vifaa vya mafuta. Kwa hiyo, kiashiria hiki ni muhimu kuzingatia wakati wa kazi ya kubuni.

Kiashiria muhimu ni unyevu. Inathiri vibaya sifa za mafuta. Uwepo wake husababisha ongezeko la kiasi cha kutolea nje, kupungua kwa ufanisi wa usakinishaji.

Bidhaa za mwako za salfa na misombo yake husababisha na kuamilisha michakato ya kutu kwenye nyusosehemu za chuma za injini na mifumo ya kutolea nje. Aidha, wana athari mbaya kwa mazingira na afya ya binadamu. Kwa hivyo, kiashirio hiki pia ni muhimu sana kuzingatia.

Thamani ya kaloriki ni sifa muhimu sana. Inazingatiwa katika hesabu na muundo wa vifaa na inakuwezesha kuamua matumizi ya mafuta. Thamani hii imedhamiriwa kwa majaribio. Kwa madhumuni haya, calorimeter maalum hutumiwa. Kiasi kinachojulikana (molekuli) cha mafuta kinachomwa na mabadiliko katika joto la maji ya calorimeter ni kumbukumbu. Kisha inatosha kubadilisha maelezo yaliyopatikana kwenye fomula na kuhesabu joto la mwako.

Gesi husika

Iwapo gesi asilia itatolewa kwenye visima, gesi husika ni zao la uzalishaji wa mafuta. Yaliyomo ya methane katika gesi kama hiyo ni kidogo kuliko katika gesi asilia ya asili. Hata hivyo, mwako wa mafuta ya gesi hutoa joto linalolingana.

Gesi kwa bidhaa (inayohusishwa) pia huzalishwa na mitambo ya metallurgiska. Katika biashara hizi, mafuta hutolewa kwenye tanuu. Hizi ni kinachojulikana kama tanuri ya coke na gesi za tanuru ya mlipuko. Kama sheria, gesi hizi huchomwa kwenye tovuti (kulishwa kwa tanuru au kituo cha boiler). Bidhaa ndogo kama hiyo hutolewa katika migodi mirefu, ambayo mara nyingi husababisha maafa.

Uzalishaji wa gesi kwa kunereka kavu

Gesi Bandia hupatikana kwa usindikaji wa ziada wa mafuta ngumu (kioevu). Kwa njia hii, kinachojulikana kama gesi ya mzalishaji na gesi kavu ya kunereka inaweza kupatikana.

Inapokaukamafuta ya kunereka hutengana chini ya ushawishi wa joto la juu. Katika kesi hiyo, ni muhimu kuwatenga upatikanaji wa wakala wa oxidizing (hewa). Baada ya mfululizo wa hatua, mafuta ya awali hutengana katika gesi yake mwenyewe, misombo ya lami na coke. Muundo kamili wa bidhaa zinazoundwa hutegemea muundo wa awali wa mafuta na hali ya mchakato (haswa juu ya hali ya joto).

Mchakato wa kunereka, ambao hufanyika kwa joto la juu (katika eneo la nyuzi joto 1000 - 1100), huitwa coking. Bidhaa za mtengano katika kesi hii ni gesi halisi (coke) na coke. Msongamano na joto la mwako wa gesi inayotokana ni duni (kilo 0.5 kwa mita ya ujazo na kilojuli 16,000 kwa mita ya ujazo, kwa mtiririko huo). Tani moja ya makaa ya mawe wakati wa matibabu haya inabadilishwa kuwa mita za ujazo 350 za gesi. Kiashiria hiki kinaweza kutofautiana na inategemea hali ya mchakato na muundo wa kemikali na asili ya malisho (makaa ya mawe).

Pia kuna kunereka kwa halijoto ya chini. Inajumuisha usindikaji wa mafuta imara na joto katika eneo la nyuzi 500 Celsius. Kwa njia hii, kiwango cha chini cha gesi huundwa (si zaidi ya mita za ujazo 30 kwa tani ya malighafi). Bidhaa kuu katika kesi hii ni resin, ambayo hutumiwa zaidi katika utengenezaji wa mafuta ya gari na mafuta.

Kupata gesi kupitia upakaji gesi wa mafuta magumu

Mojawapo ya mbinu za kawaida za kupata nishati ya gesi ni ile inayoitwa uwekaji gesi. Inajumuisha matibabu ya kemikali-mafuta ya mafuta imara (athari ya pamoja ya joto la juuna matibabu ya kemikali). Atomi za kaboni zilizo katika mafuta imara huingiliana na kuguswa na maji na mvuke, na kutengeneza gesi (mafuta). Wakati wa mchakato wa gasification, kunereka kavu pia hutokea. Jenereta ya gesi ni kifaa cha gesi ya mafuta imara (hasa makaa ya mawe). Kifaa hiki kinazalisha vitu vifuatavyo: methane, hidrojeni na monoxide ya kaboni. Mbali na gesi zinazotoa sauti, vitu visivyoweza kuwaka pia hutolewa (kaboni dioksidi, oksijeni yenye nitrojeni na mvuke wa maji).

Miundo ya jenereta za gesi - aina kubwa. Mpango na orodha ya nodi hutegemea hasa aina ya malisho. Kwa ujumla, ni silinda yenye kuta za chuma. Ina fursa za uingizaji hewa (uingizaji hewa) na kwa ajili ya kuondoka kwa gesi inayozalishwa. Ugavi wa hewa unalazimishwa, kwa kutumia mashabiki wenye nguvu. Muundo lazima utoe hatch kwa operator. Mafuta hupakiwa kupitia paa. Kwa hivyo, kwa nje, kitengo hiki kwa uchungu kinafanana na "jiko la potbelly" linalojulikana. Hata hivyo, kuna tofauti moja - kutokuwepo kwa bomba la moshi.

Jenereta ya gesi ni msingi tu wa usakinishaji mzima, msingi, kwa kusema. Ukiangalia michoro ya vifaa hivyo, inakuwa wazi kwamba vipengele vingine vyote na vifaa vimeundwa ili kuleta gesi kwa hali ya kawaida (kusafisha, baridi, na kadhalika).

Faida za kutumia na kutumia gesi

Muundo wa mafuta ya gesi huiruhusu kutumika ipasavyo kama mbadala wa petroli asilia, mafuta ya mafuta nadizeli. Akiba ya mafuta imepungua. Kulingana na wataalamu, itaendelea kwa miongo kadhaa. Kuna hifadhi nyingi zaidi za gesi. Kwa hivyo, kuanzishwa kikamilifu na matumizi ya vifaa vya gesi katika sekta zote za uchumi wa taifa, ikiwa haitatatua, basi angalau kuahirisha tatizo kubwa la uhaba wa malighafi ya hidrokaboni.

Faida ya pili na muhimu sana ni usafi wa jamaa wa bidhaa za mwako wa gesi ikilinganishwa na moshi wa injini ya petroli. Kwa maneno mengine, mashine na mitambo inayofanya kazi kwenye mafuta ya gesi ni rafiki wa mazingira zaidi na haichafui mazingira sana. Katika maeneo ya miji mikubwa na miji mikubwa, shida hii ni ya papo hapo. Kwa hivyo, mamlaka inajitahidi kuhamisha kundi zima la usafiri wa umma mijini kwa viwango vipya vya mazingira.

Faida ya tatu ni uwezo wa kurekebisha injini kwa mahitaji na mapendeleo ya kibinafsi kwa kurekebisha muundo wa mchanganyiko. Katika siku zijazo, hii itakuruhusu kutolipa pesa zaidi ya ziada.

Faida ya nne ni kuongeza maisha ya manufaa ya injini na kuongeza muda kati ya mabadiliko kamili ya mafuta ya injini. Baada ya yote, gesi, tofauti na bidhaa za petroli, haiondoi mafuta (mafuta) kutoka kwenye nyuso za sehemu za kusugua za utaratibu (injini).

Tano - mchanganyiko wa gesi una uwezo mkubwa zaidi wa ulipuaji ikilinganishwa na mafuta asilia. Hii hukuruhusu kuongeza nguvu ya injini ya gari kwa kiasi kikubwa.

Sita - tofauti na mafuta gumu na kioevu, mafuta ya gesi hayahitaji kupashwa moto kabla ya kudunga. Ni chanyahuathiri uaminifu wa mfumo mzima na viashirio vyote vya utendakazi bila ubaguzi.

Faida ya saba: kwa matumizi ya sindano ya gesi kwenye mitungi inakuwa sare zaidi. Kwa hivyo, ulaini wa mwendo na uendeshaji wa mifumo ya uendeshaji huongezeka, uchakavu wa sehemu zilizopakiwa sana hupungua.

Kwa bahati mbaya, si mara zote manufaa yote yaliyoelezwa hufikiwa. Mara nyingi, wamiliki wa gari hubadilisha injini za petroli kuwa mafuta ya gesi ili kuokoa pesa kwa tofauti ya gharama za mafuta. Walakini, injini iliundwa kwa petroli au dizeli. Kwa hivyo kazi isiyoratibiwa vyema ya sehemu zote. Wahandisi wamekadiria kwamba gari linapobadilishwa kutoka petroli hadi gesi, injini hupoteza takriban asilimia 20 ya nguvu zake. Ili kulipa fidia kwa hasara, wamiliki wengi huongeza uwiano wa ukandamizaji wa nafasi ya chumba cha mwako. Hii inapunguza sana maisha ya injini. Hatua nyingine ni ufungaji wa mfumo wa turbocharging. Lakini tukio hili litalazimika kuwekeza pesa nyingi. Uendeshaji wa injini au nyumba ya boiler kwenye mafuta ya kioevu na gesi huonyesha viashiria tofauti kabisa vya utendaji. Zaidi ya hayo, faida ni mbali na kuwa upande wa mafuta thabiti.