Makaa - inachakatwa jana, leo na kesho

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-17 10:41

Wakati mmoja Mendeleev alisema kuwa kuzama na mafuta ni kama kutupa noti kwenye tanuru. Vile vile vinaweza kusemwa kuhusu makaa ya mawe. Urejelezaji hupunguza mzigo kwenye mazingira na huondoa uchafu unaodhuru wa makaa ya mawe ulio na salfa. Hebu tuzingatie mbinu na taratibu kuu za usindikaji wa makaa ya mawe, pamoja na matokeo na bidhaa zinazopatikana kutoka humo.

Makaa yamepita

Wanadamu wamefahamu makaa ya mawe kama nishati tangu Ugiriki ya kale. Lakini kama tasnia inayojitegemea, tasnia ya makaa ya mawe ilijitokeza tu katika karne ya 18. Mwanzoni mwa karne ya 19, makaa ya mawe yalianza kutumika kikamilifu - mafuta kwa usafiri, uzalishaji wa umeme, madini, sekta ya kemikali, magari na ujenzi wa meli, nk. Malighafi bora zaidi ilihitajika.

Mbinu za usindikaji wa makaa ya mawe zilitengenezwa katika karne ya 20 ili ubora wa malighafi iliyochimbwa uwe wa juu zaidi. Walikuwa na hasara, kama vile mazao ya chini ya bidhaa, muafaka rigidutekelezaji wa mchakato. Lakini kwa kuanzishwa kwa vichocheo mbalimbali katika mchakato huo, mavuno ya bidhaa yakawa ya juu, na kwa hiyo ya bei nafuu, na upitishaji wa mchakato haukuhitaji tena kufuata kali kwa masharti yote.

Leo, uchimbaji na usindikaji wa makaa ya mawe ni hatua ya siku zijazo. Inafanywa kwa njia tano. Chaguo la mbinu inategemea bidhaa unayotaka.

Pyrolysis

Njia hii ya usindikaji wa makaa ya mawe imetumika kwa muda mrefu. Nyuma katika miaka ya 90. Katika karne ya 19, walijua jinsi ya joto la makaa ya mawe bila upatikanaji wa hewa ili kusababisha uharibifu wa molekuli za polymer, ikifuatiwa na mabadiliko yao. Bidhaa za usindikaji wa thermokemikali huja katika hali gumu, kioevu na gesi.

Upikaji wa kisasa (jina lingine la pyrolysis) hufanywa kwa halijoto kati ya 900 na 1100 °C. Bidhaa ya mchakato huo ni coke, ambayo hutumiwa katika sekta ya metallurgiska, feri na zisizo na feri, pamoja na bidhaa za ziada katika mfumo wa mchanganyiko wa gesi na mvuke.

Takriban kemikali 250 hurejeshwa baadaye kutoka kwa mchanganyiko wa kupikia joto la juu, ikijumuisha benzene, naphthalene, phenoli, amonia na misombo ya heterocyclic. Kuanzishwa kwa kichocheo katika mchakato huo kulichangia kuundwa kwa coke yenye muundo wa ndani wa laini - aina ya thamani zaidi ya coke ya kibiashara.

Upishi nusu

Ili kupata mafuta (kioevu au gesi) kutoka kwa makaa ya mawe kwa kusindika, kupikia kwa kiwango cha chini cha joto 500 °C hutumiwa. Mchakato pia sio ubunifu, umejulikana kwa muda mrefu. Hapo awali, lengo lilikuwa kupata mafuta imara kutoka kwa makaa ya mawe ya kahawia, yenye thamani zaidi kwa nguvu. Leo, mchakato wa usindikaji wa makaa ya mawe kwa nusu ya kupikia na matumizi ya kichocheo cha oxidation imeongeza urafiki wa mazingira wa bidhaa ya mwisho, imepunguza mkusanyiko wa kansa na vitu vyenye madhara. Resini inayotokana hutumika kutengenezea viyeyusho na nishati.

Uharibifu wa hidrojeni

Njia hii ya usindikaji wa makaa ya mawe inalenga kubadilisha mafuta magumu kuwa "mafuta ya sanisi" kwa joto la 400-500 °C na kwa kuathiriwa na hidrojeni. Wazo la usindikaji kama huo lilionekana katika miaka ya 20 ya karne iliyopita. Katika miaka ya 1930 na 1940, makampuni ya biashara ya kwanza ya viwanda yalijengwa nchini Ujerumani na Uingereza, lakini katika USSR mchakato huo ulitumiwa kwa kiwango cha viwanda tu katika miaka ya 1950.

Mchanganyiko wa alumini, molybdenum na kob alti hutumika kama vichocheo katika usafishaji wa mafuta. Hapo awali, ilitumiwa pia kwa makaa ya mawe, lakini, kama ilivyotokea, mchakato unaweza kufanywa kwa bei nafuu zaidi, bila kupoteza ufanisi, kwa kutumia madini ya chuma yaliyoenea - magnetite, pyrite au pyrrhotite - kama kichocheo. Matokeo kama hayo yalikuwa rahisi kuhesabu, ikiwa unajua kuwa kichocheo kinatokea kwa njia isiyo ya moja kwa moja. Makaa ya mawe hupita kwenye awamu ya kioevu si chini ya hatua ya molekuli za hidrojeni, lakini kupitia uhamisho wa atomi za hidrojeni kutoka kwa molekuli za kutengenezea kikaboni hadi molekuli za sehemu ya makaa ya mawe. Kichocheo kinahitajika tu kurejesha sifa za kutengenezea zilizopotea wakati wa uondoaji wa atomi za hidrojeni.

Uwekaji mafuta

Chini ya ushawishi wa joto la juu, lakini katika mazingira ya hewa ambapo oksijeni, hidrojeni, kaboni dioksidi na mvuke zipo, makaa ya mawe magumu hupita kwenye hali ya gesi. Hii ni hatua nzima ya mchakato. Kuna takriban 20 teknolojia. Hatutazingatia kila moja yao kwa undani, lakini fikiria jinsi kuanzishwa kwa kichocheo kunaweza kusaidia.

Mbali na kuongeza ufanisi, kwa kichocheo huwezekana kupunguza halijoto huku ukidumisha kasi katika kiwango sawa, inawezekana pia kudhibiti bidhaa ya mwisho ya upakaji gesi. Ya kawaida zaidi ni madini ya alkali na alkali ya ardhini, pamoja na chuma, nikeli na kob alti.

Uchakataji wa kemikali ya Plasma

Mojawapo ya kuahidi zaidi, kwani pamoja na mafuta ya kioevu, misombo ya thamani kama vile ferrosilicon, silikoni ya kiufundi na vitu vingine vyenye silicon hutolewa kutoka kwa makaa ya mawe magumu na kahawia wakati wa usindikaji, ambayo, chini ya mbinu nyingine, ilikuwa rahisi. kutupwa na majivu.

Na nini kesho

Kwa kuzingatia jinsi amana za mafuta na gesi duniani zinavyopungua kwa haraka, suala la mafuta litakuwa kubwa hivi karibuni. Na mojawapo ya ufumbuzi rahisi zaidi itakuwa madini ya makaa ya mawe. Wanasayansi wanafanya kazi yao ya utafiti kutafuta michakato mipya ya kuchakata tena - yenye ufanisi zaidi, isiyo na gharama kubwa, lakini wakati huo huo rafiki wa mazingira.

Kazi pia inaendelea ili kupata "synthetic oil". Katika Krasnoyarsk, kwa mfano, ilijaribiwa ili kuipata kutoka kwa mchanganyiko wa makaa ya mawe na maji kwa uwiano sawa. Mchanganyiko ulifanyika chini yashinikizo la juu, matibabu ulifanyika mitambo, sumakuumeme na cavitation. Matumizi ya nishati ni ya chini - 5 kW tu kwa tani ya mafuta. Kwa mujibu wa utungaji wake wa kemikali, sehemu inayotokana inakaribia asilia.

Kwa hivyo usikimbilie kumtupa farasi wako wa chuma, kutakuwa na kitu cha kulisha. Na habari nyingine njema - makaa ya mawe yanajazwa tena, ambayo inamaanisha yatatumikia ubinadamu kwa muda mrefu.