أقواس 

إنتاج غازات المعالجة أثناء التحويل الكيميائي الحراري للصخر الزيتي في منطقة الفولجا. غازات المعالجة

3

1 المؤسسة التعليمية لميزانية الدولة الفيدرالية للتعليم المهني العالي "جامعة ساراتوف التقنية الحكومية التي تحمل اسم Yu.A. Gagarin"

2 مؤسسة ميزانية الدولة الفيدرالية "مركز كازان العلمي التابع لأكاديمية العلوم الروسية"

3 مؤسسة الموازنة الفيدرالية للدولة "معهد كيمياء البترول SB RAS"

تم إجراء تحليل لاحتياجات الصناعة من الغازات المعالجة. ويشار إلى مصدر بديل لإنتاجها يعتمد على التحويل الكيميائي الحراري للصخر الزيتي. يتم النظر في الخصائص النوعية للصخر الزيتي من الرواسب الرئيسية لمنطقة الفولغا ويتم عرض التقنيات الرئيسية للتحويل إلى ناقلات ومواد للطاقة.

الصخر الزيتي

التغويز

المبرد

عملية الغاز

خليط بخار الغاز

كفاءة الطاقة

1. بانوف ف. زيادة كفاءة صناعة الطاقة الكهربائية من خلال مخططات تكنولوجيا الطاقة لاستخدام الوقود (إعادة النظر). – م: إنفورمينيرجو، 1975. – 61 ص.

2. بلوخين أ. زاريتسكي إم آي، ستيلماخ جي بي، فرايمان جي في. المعالجة التكنولوجية للطاقة للوقود باستخدام سائل التبريد الصلب - م: سفيتلي ستان، 2005. - 336 ص.

3. Urov K.، Sumberg A. خصائص الصخر الزيتي والصخور الشبيهة بالصخر الزيتي من الرواسب والنتوءات المعروفة // الصخر الزيتي. 1999. – المجلد. 16، رقم 3. – 64 ص.

4. كابوستين م.أ.، نيفيدوف ب.ك. يعد أول أكسيد الكربون والهيدروجين من المواد الأولية الواعدة لتصنيع المنتجات البتروكيماوية. - م: تسنيتنفتخيم، 1981. - 60 ص.

5. يانوف أ.ف. تحسين تكوين المعدات ومعلمات التشغيل لتغويز الصخر الزيتي الكبريتي في منطقة الفولغا للاستخدام مع وحدات CCGT: ملخص الأطروحة. ديس. دكتوراه. تقنية. الخيال العلمي. – ساراتوف، 2005. – 20 ص.

6. كوسوفا أو.يو. تطوير ونمذجة منشأة للمعالجة الحرارية للصخر الزيتي: ملخص الأطروحة. ديس. دكتوراه. تقنية. الخيال العلمي. – ساراتوف، 2008. – 19 ص.

يتزايد الطلب على الوقود في قطاع الطاقة والصناعات الكيماوية والمعادن وقطاعات أخرى من الاقتصاد الوطني. وبما أن نمو الطلب يفوق نمو إنتاج المحروقات التقليدية، فإن النقص في الوقود سيزداد ويسبب ارتفاعا مستمرا في أسعاره. سيساهم ذلك في المشاركة الواسعة في توازن الوقود والطاقة لأنواع الوقود المحلية منخفضة الجودة، وقبل كل شيء، أنواع الوقود الصلبة - الفحم البني، والصخر الزيتي، والجفت، وما إلى ذلك.

وفي الوقت نفسه، يقدم العلم الحديث عمليات ومخططات تكنولوجية جديدة توفر زيادة كبيرة في كفاءة استخدام الأنواع الرئيسية من الوقود العضوي الطبيعي مع انخفاض كبير في نفس الوقت في التلوث البيئي الناجم عن الانبعاثات الضارة. في هذه الحالة، يُقترح استخدام الانحلال الحراري أو التغويز كعمليات رئيسية، ويمكن استخدام المواد الصلبة والسائلة والغازية الناتجة كمنتجات قيمة لأغراض مختلفة، اعتمادًا على احتياجات الصناعة.

وفي ضوء ما سبق، يكتسب الصخر الزيتي أهمية خاصة كمادة خام. وهكذا، في منطقة الفولغا الفيدرالية، تأخذ الميزانية العمومية للدولة في الاعتبار 40 رواسب ومناطق من الصخر الزيتي تقع في مناطق أوليانوفسك وسامارا وساراتوف وأورينبورغ، مع إجمالي احتياطيات الرصيد القط. أ + ب + ج 1 - 1233.236 مليون طن، ج 2 - 2001.113 مليون طن، خارج الميزانية العمومية - 468.753 مليون طن.

يقع الجزء الغالب من احتياطيات الصخر الزيتي في المنطقة (53.9٪) في 24 موقعًا للتعدين تحت الأرض في منطقة سمارة. يتم أخذ جزء أصغر قليلاً من احتياطيات الرصيد من الصخر الزيتي في المنطقة (30.5٪) في الاعتبار في 4 مناطق للتعدين المكشوف في منطقة أورينبورغ، و6 مناطق للتعدين تحت الأرض وواحدة للتعدين المكشوف في منطقة ساراتوف (11.7%) وفي خمس مناطق للتطوير تحت الأرض في منطقة أوليانوفسك (3.9%).

ويبلغ الاحتياطي المتبقي من الصخر الزيتي في مواقع التعدين الخمسة المكشوفة 33.8 من تلك الموجودة في منطقة الفولغا الفيدرالية. يتم حساب الاحتياطي المتبقي من الصخر الزيتي في المنطقة في 35 موقعًا للتعدين تحت الأرض. ومع ذلك، لم يتم اكتشاف الصخر الزيتي في هذه المناطق فحسب، بل تم اكتشافه أيضًا في جمهورية تتارستان (الجدول 1) وجمهورية باشكيريا وغيرها، وجميعها تنتمي إلى نفس العصر الجيولوجي - العصر الجوراسي.

ومع ذلك، فإن خصائص الصخر الزيتي في رواسب كاشبيرسكوي (الجدول 2)، وهي الوحيدة التي يتم تطويرها صناعيًا حاليًا، هي ذات أهمية كبيرة.

في التين. 1 يوضح مخطط التدفق التخطيطي للعملية، و ج - مبدأ التشغيل.

الجدول 1

خصائص الصخر الزيتي في جمهورية تتارستان

الجدول 2

خصائص الصخر الزيتي كاشبير

أرز. 1. الرسم التخطيطي التكنولوجي للمعالجة الحرارية للصخر الزيتي في وحدة UTT-3000: 1 - مجفف نافورة الهواء. 2 - إعصار الصخر الزيتي الجاف. 3 - خلاط. 4 - مفاعل طبل. 5 - غرفة الغبار. 6 - صندوق الاحتراق التكنولوجي. 7 - تجاوز. 8 - إعصار سائل التبريد. 9 - إعصار الرماد. 10 - غلاية حرارة النفايات. 11- مبادل حراري للرماد

المنتجات التجارية الرئيسية للمعالجة الحرارية لطن واحد من الصخر الزيتي، والتي تبلغ قيمتها الحرارية Q n p = 8.4 ميجا جول/كجم، هي:

1) وقود الغلايات السائل منخفض الكبريت والرماد بقيمة حرارية تبلغ 37.0 ميجا جول/كجم بكمية 90 كجم؛

2) وقود توربينات الغاز السائل بقيمة حرارية تبلغ 39.0 ميجا جول/كجم بكمية 40 كجم؛

3) غاز شبه فحم بقيمة حرارية 46.1 ميجا جول/م3 بكمية 39.6 م3؛

4) بنزين غازي بقيمة حرارية 41.2 ميجا جول/كجم بكمية 7.9 كجم.

في هذه الحالة، يمكن أن يصبح غاز المعالجة الذي تم فصله في الجهاز 5 بديلاً لمواد التغذية البترولية في العمليات التالية: إنتاج الميثانول؛ تخليق جلايكول الإيثيلين والجلسرين. التوليف الحفزي للميثان، وإنتاج الإيثيلين والإيثان؛ تخليق الهيدروكربونات المشبعة وغير المشبعة والعالية وعدد من المواد الأخرى.

إن قضايا الاستخدام الفعال للوقود أثناء معالجته المعقدة مع إنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية والغاز الاصطناعي والهيدروجين والمنتجات الكيميائية كانت دائمًا محط اهتمام مهندسي الطاقة الحرارية المحليين والأجانب. تم إجراء بحث حول المعالجة المعقدة للصخر الزيتي لفولجا في مولدات غاز لورجي باستخدام بخار الأكسجين ونفث البخار والهواء تحت ضغط يصل إلى 2 ميجا باسكال. ويتكون الغاز الناتج بشكل أساسي من الغازات القابلة للاشتعال والقطران وغاز الجازولين، وتصل قيمته الحرارية إلى 16 ميجا جول/م3. يظهر الرسم التخطيطي لمصنع الدورة المركبة باستخدام منتجات التغويز في الشكل. 2.

بالنسبة لهذا المخطط، تم تنفيذ تحسين المخططات ومعايير التشغيل لتغويز الصخر الزيتي الكبريتي في منطقة الفولغا لاستخدامه في وحدات CCGT. وفي الوقت نفسه، تتميز بالكفاءة الاقتصادية العالية إلى حد ما (بأسعار 2005): NPV = 2082.28 مليون روبل، أي. أعلى بمقدار 3.9 مرة من تركيب مماثل على الغاز الطبيعي، ومؤشر الربحية أعلى بنسبة 28.9%، وفترة الاسترداد أقصر بستة أشهر.

ذات أهمية خاصة اليوم هي منشآت المعالجة الحرارية للصخر الزيتي على أساس المفاعلات الأنبوبية من النوع المعلق بالغاز (الشكل 3). تم وصف مبدأ تشغيل التثبيت بالتفصيل في.

يتيح هذا التثبيت إدارة عملية المعالجة الحرارية للوقود الصلب بشكل فعال والحصول على منتجات بالجودة المطلوبة. ولهذا الغرض، يتم استخدام أوضاع عالية السرعة لتسخين تعليق غاز الوقود في المفاعلات الأنبوبية وتبريد المنتجات المستهدفة لغاز البخار الناتجة في مبادل حراري للتبريد. من خلال تغيير مستوى درجة الحرارة ووقت بقاء كلا التيارين في منطقة المعالجة الحرارية، من الممكن التأثير على تكوين المنتجات الناتجة.

أرز. 2. رسم تخطيطي لوحدة CCGT مع تغويز الصخر الزيتي أثناء الدورة: GG - مولد الغاز؛ SK - جهاز غسل لتنظيف خليط البخار والغاز من منتجات الراتنج وبخار الماء؛ X - المبرد المسبق؛ Ab - ممتص جيد للغازات الحمضية. DB-1، DB-2 - جهاز امتصاص المرحلتين الأولى والثانية من التنقية؛ أنا - مبخر الماء والأمونيا AbHM؛ AbX - ممتص AbXM؛ ك - مكثف أبXM. G - مولد AbXM؛ RK - غرفة التفاعل في مصنع إنتاج الكبريت؛ KUs - غلاية الاسترداد لمصنع إنتاج الكبريت؛ كانساس - مكثف الكبريت. ف - فاصل السائل. BWW - نظام معالجة مياه الصرف الصحي البيوكيميائية. ASU - وحدة فصل الهواء؛ ov - مياه التبريد؛ بينالي الشارقة - البنزين الصخري

أرز. 3. رسم تخطيطي لتركيب التغويز الحراري: 1 - السكن. 2 - شبكة توزيع الغاز. 3 - سرير مميع. 4 - المفاعلات الأنبوبية. 5، 8 - مغذيات الجرعات؛ 6، 9 - فواصل؛ 7 - تصلب المبادل الحراري. 10 - مبادل حراري للرماد. 11 - الفرن التكنولوجي. 12 - مبادل حراري للغاز والهواء. 13 - الناهض

يمكن استخدام الطبقة المميعة لوضع جرعات من جزيئات الوقود في أنابيب المفاعل. يتم استخدام الموزعات من هذا النوع بنجاح لتزويد غبار الفحم بشعلات غلايات الطاقة الكبيرة.

تتيح الطرق الحالية والمتطورة للتحويل إلى غاز حراري تحويل 60-70٪ من الكربون الموجود في الوقود الصلب إلى غازات قابلة للاحتراق. ويتم استهلاك الكمية المتبقية أثناء عملية الاحتراق لإنتاج الحرارة اللازمة للقيام بتفاعلات التغويز الماصة للحرارة.

خاتمة

تظهر الإمكانية الواعدة لاستبدال المصادر التقليدية للهيدروكربونات لإنتاج غازات المعالجة باستخدام مورد الصخر الزيتي. يتم عرض أهم المخططات المدروسة للاستخدام المتكامل للصخر الزيتي للحصول على الطاقة والطاقة الكهربائية والحرارية.

أجريت الدراسة بدعم مالي من المؤسسة الروسية للبحوث الأساسية وحكومة جمهورية تتارستان في إطار المشروع العلمي رقم 15-48-02313 “R_Volga_a”.

الرابط الببليوغرافي

مراكين إيه إن، سيليفانوف إيه إيه، موريف إيه إيه، مينجاليفا جي آر، جالكيفا إيه إيه، سافيليف في في. الحصول على الغازات التكنولوجية أثناء التحويل الكيميائي الحراري للصخر الزيتي في منطقة الفولجا // المجلة الدولية للبحوث التطبيقية والأساسية. – 2015. – رقم 10-3. – ص 429-432؛
عنوان URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=7512 (تاريخ الوصول: 20/04/2019). نلفت انتباهكم إلى المجلات التي تصدرها دار النشر "أكاديمية العلوم الطبيعية"

قصة سوق الغاز يجب أن تبدأ بالمنتج الأقرب إلى المستهلك - خليط البروبان البيوتان- الوقود لسكان الصيف وسائقي السيارات المقتصدين. ومن المثير للاهتمام أن هذا الغاز الذي يستخدمه السكان على نطاق واسع لا يرتبط بشكل مباشر بغاز آخر - الميثان، الذي ينتقل عبر خطوط الأنابيب الرئيسية من روسيا إلى أوروبا ويحترق في مواقد مواقد الغاز في شقق المدينة. على عكس الميثان، يتم الحصول على خليط البروبان والبيوتان أثناء عملية تكرير النفط وهو منتج ثانوي لإنتاج أنواع أخرى من الوقود، مثل البنزين أو وقود الديزل.

السمة الرئيسية للغازات الهيدروكربونية المسالة، مثل البروبان والبيوتان، هي أنه يتم تخزينها ونقلها في حالة سائلة واستخدامها في حالة غازية دون استخدام معدات تبريد خاصة. في الظروف العادية، تكون الغازات الهيدروكربونية في حالة غازية، ومع زيادة طفيفة في الضغط دون تغير في درجة الحرارة تتحول إلى سائل.

هذا هو السبب في أن البروبان البيوتان هو الوقود الأكثر ملاءمة وغير المكلفة للأغراض المنزلية. ليس لخليط البروبان والبيوتان في حد ذاته رائحة مميزة، لذلك يتم إضافة روائح خاصة إليه لأسباب تتعلق بالسلامة. إنها رائحة الروائح التي يطلق عليها عادة "رائحة الغاز"، على الرغم من أنها لا علاقة لها بالغاز. وبسبب ثبات المادة ذات الرائحة، فحتى الأسطوانة الفارغة تستمر في رائحتها لسنوات عديدة، مما يضلل الناس في بعض الأحيان.

يتم بيع البروبان البيوتان بالتجزئة في نقاط تعبئة واستبدال خاصة للأسطوانات المنزلية، وتقع بعض هذه النقاط في محطات تعبئة الغاز. على الرغم من أن العديد من محطات وقود السيارات العادية غير المجهزة بنقاط أسطوانات خاصة يمكنها أيضًا ملء أسطوانات الغاز المنزلية، إلا أن الخبراء لا ينصحون بشراء الغاز هناك. أولاً، عند ملء الأسطوانات بهذه الطريقة، كقاعدة عامة، لا يتم فحصها بحثًا عن تسرب الغاز، ولا تنتبه شركات إعادة التعبئة إلى توقيت فحص الأسطوانة - كل هذا يجعل عملها غير آمن. ثانيًا، لا تسمح محطة وقود السيارات بملء أسطوانة منزلية بشكل صحيح: وفقًا للقواعد، يجب ألا يتجاوز حجم غاز البروبان البوتان السائل في الأسطوانة 85٪ من الحجم الإجمالي، ويجب أن تكون بقية المساحة داخل الأسطوانة يشغلها ما يسمى "غطاء البخار" - البروبان البيوتان في الحالة الغازية. إذا تم إهمال هذه القاعدة وإعادة ملء أسطوانة الغاز، فعند تسخينها (على سبيل المثال، في الشمس)، لن يكون للغاز المسال مكان للتوسع وقد تنفجر الاسطوانة. لمنع الفائض، تم تجهيز أسطوانات غاز السيارات بجهاز قطع خاص، مما يسمح لك بإيقاف عملية التعبئة في الوقت المناسب، بينما يجب ملء الأسطوانات المنزلية على نطاق واسع.

بالإضافة إلى الاسطوانات العادية،
يمكن تخزين الغاز فيها
الدبابات الخاصة
أشكال مختلفة جدا

وفقًا لمكسيم دانيلين، المدير التنفيذي لشركة Promtekhgaz، المتخصصة في بيع غاز البروبان البيوتان، فإن المستهلكين الرئيسيين لغازهم في الأسطوانات هم عمال البناء والمقيمون في الصيف، على الرغم من وجود مشترين منتظمين أيضًا بمهن أكثر غرابة، مثل العمل الساخن - راكبي المناطيد الهوائية. بالإضافة إلى مواقد الغاز التقليدية، يتم استخدام البروبان البيوتان في مواقد البناء المختلفة والمسدسات الحرارية. ومن المجالات الواعدة أنظمة البروبان والبيوتان التي تسمح بتدفئة المنازل الريفية التي لا يوجد بها اتصال بالغاز الرئيسي.

نظرًا لأن البروبان البيوتان مادة قابلة للاشتعال والانفجار، يتم تطبيق عدد من القيود الصارمة على تخزينها ونقلها. وهذا يجبر الشركات على اختيار مواقع بعيدة تمامًا عن المستهلكين، وشراء مركبات خاصة بإذن لنقل البضائع الخطرة، وتسجيلها لدى مفتشية السلامة المرورية الحكومية والتنسيق مع وزارة حالات الطوارئ بشأن وقت وطرق الحركة.

وفقا لمكسيم دانيلين، فإن القواعد الروسية للعمل مع الغازات القابلة للاشتعال في الأسطوانات هي أكثر صرامة من تلك الأوروبية أو الأمريكية. وهذا، حسب قوله، يعيق تطوير الأعمال بشكل كبير: من المستحيل، كما هو متبع في بلدان أخرى، بيع وتبادل أسطوانات الغاز بالقرب من مراكز التسوق الكبيرة حيث تباع الأجهزة التي تعمل بالغاز - السخانات الخارجية أو شوايات الغاز. بالإضافة إلى ذلك، فإن صرامة قواعد النقل تجعل تسليم عدد صغير من الأسطوانات غير مربح للمستهلك الفردي: تبلغ تكلفة الغاز في أسطوانة قياسية سعة 27 لترًا حوالي 200 روبل، وتسليمها بواسطة وسائل نقل خاصة تبلغ 1500 روبل. لذلك، تقوم الشركة بتبادل الأسطوانات في الأكواخ الصيفية بالقرب من موسكو وإعادة ملء خزانات تحت الأرض في القرى الريفية، وجمع الطلبات الجماعية.

جنود الجبهة غير المرئية

على عكس البروبان البيوتان، فإن الغازات التقنية الأخرى، على الرغم من وجودها في الحياة اليومية، إلا أن معظمها لها استخدام صناعي حصري. بحسب معلومات من إحدى الصحف المتخصصة "الغازات التقنية"اليوم أكبر مستهلكي الغازات ومخاليط الغاز هم الصناعات المعدنية (17٪) والصناعة الكيميائية (14٪). بالإضافة إلى ذلك، تستخدم الغازات في الهندسة الميكانيكية (11%)، وفي صناعة الأغذية (10%)، وفي العلوم والتعليم (6%)، وكذلك في الطب والصيدلة (3%) وفي مجالات أخرى.

للتعامل مع كميات كبيرة من الغاز
تحتاج الشركات إلى أن يكون
البنية التحتية الخاصة بالنقل

تستخدم التقنيات الصناعية الخصائص الكيميائية والفيزيائية للغازات المختلفة: فهي تستخدم للتسخين والتبريد، وإنتاج التفاعلات الكيميائية المرغوبة وإيقاف التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها، وإضافة طعم خاص للمشروبات، وإطفاء الحرائق، وعلاج الأمراض. لحل هذه المشاكل والعديد من المشاكل الأخرى، تستخدم الصناعات المختلفة الأكسجين والنيتروجين والأرجون والهيليوم والهيدروجين والأسيتيلين وثاني أكسيد الكربون والأمونيا، بالإضافة إلى بعض النيون والكريبتون والزينون. بالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج عدد من مخاليط ومركبات الغاز خصيصًا للعمليات التكنولوجية المختلفة.

وفقا لإيجور فاسيليف، مدير التطوير في شركة NII KM، وهي شركة معالجة وموردة لمختلف الغازات التقنية والخاصة، فإن المنتج الرئيسي في السوق الآن هو الأكسجين– حصتها أكثر من 50%. ويفسر ذلك الاحتياجات الكبيرة لأكبر مستهلكي الأكسجين - مصانع المعادن ومؤسسات الهندسة الميكانيكية، حيث يستخدم الغاز في عملية صهر ومعالجة المعادن. يستخدم الأكسجين على نطاق واسع في الطب، وفي صناعة المواد الغذائية وحتى في تكنولوجيا الصواريخ كمؤكسد للوقود.

في المركز الثاني من حيث الاستهلاك. في شكل سائل، فإنه بمثابة المبرد في الطب والعلوم وصناعة الأغذية وفي مختلف مجالات الإنتاج الكيميائي. في الحالة الغازية، يستخدم النيتروجين لإنشاء بيئات خاملة أثناء تخزين المنتجات الكيميائية، لاختبار الضغط (اختبار التسربات) لخطوط الأنابيب، كبيئة محايدة لأفران صهر الزجاج. وفي صناعة المواد الغذائية، يتم إدخال النيتروجين في مخاليط الغاز لخلق بيئات معدلة في التعبئة والتغليف، مما يزيد من العمر الافتراضي للمنتجات.

يتم استخدام غاز جوي محايد آخر كوسيط خامل في صهر ولحام درجات خاصة من الفولاذ والسبائك، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. إلى جانب الهيليوم، يستخدم الأرجون كغاز لا يدخل في التفاعلات الكيميائية عند درجات الحرارة والضغط المرتفعين، ويحل محل الهواء به. هيليومكما أنه مطلوب أيضًا في صناعة الإعلان وفي زينة الأعياد - فهو يستخدم لملء بالونات الغاز والبالونات الطائرة. الهيليوم هو جزيء صغير، وبالتالي فإن الغاز سائل للغاية، ويستخدم عند البحث عن التسريبات في المعدات المغلقة. يتنفس الغواصون مخاليط الأكسجين والهيليوم - وهذا يساعدهم على الغوص إلى أعماق كبيرة. كما أن الهيليوم لا غنى عنه في تقنيات الليزر وصناعة الفضاء.

إعادة توزيع الهواء

واحدة من المشاكل
سوق الغاز - حاوية.
الأكثر استخداما
الآن اسطوانات
ذهنيا وبدنيا
عفا عليها الزمن

الطريقة الصناعية الرئيسية لإنتاج الغازات التقنية هي فصل الهواء- عملية التبريد عند ضغط مرتفع للهواء الجوي من أجل تفكيكه إلى مكوناته. باختصار، تبدو العملية كما يلي: وحدة فصل الهواء، التي تستهلك الطاقة، تنتج الأكسجين السائل والنيتروجين والأرجون بالنسب التي توجد بها في الغلاف الجوي. والتي، في الواقع، بمثابة مادة خام. وبمعالجة الهواء بهذه الطريقة، يمكنك الحصول على حوالي 78% نيتروجين، و20% أكسجين، و1% أرجون. محتوى الغازات الأخرى في الغلاف الجوي صغير للغاية، لذلك يتم الحصول عليها بشكل أساسي بطرق أخرى: الهيليوم - في عملية تكرير النفط والغاز، وثاني أكسيد الكربون - كمنتج ثانوي في التركيب الكيميائي للأمونيا، والهيدروجين - عن طريق التحلل الكهربائي للماء. غالبًا ما تكون الغازات منتجًا ثانويًا لبعض أنواع الإنتاج: البروبان - تكرير النفط، وثاني أكسيد الكربون - عمليات التخمير المختلفة، وخليط النيون والهيليوم - علم المعادن.

يتم تحديد تكلفة أي غاز بشكل أساسي من خلال تكاليف إنتاجه ومعالجته. ولهذا السبب تكون الغازات النادرة أغلى من تلك الموجودة بكميات كبيرة في الغلاف الجوي، كما أن الدرجات التقنية التي تحتوي على كمية قليلة من الشوائب أرخص بكثير من الماركات عالية النقاء والتي لا تحتوي على شوائب.

جودة الغازات التقنية- هذا هو، أولا وقبل كل شيء، الامتثال للمعايير - GOSTs و TUs. يجب أن تحتوي كل علامة تجارية لغاز معين على نسبة معينة من الشوائب، أي أن الغاز يجب أن يكون بدرجة نقاء معينة. بالإضافة إلى ذلك، تتأثر الجودة بشكل كبير بالتغليف الذي يتم فيه نقل الغاز وبيعه: الأسطوانات والحاويات المبردة.

قد يكون الغاز مطابقًا للمعايير، لكن إذا تم ضخه في أسطوانة قذرة (أي تحتوي على مواد غريبة)، فلن يعد غازًا بدرجة النقاء المطلوبة. يمكن أن يؤدي وجود شوائب غير مرغوب فيها إلى تعطيل التكنولوجيا التي سيتم فيها استخدام هذا الغاز، لذلك يولي الموردون الجادون اهتمامًا خاصًا لفحص الأسطوانات ووضع علاماتهم عليها، مما يضمن الجودة.

من المهم أن تخضع الأسطوانات والحاويات الأخرى تحت الضغط لسيطرة Gostekhnadzor. ويجب أيضًا أن تستوفي متطلبات السلامة - حيث يتم فحصها واختبارها بانتظام، والتي يجب الإشارة إليها أيضًا بعلامات خاصة.

في روسيا، يتم الإنتاج بشكل رئيسي من قبل الشركات التي تم إنشاؤها خلال الحقبة السوفيتية. بدأ الإنتاج الصناعي للغازات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية مع تشكيل الصناعة المعدنية - المستهلك الرئيسي للغازات التقنية. كان لظهور التقنيات المبردة، التي مكنت من فصل الهواء الجوي وتخزين ونقل الغازات المسيلة، أهمية كبيرة. حدث تقدم كبير في أكتوبر 1944، عندما تم إنتاج الأكسجين السائل لأول مرة في مصنع الأكسجين بالاشيخا (BKZ) عن طريق التبريد العميق وفصل الهواء باستخدام دورة الضغط المنخفض. تم تصميم أول محطة سوفيتية لفصل الهواء TK-2000 من قبل البروفيسور بيوتر كابيتسا، الذي كان في ذلك الوقت يرأس معهد المشاكل الفيزيائية التابع لأكاديمية العلوم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. يرتبط تاريخ إنتاج الغاز بشكل عام ارتباطًا وثيقًا بالعلم، ولم يكن العلم هو الذي دفع الإنتاج فحسب، بل العكس أيضًا: فقد كانت إمكانية إنتاج الغازات بكميات صناعية ذات أهمية كبيرة لإجراء تجارب الفيزيائيين السوفييت حول القضايا النووية.

بالإضافة إلى مرافق إنتاج الغاز المتخصصة الكبيرة، مثل JSC Linde Gas Rus (BKZ سابقًا)، وJSC Logika، وما إلى ذلك، فإن العديد من مرافق الإنتاج التي تستهلك الغازات بها الآن محطات لفصل الهواء. عادةً ما تقوم الشركات التي تنتج منتجات فصل الهواء ببيع المنتجات السائلة الفائضة التي لم يطالب بها أحد في السوق. والحقيقة هي أن إيقاف وحدة فصل الهواء هو إجراء معقد ومكلف من الناحية التكنولوجية، علاوة على ذلك، في حالة وجود أي مشاكل تكنولوجية، يمكن أن يؤدي إلى إغلاق الإنتاج الرئيسي.

خطوط الغاز

جغرافية منتجي الغاز واسعة: توجد مرافق إنتاج كبيرة في منطقة موسكو (Linde Gas Rus OJSC في بالاشيخا، وLogika OJSC في زيلينوغراد، ومصنع موسكو لفحم الكوك والغاز OJSC)، وفي الشمال الغربي (مصنع Lentehgaz CJSC)، في الأورال (OJSC Uraltekhgaz)، في نوفوسيبيرسك (OJSC Sibtekhgaz) وحتى في الشرق الأقصى (OJSC Daltekhgaz). يتيح هذا الترتيب لمنتجي الغاز تلبية احتياجات جميع المناطق الصناعية الكبيرة تقريبًا دون الحاجة إلى وسائل نقل مكلفة.

صحيح، هناك استثناءات: على سبيل المثال، شركة "نوريلسك نيكل"تشتري منتجات الغاز المختلفة، بما في ذلك غاز الأرجون، في موسكو من شركة NII KM. ويتم إنتاج الغاز مثل الهيليوم على نطاق صناعي في مؤسسة واحدة فقط في روسيا - مصنع أورينبورغ لمعالجة الغاز. ومع ذلك، كما يشهد المشاركون في السوق، فإن تكاليف نقل الغاز من بعيد لا تشكل مصدر قلق كبير للمستهلكين الآن - نادرًا ما تتجاوز حصة الغاز في إجمالي تكاليف الإنتاج نسبة قليلة من المئة. أكثر أهمية بكثير موثوقية العرض ونوعية الغاز.

يمكن تقسيم المشاركين في سوق الغاز التقني الروسي إلى ثلاث مجموعات. المجموعة الأولىوهي الأصغر حجمًا، وتمثل كبار منتجي الغازات التقنية المسالة الذين يقومون بتشغيل محطات فصل الهواء الخاصة بهم. هذه مؤسسات مثل Linde Gas Rus OJSC، وLogika OJSC، وLentehgaz CJSC، وما إلى ذلك. وهي تعمل حصريًا في إنتاج وتوريد كميات كبيرة من الغازات المسالة للمستهلكين النهائيين الكبار والمتوسطين، فضلاً عن التجار الإقليميين. يتم قياس حجم الإمدادات هنا بالأطنان أو آلاف الأمتار المكعبة، ويتم النقل في حاويات مبردة كبيرة الحجم (صهاريج)، أو بواسطة مركبات خاصة أو عبر خطوط الأنابيب.

يتم نقل كميات صغيرة من الغاز و
مخزنة في اسطوانات الغاز المسال - في
خزانات مبردة خاصة

الفئة الثانية— المعالجات الفعلية والبائعين للغاز لصغار المستهلكين. العمل الرئيسي لهذه الشركات هو تحويل الغاز من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ومعالجته (تنظيفه وتصنيع المخاليط) وضخه في اسطوانات. هناك حوالي اثنتي عشرة شركة مماثلة في منطقة موسكو، أخطرها تقدم مجموعة واسعة من الغازات ولديها بنية تحتية خاصة بها للنقل والمستودعات، مما يسمح لها بالعمل ليس فقط مع المنتجات المسالة، ولكن أيضًا مع المنتجات الغازية في المجالات المتوسطة والصغيرة. اسطوانات الحجم. يمكن لهذه الشركات توفير الغاز المعبأ في زجاجات للمستهلكين الكبار والصغار على حد سواء. الشركات في هذه المجموعة، كقاعدة عامة، تتخصص في منتج غاز معين، سواء كان غازًا قابلاً للاشتعال (البروبان) - برومتيكغاز، غاز خامل (هيليوم، نيتروجين، غازات نادرة) - NII KM، ثاني أكسيد الكربون السائل - LLC Uralkid"، غازات خاصة ومخاليط الغاز - PGS-Service LLC.

هناك أيضًا شركات مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بإنتاج وتوريد الغازات التقنية، وتعمل في مجال توريد معدات الغاز المتخصصة.

المجموعة الثالثةتمثل حصريًا بائعي الغاز المعبأ في زجاجات. تقوم هذه الشركات، التي تشتري منتجات الغاز من شركات المجموعتين الأولى والثانية، بإعادة بيعها للمستهلكين المتوسطين والصغار بكميات صغيرة تصل إلى أسطوانة واحدة.

من المستحيل تقدير الحجم الإجمالي لسوق الغاز التقني بدقة، ولكن وفقًا لإيجور فاسيلييف، فإننا نتحدث عن حوالي 500 مليون يورو سنويًا، دون الأخذ في الاعتبار الكميات المنتجة في منشآتهم واحتياجاتهم من قبل الشركات الصناعات المعدنية والكيميائية وغيرها. إذا تم أخذ هؤلاء المستهلكين في الاعتبار أيضًا، فيمكن زيادة المبلغ المحدد بحرية ثلاث مرات. قد تختلف ربحية إنتاج الغاز ومعالجته وإعادة بيعه بشكل كبير حسب المنطقة ونوع الغاز وعلامته التجارية، ولكنها في المتوسط ​​لا تقل عن 20-40٪.

تكلفة الغاز من موردين مختلفين هي نفسها تقريبا - في المتوسط، لا يزيد الفرق عن 10-15٪، على الرغم من أن شركة أجنبية مشهورة قد تكون أسعارها أعلى بنسبة 25٪ من منافسيها.

التوسع والانكماش

العمل مع الغازات يتطلب الامتثال للقواعد
الأمن: عليك التعامل معه
ارتفاع الضغط، المتفجرة
البيئات ودرجات الحرارة المنخفضة للغاية

هناك حوالي اثنتي عشرة شركة كبيرة تعمل في سوق الغاز التقني العالمي. هناك ثلاث شركات تهيمن على السوق: شركة إير ليكيد الفرنسية، وشركة ليند غاز الألمانية، وشركة إير برودكتس الأمريكية. مرافق الإنتاج ومكاتب المبيعات الخاصة بهم مفتوحة في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك روسيا. لا تنتج هذه الشركات وتبيع الغازات والمخاليط المختلفة فحسب، بل تقوم أيضًا بإنتاج التقنيات والمعدات اللازمة لإنتاجها وتخزينها ونقلها.

يُطلق على المخطط الحديث لبيع الغاز لكبار المستهلكين اسم العرض في الموقع ويتضمن إنتاج الغاز مباشرة في موقع العميل. وفي روسيا لا يزال هذا اتجاها جديدا، ولكن هناك ممارسة مماثلة بالفعل. على سبيل المثال، في موقع مصنع إنتاج الزجاج Pilkington Glass LLC في Ramenskoye، تعمل بالفعل معدات إنتاج النيتروجين والهيدروجين، التي توفرها شركة Air Products. في نهاية هذا العام، في مصنع سيفيرستال للمعادن، تخطط شركة إير ليكيد لتشغيل وحدة جديدة لفصل الهواء، والتي تعد بأن تصبح الأكبر في روسيا، فضلاً عن الأكبر في العالم، من خلال تركيبها في مصنع المعادن.

كما تقدم الشركات الروسية، ولا سيما شركة Cryogenmash، خدمات مماثلة. وفقًا لمخطط التوريد في الموقع، لا يمكن للمؤسسات تركيب وحدات فصل الهواء الكبيرة فحسب، بل أيضًا وحدات فصل الهواء متوسطة الحجم. وبالإضافة إلى إنشاء مرافق إنتاج جديدة، تستحوذ الشركات الأجنبية على الشركات الروسية القائمة. وهكذا، أصبحت شركة Linde Gas Rus، بعد أن أصبحت الشركة السويدية AGA جزءًا منها، مالكة BKZ ومصنع كالينينغراد الذاتي، بالإضافة إلى ذلك، استحوذت الشركة الألمانية على مصنع الأكسجين في سامارا. ونتيجة لذلك، تعد شركة Linde Gas Rus اليوم أكبر منتج ومورد للغازات التقنية ومخاليط الغاز في روسيا.

وكما يشير المحللون، فإن عملية الدمج جارية في سوق ما بعد الاتحاد السوفيتي لمنتجي الغاز الصناعي. ولا يشارك الأجانب فقط في هذه العملية: تأكيد ذلك هو استحواذ شركة Cryogenmash في عام 2006 على مصنع الأوكسجين CJSC في كييف وشركة OJSC Daltekhgaz، أكبر منتج للغازات التقنية في شرق روسيا، بالإضافة إلى عدد من أصول الغاز الأخرى.

لاحظ منتجو الغاز ذلك سوق الغاز المحلي ينمو باستمرار(في المتوسط ​​15-20% سنويا). ويرجع ذلك إلى زيادة عدد المستهلكين واحتياجاتهم، وإلى ظهور مجالات جديدة لاستخدام الغازات. على سبيل المثال، قبل عشر سنوات، لم تكن معظم الشركات المصنعة للأغذية المحلية قد سمعت حتى عن استخدام مخاليط الغاز لتغليف المواد الغذائية. واليوم أصبحت هذه التكنولوجيا هي القاعدة - حيث تقوم جميع مصانع معالجة اللحوم الكبيرة بتعبئة المنتجات باستخدام بيئة غاز معدلة، ويتم بيع هذه المنتجات في أي سوبر ماركت.

يلاحظ كل من مصنعي وبائعي الغازات التقنية اليوم الطلب على منتجات الغاز الجديدة - مخاليط ذات تركيبات وأغراض مختلفة تستخدم في تغليف المنتجات واللحام والطب وغيرها من المجالات. يقوم عدد من اللاعبين في السوق الأجنبية والمحلية بتطوير وتنفيذ معايير ومواصفات فنية جديدة لمنتجات الغاز.

ولكن هناك أيضًا مشاكل، واحدة من أهمها حاوية للغازات. معظم أسطوانات الغاز عالي الضغط المستخدمة حاليًا أصبحت قديمة من الناحية الأخلاقية والجسدية. يقول البائعون إن الأسطوانات المحلية المصنوعة في الأربعينيات لا تزال متداولة.

في الوقت الحاضر، يتم تصنيع أسطوانات الغازات التقنية فقط من قبل OJSC Pervouralsk New Pipe Plant. قدرتها ليست كافية، وتكنولوجيا إنتاج وطلاء الأسطوانات لا تزال بعيدة عن الكمال. ما عليك سوى إلقاء نظرة على عدد من الأسطوانات المحلية التي تصل إلى موردي الغاز لتعبئتها: جميعها ذات ارتفاعات مختلفة (يقولون إنها تحتوي أيضًا على أحجام)، وممزقة، وقذرة، وصدئة. يضطر منتجو الغاز إلى الحفاظ على مناطق خاصة لإصلاح هذه الأسطوانات. على عكس الأسطوانات المستوردة، لسبب ما، لا تزال أسطواناتنا تُنتج بقاع مستدير، وغالبًا ما يتم لحام حامل "الأحذية" المعدني به بشكل ملتوي. إذا وضعت أسطوانة أجنبية غير ملحومة ذات قاع مسطح بجوار أسطوانة محلية، فيمكن لأي شخص أن يقتنع بميزة الأخير. بالإضافة إلى ذلك، فإن الأسطوانة المستوردة القياسية بنفس الوزن والتكلفة المماثلة لا يبلغ حجمها 40، ولكن 50 لترا وضغط العمل ليس 150، ولكن 200 جو.

إن التطوير طويل المدى لأكبر الصناعات أمر مستحيل بدون المواد الخام الأكثر قيمة وناقل الطاقة عالي الجودة - الغاز الطبيعي. لا يؤدي استخدامه إلى أتمتة العديد من العمليات التكنولوجية فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى تحسين الظروف المعيشية للسكان بشكل كبير.

ما هو الغاز الطبيعي؟

لا توجد صيغة كيميائية واحدة للغاز الطبيعي، ففي كل حقل له تركيبة بنسب مختلفة من المكونات المكونة له.

الغاز الطبيعي هو خليط من الهيدروكربونات، ومعظمها من الميثان. أما المكونات المتبقية فهي: البيوتان، البروبان، الإيثان، الهيدروجين، كبريتيد الهيدروجين، الهيليوم، النيتروجين، ثاني أكسيد الكربون.

الغاز الطبيعي عديم اللون والرائحة، ولا يمكن تحديد وجوده في الهواء دون مساعدة أجهزة خاصة. يتم نقل الرائحة المألوفة لدى كل شخص إلى الغاز بشكل مصطنع (الرائحة). وبفضل هذه العملية، من الممكن الشعور بوجود الغاز في الهواء ومنع المواقف التي تهدد الحياة.

أصل

لا توجد نظرية واحدة فيما يتعلق بأصل الغاز، ويلتزم العلماء بنسختين:

  • ذات مرة كان هناك محيط بدلاً من القارات. عندما تموت الكائنات الحية، فإنها تتراكم في مكان لا يوجد فيه هواء ولا بكتيريا تؤدي إلى عملية التحلل. بفضل الحركات الجيولوجية، غرقت الجماهير المتراكمة أعمق في أحشاء الأرض، حيث، تحت تأثير الضغط العالي ودرجة الحرارة، دخلت في تفاعلات كيميائية مع الهيدروجين، وتشكيل الهيدروكربونات.
  • تساهم ديناميكيات الأرض في صعود الهيدروكربونات الموجودة في أعماق كبيرة، حيث يوجد مستوى أقل من الضغط. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل حقول الغاز أو النفط.

إنتاج

وخلافا للاعتقاد الشائع، يمكن العثور على الغاز الطبيعي تحت الأرض ليس فقط في الفراغات، التي لا يتطلب استخراجها تكاليف كبيرة من حيث المواد والطاقة. وغالبًا ما يتركز داخل الصخور ذات البنية المسامية الدقيقة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين البشرية. يمكن أن يكون عمق الودائع صغيرا، ولكنه يصل في بعض الأحيان إلى عدة كيلومترات.

تتضمن العملية عدة مراحل:

  • ونتيجة لذلك يتم تحديد مواقع الودائع بدقة.
  • حفر الآبار الإنتاجية. يتم تنفيذه في جميع أنحاء الحقل، وهو أمر مهم لتقليل ضغط الغاز بشكل موحد في التكوين. الحد الأقصى لعمق الآبار هو 12 كم.
  • اِستِخلاص. تتم العملية بسبب اختلاف مستويات الضغط في التكوين الحامل للغاز وسطح الأرض. من خلال الآبار، يميل الغاز إلى التدفق إلى الخارج - حيث يكون الضغط أقل، ويدخل على الفور إلى نظام التجميع. وبالإضافة إلى ذلك، يتم إنتاج الغاز المصاحب، وهو منتج ثانوي لإنتاج النفط. كما أنها ذات قيمة للعديد من الصناعات.
  • التحضير للنقل. يحتوي الغاز المستخرج على العديد من الشوائب. إذا كانت كميتها ضئيلة، يتم نقل الغاز باستخدام الصهاريج أو خطوط الأنابيب إلى المصنع للمعالجة اللاحقة. تتم تنقية الغاز الطبيعي من كمية كبيرة من الشوائب في محطات المعالجة المعقدة، والتي يتم بناؤها بالقرب من الحقل.

لماذا هناك حاجة لمعالجة الغاز الطبيعي؟

يحدث تكوين الغاز الطبيعي أثناء تكوين طبقات الصخور المسامية التي تحتوي على طبقات النفط والفحم. بالإضافة إلى مكونات مهمة للاحتياجات الصناعية، فهو يحتوي على شوائب تعقد عملية النقل والاستخدام من قبل المستهلكين النهائيين.

وبعد الإنتاج مباشرة، يتم تجفيف الغاز في محطات معالجة معقدة، يتم خلالها استخلاص أبخرة الماء والكبريت منه. يتم إجراء المزيد من المعالجة للغاز الطبيعي والغاز المصاحب في مصانع معالجة المواد الكيميائية والغاز.

مبدأ التشغيل الأساسي لمصانع المعالجة

تتمثل المهمة الرئيسية لمؤسسة تعمل في مجال معالجة الغاز الطبيعي في استخراج أقصى قدر ممكن من جميع مكونات الأحفوري وإعادتها إلى حالة قابلة للتسويق. وفي الوقت نفسه، يجب ألا يكون هناك أي ضرر للبيئة وأحشاء الأرض، ويجب إبقاء التكاليف المالية عند الحد الأدنى.

ومن خلال الامتثال لجميع جوانب هذه القاعدة، تعتبر منتجات الغاز الطبيعي عالية الجودة واقتصادية.

طرق المعالجة

توجد طرق معالجة الغاز التالية:

  • الجسدية والحيوية.
  • محفز كيميائي
  • كيميائي حراري.

تُستخدم الطرق الفيزيائية الحيوية لضغط الغاز وفصله إلى مكونات باستخدام وحدات التبريد أو التسخين. غالبًا ما يتم استخدام تقنية معالجة الغاز الطبيعي مباشرة في الحقول.

في البداية، تمت عملية الضغط والفصل باستخدام الضواغط. اليوم، يتم استخدام المعدات الأقل تكلفة من الناحية المالية بنجاح - القاذفات ومضخات الزيت.

تتضمن الطريقة التحفيزية الكيميائية لمعالجة الغاز الطبيعي تحويل الميثان إلى غاز تخليقي لمعالجته اللاحقة. ويمكن القيام بذلك بثلاث طرق: تحويل البخار أو ثاني أكسيد الكربون، والأكسدة الجزئية.

غالبًا ما تستخدم طريقة الأكسدة الجزئية للميثان. ويرجع ذلك إلى سهولة تنفيذ العملية في الوضع الحراري الذاتي (عندما يتم تسخين المادة الخام أثناء الأكسدة غير الكاملة للهيدروكربونات بسبب إطلاق الحرارة)، وسرعة التفاعل وعدم الحاجة إلى استخدام محفز (كما هو الحال مع تحويل البخار وثاني أكسيد الكربون).

لا يتم بعد ذلك إخضاع غاز التخليق الناتج لعملية الفصل إلى مكونات.

تتضمن الطرق الكيميائية الحرارية التعرض الحراري للغاز الطبيعي، مما يؤدي إلى تكوين الهيدروكربونات غير المشبعة (على سبيل المثال، الإيثيلين والبروبيلين). لا يمكن تنفيذ هذه العملية إلا في درجات حرارة عالية جدًا (حوالي 11 ألف درجة مئوية) وضغط عند عدة أجواء.

المنتجات المصنعة

يربط الكثير من الناس كلمة "غاز" بالوقود وموقد الغاز. في الواقع، تطبيق مكوناته أكثر شمولاً:

  • الهيليوم مادة خام قيمة تستخدم في التقنيات العالية، على سبيل المثال، في تصنيع المعدات الطبية والوسائد المغناطيسية للرحلات الطويلة في وسائل النقل العام، وفي تصميم المفاعلات النووية والأقمار الصناعية الفضائية؛
  • الفورمالديهايد، أحد مشتقات الميثان، هو مادة خام تلعب دورًا مهمًا في إنتاج البلاستيك الفينولي (بطانات الفرامل وكرات البلياردو) والراتنجات التي تعد مكونًا مهمًا في مواد البناء الإنشائية (الخشب الرقائقي والألواح الليفية) والطلاء ومنتجات الورنيش والعزل الحراري؛
  • الأمونيا - تستخدم في الصناعات الدوائية (المحلول المائي)، والزراعة (الأسمدة)، والمواد الغذائية (محسنات النكهة)؛
  • الإيثان هو المادة الخام التي يتم إنتاج البولي إيثيلين منها؛
  • حمض الخليك - يستخدم على نطاق واسع في صناعة النسيج؛
  • الميثانول هو وقود المركبات.

يعتبر استخراج الغاز الطبيعي ومعالجته من العمليات التي تتطور من خلالها أهم الصناعات بشكل فعال. يصل الغاز إلى المستهلك النهائي بعد معالجته بعناية، ويؤدي استخدامه إلى تحسين الظروف المعيشية بشكل كبير.

بالمقارنة مع الغاز الطبيعي، فإن غازات المعالجة لها قيم تسخين أقل، ودرجات حرارة لهب منخفضة وتغيرات تركيبية. وغالبًا ما تكون ملوثة بمواد ذات صلة، مما قد يتسبب في انبعاث مواد ضارة أو تعطيل العملية.

وبناءً على ذلك، غالبًا ما يتم استخدام غازات المعالجة المنبعثة بكفاءة منخفضة أو يتم حرقها ببساطة. لقد كان تحسين استخدام غازات المعالجة هو هدف العمل البحثي الذي تم إجراؤه في السنوات الأخيرة بدعم من وزارة الاقتصاد الفيدرالية.

نقدم أدناه أعمالًا قريبة من الممارسة التي تم تنفيذها في معهد البحوث الصناعية (PRI) - معهد الأبحاث التطبيقية التابع لجمعية علماء المعادن الألمان في دوسلدورف.

تنظيم سريع للغازات العملية

يمكن استخدام الغازات القابلة للاحتراق ذات القيم الحرارية المتقلبة في العديد من عمليات الاحتراق إذا أمكن التحكم في كمية الغاز ونسبة الغاز إلى الهواء بشكل مستمر وسريع. توفر طرق التحكم الجديدة مع القياس المستمر والديناميكي للمعلمات المركزية للغازات القابلة للاحتراق تجانسًا سريعًا للغاية لهذه التقلبات.

بفضل هذا، يمكن ضبط الشعلات الصناعية القابلة للتعديل بشكل أكثر دقة من ذي قبل استجابة للتقلبات في تكوين الغاز.

يعد استخدام مثل هذا النظام مناسبًا في تركيب تسخين الهواء للفرن العالي مع أجهزة التحكم وأجهزة الاستشعار المحسنة. وبفضل تنفيذ مجموعة من التدابير، انخفض استهلاك الغاز الطبيعي في المنشأة بشكل كبير. ويؤكد الاستخدام الإضافي في صناعة البتروكيماويات والصلب ومحاسبة معايرة الغازات البيوكيميائية ملاءمتها العملية.

عملية تنقية الغاز

وتشمل الملوثات المسببة للمشاكل في غازات المعالجة، على وجه الخصوص، الهيدروكربونات عالية الغليان ومركبات الكبريت والنيتروجين. ومن أجل التمكن من استخدام هذه الغازات في الإنتاج بأمان وبتكاليف إصلاح منخفضة، تم تطوير طريقة أولية لتحقيق أقصى قدر من إزالة هذه المواد المرتبطة بها.

في هذه العملية، يمر غاز المعالجة عبر واحد أو أكثر من المفاعلات المملوءة بالكربون المنشط أو فحم الكوك المنشط (مفاعلات ذات طبقة ثابتة أو مفاعلات ذات طبقة متحركة) ويتم تنقيته عن طريق ترسيب الشوائب على المواد الصلبة المسامية.

ونظرًا للانتقائية المنخفضة للعملية بالنسبة لعناصر مختلفة جدًا من الغاز، يتم فصل معظم المواد المتداخلة عن تدفق الغاز.

تتميز الطريقة اللامركزية بعمر خدمة طويل وتكاليف إنتاج منخفضة. من المخطط إنشاء مصنع تجريبي في أحد مصانع الدرفلة لإزالة الهيدروكربونات متعددة الحلقات من غاز فرن فحم الكوك المنقى جزئيًا.

تخفيض أكاسيد النيتروجين في مصانع الاحتراق

باستخدام الطرق المعروفة لإزالة النيتروجين، بالإضافة إلى التخفيض التحفيزي الانتقائي (طريقة SNCR)، من الممكن تحقيق انخفاض في أكاسيد النيتروجين بنسبة تصل إلى 95%. وفي المنشآت الكبيرة - مثل محطات توليد الطاقة - يمكن تطبيق هذه الأساليب اقتصاديًا، على الرغم من ارتفاع تكاليف الاستثمار والإنتاج. وهذا لا ينطبق على مصانع الإنتاج الأصغر.

تعتمد الطريقة الجديدة لخفض درجات الحرارة المرتفعة (HTR) على الاحتراق المرحلي بالهواء وتستخدم آليات تقليل النيتروجين من خلال إضافات مثل ماء الأمونيا أو اليوريا. وهو يختلف عن طريقة SNCR في نطاق درجة الحرارة وموقع الحقن في نطاق الاحتراق تحت مستوى العناصر المتكافئة. تسمح هذه الطريقة بتحقيق تخفيضات في أكاسيد النيتروجين بنسبة تزيد عن 90% بتكاليف إنتاج منخفضة وانبعاثات منخفضة من الأمونيا. تتميز هذه الطريقة بتكلفة بناء قليلة لتنفيذها ويمكن استخدامها مع إجراءات إزالة النيتروجين الأخرى.

تحسين الشعلات في الأفران المنهجية

يتطلب احتراق الغازات المعالجة ذات القيمة الحرارية المتقلبة استخدام محارق خاصة. بالتعاون مع الشركات المصنعة للشعلات متوسطة الحجم، تم تطوير نماذج أولية للشعلات القابلة للتعديل، والتي يمكن تعديلها وفقًا لمعايير الغاز مثل القيمة الحرارية والطلب على الهواء باستخدام آليات تعديل بسيطة. تنطبق أيضًا الأساليب والعناصر التي تم تطويرها خلال هذا العمل على تحسين الأفران المجهزة بالشعلات التقليدية.

وعلى الرغم من الوفورات الهائلة، وخاصة في الصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة، لا يزال من الممكن استغلال إمكانات توفير الطاقة الفعالة من حيث التكلفة اليوم. في العديد من أنظمة التدفئة، يمكن تحقيق توفير في الطاقة يصل إلى 10% من خلال التحكم الأمثل. فقط التدابير التنظيمية والفنية على مستوى المؤسسة هي التي يمكن أن تقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 4-6٪.

إلى جانب تدابير مثل تحسين التحكم في العمليات، واستخدام أنظمة الشعلات والغلايات الأكثر كفاءة، وتحسين عزل خطوط البخار والأفران والمجففات، واستعادة المكثفات، واستخدام الحرارة المهدرة، فإن زيادة استخدام غازات المعالجة تنطوي على إمكانية تحقيق وفورات كبيرة.

بالنظر إلى الموضوع " الغازات التقنية"(TG)، من الضروري أن نلاحظ على الفور: أنها تختلف عن الغاز المنزلي ليس فقط في الطريقة الاصطناعية لإنتاجها، ولكن أيضًا في نطاق أوسع من التطبيق. وبطبيعة الحال، لا يمكن المقارنة بين سوق الغاز الطبيعي وسوق الغاز التقني. ومع ذلك، فإن حصة TG ليست أقل إثارة للإعجاب، حيث وصلت في السنوات الأخيرة إلى أكثر من 60 مليار دولار في جميع أنحاء العالم. و إذا غاز طبيعييتم استخدامه أولاً كأحد مصادر الطاقة، ثم يبدأ نطاق استخدام TG من التعدين والهندسة الميكانيكية والبناء ويمتد إلى الصناعات الطبية والعلمية والغذائية وحتى الإعلان.

أنواع الغازات التقنية ونطاق تطبيقها

بعد 65 عاما، منذ الأول نبات مبردوبتقسيم الهواء الجوي إلى غازات مختلفة، يمكننا أن نلاحظ بكل ثقة أن العلم قد تقدم كثيرًا في هذا الاتجاه. في الوقت الحاضر، يتم إنتاج أكثر من عشرة أنواع من الغاز التقني والمخاليط المشتقة منها على نطاق صناعي. أشهرها وأكثرها شيوعًا هي: الأكسجين والنيتروجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والهيليوم والأسيتيلين وخليط البروبان والبيوتان.

الأكسجينهو منتج الغاز الرئيسي في السوق العالمية. إن أكبر المستهلكين للأكسجين لديهم حاجة كبيرة إليه (أي خصائصه الكيميائية) - النباتات المعدنيةو مؤسسات الهندسة الميكانيكيةلعملية الصهر ومعالجة المعادن. يستخدم هذا الغاز أيضًا على نطاق واسع في الطب لإثراء مخاليط التنفس. نتروجينتحتل المرتبة الثانية في الاستهلاك وبالتالي الإنتاج. والغرض الرئيسي منه هو لحام المعادن بالغازوإدراج مخاليط غازية خاصة تعمل على زيادة العمر الافتراضي للمنتجات الغذائية المعبأة. الأرجونيتم استخدام (الغاز الأكثر سهولة ورخيصة نسبيًا) أولاً ل تنظيف وصهر المعادنوبالطبع في المصابيح المتوهجة. ثاني أكسيد الكربونيستخدم في الغالب في المشروبات الغازية وإنتاج الثلج الجاف ومكافحة الحرائق. هيدروجينفي شكل سائل يستخدم كوقود الصواريخ، وفي صناعة المواد الغذائية - لهدرجة الدهون النباتية (في إنتاج السمن النباتي). في الصناعة غالبا ما يستخدم كمبرد. هيليوم، مثل النيتروجين، وهو عنصر مهم عند ذوبان وقطع ولحام المعادن. كما يتم تطبيقه أيضًا في أجهزة كشف التسرب عند البحث عن التسريبات في المعدات المغلقة، وفي الأنشطة الإعلانية (إعلانات النيون الخارجية)، وما إلى ذلك. الأسيتيلينيستخدم في مجالين: تشغيل منشآت الإضاءة وكغاز قابل للاحتراق أثناء معالجة المعادن باللهب. أخيراً، خليط البروبان البيوتان- هذا هو المنتج الأقرب للمستهلك، ويعتبر وقودًا جيدًا وغير مكلف لسكان الصيف وأصحاب السيارات المهتمين بالميزانية. ومن المجالات الواعدة لاستخدام خليط الغاز هذا الأنظمة التي تسمح بتدفئة المنازل الريفية غير المتصلة بالغاز الرئيسي.

مستقبل الغازات التقنية

منذ 10 سنوات حرفيًا، لم يسمع معظم مصنعي المواد الغذائية المحليين حتى عن استخدام الغازات التقنية ومخاليط الغاز لتغليف المواد الغذائية. واليوم هذه التكنولوجيا هي القاعدة. تقوم جميع مصانع تجهيز اللحوم الكبيرة بتعبئة منتجاتها باستخدام جو معدل، ويمكن شراء هذه المنتجات من أي سوبر ماركت. ومع ذلك، تستخدم الغازات التقنية الآن بشكل رئيسي في التطبيقات الصناعية، حيث يتم استخدام خصائصها الكيميائية والفيزيائية. الصناعة الواعدة هي صناعة المعادن، أي صهر المعادن ومعالجتها وقطعها. على سبيل المثال، يتم النظر في أحدث المعرفة الروسية هنا اللحام بالليزر. في عملياتها، يتم استخدام الغازات التقنية لحماية حوض اللحام من الهواء، وكذلك لتقليل تناثر المعادن وتقليل الدخان عن طريق امتصاص الدخان باستخدام شعاع الليزر. كما هو الحال مع تشغيل المعادن التقليدية، يستخدم اللحام بالليزر الأكسجين والنيتروجين والأرجون. ومع ذلك، في التكنولوجيا الجديدة يتم إضافة عدد من الغازات الخاملة إليها - الهيليوم أو خليط الأرجون والهيليوم.

تشمل التطورات الأجنبية الجديدة التي تستخدم الغازات التقنية أجهزة للبحث عن التسربات وتحديد مواقعها داخل المعدات المغلقة. كما تمكن مراسل www.site من معرفة ذلك، فإن أحد أفضل المواقع هو جهاز كشف التسرب MSE-2000Aمن إنتاج شيمادزو (اليابان). تم عرض الجهاز مؤخرًا في المعرض الدولي المتخصص "Cryogen-Expo". مبدأ التشغيل هو كما يلي: يتم تفريغ الحجم الداخلي لجسم الاختبار، ثم يتم رش غاز الاختبار (الهيليوم) على سطحه الخارجي. في حالة حدوث تسرب، يخترق الهيليوم التجويف الداخلي للجسم ويتم اكتشافه بواسطة جهاز كشف التسرب.

سوق الغاز الفني

اليوم، أكبر ممثلي السوق المحلية لمنتجي الغاز هم: المجموعة الصناعية للشركات "Cryogenmash"، "Linde Gas Rus"، OJSC "Logika" وOJSC "Moscow Coke and Gas Plant" (منطقة موسكو)؛ CJSC Lentekhgaz (شمال غرب البلاد)؛ OJSC "Uraltekhgaz" (الأورال) ؛ OJSC Sibtekhgaz (سيبيريا) وOJSC Daltekhgaz (الشرق الأقصى). وتهيمن على السوق العالمية ثلاث شركات: شركة إير ليكيد الفرنسية، وشركة ليندي غاز الألمانية، وشركة إير برودكتس الأمريكية.

وفقًا لإيجور فاسيلييف، مدير تطوير شركة NII KM، وهي شركة معالجة وتوريد روسية لمختلف الغازات التقنية والخاصة، يقدر حجم السوق المحلية بحوالي 600 مليون يورو وينمو بمعدل 15-20٪ سنويًا. بالمناسبة، فإن النمو في السوق العالمية حتى عام 2010 سيكون فقط 7-8٪ سنويا. ويفسر ذلك الضعف العام في تطوير أصول الإنتاج في روسيا، ونتيجة لذلك، انخفاض المنافسة بين شركات الغاز.

يتم تقسيم المشاركين في سوق TG المحلي بشكل تقليدي إلى ثلاث مجموعات. الأولى هي أكبر منتجي الغازات التقنية المسالة. إنهم يقومون بتشغيل محطات فصل الهواء الخاصة بهم فقط ويقومون بتزويد الغاز للمستهلكين الكبار والمتوسطين. أما الفئة الثانية فتشمل معالجات TG وبائعي الغاز لصغار المستهلكين. وفي أغلب الأحيان تقوم هذه الشركات بتحويل الغاز من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية وتنقيته وتوزيعه في اسطوانات. وأخيراً المجموعة الثالثة تمثل بائعي الغاز المعبأ.

تبدو سياسة التسعير للشركات في سوق TG الروسي مثيرة للاهتمام للغاية. الفرق في الأسعار لجميع أنواع الغازات التقنية رغم ضعف المنافسة بين الشركات المصنعة لا يزيد عن 10-15٪. على سبيل المثال، بالنسبة للمورد الأجنبي الجاد، قد يكون أعلى بنسبة 25% من المنافسين.

وشيء أخير. تتراوح ربحية شركات الغاز الموجودة في الاتحاد الروسي من 20 إلى 40٪. يعتمد ذلك على المنطقة ونوع الغاز وعلامته التجارية.

مستقبل صناعة الغاز

بشكل عام، فإن تطوير صناعة الغاز التقنية في روسيا يتقدم بوتيرة جيدة وقد يصل في السنوات القادمة إلى أعلى مستوى في السوق العالمية. ومع ذلك، فإن هذا لن يحدث إلا إذا تم حل عدد من المشاكل والمهام، واحدة منها هي حاويات لتخزين ونقل TG. الآن الأكثر شيوعا هي أسطوانات الغاز، ولكن، وفقا للخبراء، فقد عفا عليها الزمن منذ فترة طويلة أخلاقيا وجسديا (حتى أسطوانات الأربعينيات من القرن الماضي قيد الاستخدام). هناك مهمة أخرى لا تقل أهمية وهي تحويل صناعة الغاز المحلية إلى مخطط مبيعات التوريد في الموقع لـ TG، المستخدم في جميع أنحاء العالم. إنه ينطوي على إنتاج الغاز التقني في موقع المستهلك، مما يلغي تكاليف النقل بشكل شبه كامل، ونفقات العميل للمعدات باهظة الثمن (يتم توفيرها من قبل الشركة المصنعة للغاز) ويسمح بإقامة تعاون طويل الأجل ومتبادل المنفعة بين الشركاء.