Газ тәріздес отындар

Жоспар:

1. Кіріспе....................................................................................................... 2
2. Қатты отындар.........................................................................................3
3. Сұйық отындар.........................................................................................6
4. Газ тәріздес отындар................................................................................11
5. Қорытынды ..............................................................................................12
6. Қолданылған әдебиеттер тізімі...............................................................15
7. Қосымша....................................................................................................16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

Отын – жылу энергиясын алуға қолданылатын жанғыш заттар. Агрегаттық күйіне қарай – қатты, сұйық және газ тәрізді, жаратылысы бойынша – табиғи және жасанды отын деп ажыратылады.

• Табиғи огтындарға қазынды көмірлер (антрациттер, тас және қоңыр көмірлер), мұнай, газ, жанғыш сланецтер (тақтатастар), торф, ағаш, өсімдік қалдықтары жатады.
• Жасанды отындарға домна пешінің кокстері, мотор отындары, кокстық және генераторлықгаздар, т.б. жатады.

Отынның негізгі сипаттамасы – жану жылулығы. Отынның жану жылулығы – отынның толық жану кезінде бөлініп шығатын жылу мөлшері. Оны төменгі және жоғарғы, меншікті және көлемдік жану жылулығы деп ажыратады. Төм. жану жылулығы жоғарғы жану жылулығынан отын жану кезінде түзілетін суды, сондай-ақ, оның құрамындағы ылғалды буландыруға жұмсалатын жылу мөлшерінен кем болады. Мысалы, тас көмірдің жану жылулығы 28 – 34 МДж/кг, бензиндікі – 44 МДж/кг-ға жуық; табиғи газдың көлемдік төм. жану жылулығы 31 – 38 МДж/м3. Әр түрлі отынды салыстыру және оның қосынды қорын есепке алу үшін шартты отын түсінігі пайдаланылады, оның ең төм. жану жылулығы 29,3 МДж/кг. Техниканың жаңа салаларының дамуына байланысты “отын” термині кең мағынада қолданылады, ол энергия көзі болып табылатын барлық материалдарға да (ядролық отын, зымырандық отын) қатысты айтылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Қатты отындар.

Тас көмір – көмірленудің жоғары деңгейі бар және күлсіз, бірақ дымқыл негізде немесе шағылдыру коэффициентінің витриниты 0,5 және одан да көп,  24 МДж/кг -нан астам (5700 ккал/кг) жылу шығару қабілеттілігі жоғары көмір. Түсі қара, қара сұр, құрамдас бөліктеріндегі тығыздығы ең жоғарғысы инертинит 1,48 – 1,5 г/см3, ал ең төмені липтинит 1,12 – 1,18 г/см3. Олар алынған көмір типтеріне сәйкес жіктелуі мүмкін емес, тұндырылмаған шлам, көмірдің аралық өнімдері және көмірдің басқа да төмен сұрыпты өнімдері тас көмірге жатқызылады. Тас Көмірдің петрографиялық құрамы макротиптер немесе литотиптер (жылтыр – кларен, жартылай жылтыр – дюрен-кларен, жартылай күңгірт – кларен-дюрен, күңгірт – дюрен және витрен) мен олардың басқа түрөзгерістерінен тұрады. Тас Көмірдің органикалық бөлігіне кіретін элементтер: көміртек 75 – 97 oС, сутек 1,5 – 5,5 oС, оттек 2 – 18oС, азот 0,3 – 3 oС аралығында, олардан басқа зиянды қоспа саналатын күкірт пен фосфор және кейбір сирек элементтер болады. Қазба көмір құрамында битумдар, гумин қышқылдары, фульвоқышқылдары және қалдық көмір кездеседі.Тас Көмірді техникалық талдау нәтижесінде оның пайдалану үшін қажетті физика-механикалық қасиеттері: күлділігі, ылғалдылығы, күкірт пен фосфор мөлшері, ұшқыш заттар шығымы, қызу бөлгіштігі, т.б. анықталады. Тас Көмірді қолдану ауқымы әр алуан. Ол тұрмыстық, энергетикалық отын, металлургия және химиялық өнеркәсіп үшін шикізат ретінде (қ. Кокс, Кокс химиясы көмірөнеркәсібі), сондай-ақ одан сирек және шашыраңқы элементтерді алу үшін пайдаланады. Тас Көмірдің Қазақстандағы қоры 71,6 млрд. т-ға тең, оның ішінде кокстелетіні 17%-ды құрайды.

         Қоңыр көмір немесе лигнит - өзі құралған өсімдік затының анатомиялық құрылымын сақтайтын көмірленудің төмен деңгейі бар көмірді білдіреді. Күлсіз негізде оның жоғарғы жылу шығару қабілеттілігі 24 МДж/кг-нан (5700 ккал/кг) кем, бірақ дымқыл негізде оның шағылдыру коэффициентінің витриниты 0,5-тен кем.

Антрацит [1] – көмірленудің ең жоғарғы дәрежесіне жеткен көмір. Сыртқы белгілері: түсі қара сұр немесе сұр қара, металдай жылтыр, құрылымы әр түрлі, қолға жұқпайды. Эндогенді жіктер мен сызаттарының арасы 2 – 20 мм, кейде 80 мм болып келеді. Меншікті салмағы 1,37 – 1,68 г/см3, органикалық массасының меншікті салмағы 1,5 – 1,8 г/см3, ылғалдылығы 1 – 3%, газ бөлінуі 2 – 4%. Химиялық құрамында 94 – 97% көміртек; 1 – 3%-дай сутек пен оттек; 1 – 2%-дай күкірт пен азот бар. Жылу қуаты 8,1 – 8,2 мың ккал/кг, кокстегенде түйіршіктері бірікпейді. Антрацит жақсы электр өткізгіш, өздігінен тұтанбайды, қасиетін өзгертпейді, ұзақ уақыт сақталады. Каротаж диаграммаларында антрацит қабаттары электр өткізгіштігімен ерекшеленеді. Антрацит домна пештерінде пайдаланылады, жіксіз таза кесектерінен ток өткізгіш электрод жасайды.[2][3]

 

   Шымтезек - ауаның шектелген (күйдірудің бастапқы кезеңі) және жоғары ылғал жағдайындағы қатып қалған өсімдіктің ішінара бөліну нәтижесінде құрылған қатты отынды білдіреді. Оған торфтың отын ретінде пайдаланылатын бөлшегі ғана жатады. Өсімдік қалдықтарының топыраққа, сазға кәмілуінен тығыздалып пайда болған қоңырқай, кейде сарғыш құреңдеу келетін тау жынысы. Торф отқа жақсы жанады, сондықтан оны шымтезек деп те атайды. Каттылығы 1, меншікті салмағы 1,05. Мұның арасында өсімдік қалдықтары да (шәптің, ағаштың сабақтары, тамырлары т. б.) көп болады жә-не олар кезге айқын көрініп тұрады. Торф ішіндегікөміртек орта есеппен алғанда 60% шамасында. Ағаштағы көміртек 50%, демек, торф көміртекке 10%-тей байыған әрі тазарған. Шық қ а н өсімдіктерінің түріне қарай торф орман торфы, шабындық торфы, мүк торфы деп бірнеше түрлерге айрылады. Торф — жас жағынан алғанда геологиялық дәуірдің ед кейінгі шөгіндісі. Торф кені Ленинград, Москва облыстарында, Сибирьде, Киыр Шығыста т. б. жерлерде бар.

 

Кесекшелі отын – тас көмірлі кесекшелердің басқа де белгіленуін білдіреді. Кесекшелеу үдерісінде көмірдің ұсақ бөліктері қатты қысым мен байланыстырушы заттардың қосылуымен температураның әсерінен кесекшелердің дұрыс қалпына күйежентектеледі.

Қоңыр көмір кесекшелері – лигниттен дайындалады, ол ұсақтау мен құрғатудан кейін байланыстырушы заттарды қосусыз, жоғарғы қысымның әсерінен дұрыс қалыптағы кесекшелерді құрай отырып күйежентектеледі.

Шымтезек кесекшелері – шикі торфтан дайындалады, біріктіретін заттарды қосқаннан кейін немесе оларсыз, сондай-ақ кептіруден кейін жоғары қысымда дұрыс формалы брикеттер құрып біріктіріледі.

Кокс – ауа жіберілуі толық болмаған кезде (карбондау) көмірді немесе лигнитті құрғақ айдау жолымен алынған қатты қалдықты білдіреді.Кокс (нем. koks) – көмірді немесе мұнайлы шикізаттарды кокстеу арқылы алынатын жасанды қатты отын. Тас көмір Коксін пайдалану 18 ғ-дан белгілі. Алғаш рет Кокспен шойын балқыту 1735 жылы Ұлыбританияда іске асырылды, ал алғашқы жабық камералы Кокс пештері 19 ғасырдың 30-жылдарында өндіріске енгізілді.Кокстың екі түрі бар: газды кокс – газ зауыттарында жасанды газды өндіру үшін қолданатын көмірді қайта өңдеу нәтижесіндегі жанама өнім және пештік кокске оған тас көмірден алынған кокстың басқа да барлық түрлері жатады.Тас көмірді кокстеудің кең тараған әдісі – 3 мм-ге дейін ұсақталған тас көмір түйірлерін 900 – 1050°С-та ауасыз қыздыру арқылы алу. Ал мұнай қалдықтарынан Коксті ауа қатыстырмай жабық ыдыста 4 – 5 атмосфералық қысымда және 450 – 500°С температурада қыздырып өңдеу арқылы алады. Өндірісте процесс екі тәсілмен жүргізіледі: қыздырылмайтын реакторларда баяу кокстеу және көлденең орнатылған қыздырылған кубты қондырғыларда кокстеу. Кокс алуға жарамды мұнайлы қалдықтарға: айдау қондырғыларынан шыққан мазут пенгудрон, термиялық крекинг қалдықтары, пиролиз шайыры, катализдік крекингтің ауыр газойльдері және мұнай-битумды жыныстар жатады. Кокстің тығыздығы 1,4–1,5 г/см3, оның құрамындағы көміртектің мөлшері 96%-ке жетеді. Коксте сондай-ақ, күкірт және металдар жинақталады. Құрамындағы күкірттің мөлшері бойынша Кокс аз күкіртті (1,5%-ке дейін), күкіртті (1,5 – 4,0%) және көп күкіртті (4%-тен көп) болып бөлінеді. Кокс металлургияда тотықсыздандырғыш және отын ретінде, электродтар, алюминий, фосфор,кремний, ферроқұймалар, т.б. материалдар өндірісінде, авиация және ракета техникасында, электр және радиотехникада, ядролық энергетикада кең қолданылады. Қазақстанда Кокс Испат-Кармет бірлескен кәсіпорнында (бұрынғы Қарағанды металлургиялық комбинаты) өндіріледі.

 

Көмірден алынған кокс - көмірден алынған брикеттерден карбондау жолы арқылы алынатын қатты өнімді білдіреді.

Ыстық тақта тас – құрамында органикалық заттар (кероген) жоғары болатын тұнбалы жыныс, ол шикі мұнайға немесе қыздыру жолымен газға айналуы мүмкін.

Битуминозды құмдар – қыздыру немесе басқа да бөлу процестері кезінде мұнайды бөліп шығаруға қабілетті, құрамында жоғары шайырлы көміртектер болатын құм немесе құм тастарды (битумдар) білдіреді. Сонымен қатар қарапайым әдістермен коммерциялық өндіруге, яғни табиғи фонтандау немесе айдау арқылы өндіруге мүмкіндік бермейтін, тығыздығы және тұтқырлығы жоғары шикі мұнай мен қалың тұтқырлы мұнай өнімдері қосылған. Олар табиғи жағдайда ақпайтын болғандықтан, яғни олар қанықтыратын, қатты жыныстардан арылуы керек, арнайы әдіспен, мысалға қыздыру арқылы. Шикі мұнайдың ауыр түрлері қатты отын санаттарына жатқызылған. Шикі мұнай мен битумдар арасындағы айырмашылықтарын анықтау факторларының бірі ретінде тұтқырлық қолданылуы керек. Аса ауыр шикі мұнай, ауыр шикі мұнай және басқа да мұнай түрлерінің арасындағы айырмашылықтарды анықтау үшін тығыздық ескерілуі керек.

Битумдардың 10000 сантипуаздан асатын тұтқырлығы бар. Шикі мұнайдың әр түрлі түрлерінің 10000-ға сантипуазға тең немесе одан кем тұтқырлығы бар. Бұл тұтқырлық шамалары газдың және мұнай қабатының бастапқы температурасының болмаған кезде орындалатын өлшемге жатқызылады.

           Шикі мұнайдың аса ауыр түрлері - олардың тығыздығы 1000 кг/м3 жоғары. Шикі мұнайдың аса ауыр түрлері 934-ден 1000 кг/м3 дейін қоса тығыздықтары болады. Бұл тығыздықтар 15,60С және атмосфералық қысымда өлшенеді

3. Сұйық отын

 

       Мұнай - көмірсутектер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады; пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі. Мұнайдың, ал ертеректе оны «тас майы» деп атаған, болашағы зор екенін болжаған орыс ғалымы М.В. Ломоносов, Пенсильванияда ең алғаш рет мұнай ұңғымасы бұрғыланғанға дейін жүз жыл бұрын, мұнайдың шығуы жайлы өзінің бірегей теориясын ұсынған еді. «Жер қойнауында тереңнен орналасқан шымтезекті шөгінділерден жерасты ыстығымен қою, майлы материя шығарылып, саңылаулар арқылы ағады... Бұл дегеніміз – сирек, әртүрлі сұрыпты, жанатын және құрғақ, қатты материялардың пайда болуы, бұл тас майы – мұнайдың негізі...», – деп жазады 1763 жылы М.В. Ломоносов.Мұнайды қыздыру кезінде мұнайға біраз ұқсайтын қарамайларды беретін көмір мен тақтатастардан шығу теориясы да орыс ғалымдары – академиктер Паллас пен Абихтікіболған еді. Алайда ол кезде олардың қорытындыларының мұнайды іздестіруде практикалық мағынасы аз еді.Ең жемісті болғаны өткен ғасырдың соңында Д. И. Менделеев ұсынған мұнайдың бейорганикалық шығу теориясы еді. Ұлы орыс химигінің айтуы бойынша, жер шарының орталық ядросы темір және құрамдарында көміртегі бар басқа металдардың қоспаларынан құралады. Жер қыртысындағы жарықтардан өткен сулардың әсерінен бұл ядро жеңіл көмірсуларды – ацетилен, этилен және т.б. түзеді. Жер жарықтары арқылы жоғары жер қыртысының суық бөліктеріне көтеріле бере олар мұнайдың негізгі құраушы бөліктері болып табылатын ауыр көмірсулар қоспасына айналады.Харичков және басқа да орыс ғалымдары мұндай әдіспен табиғи мұнайға ұқсас сұйық – жасанды мұнайды алды. Д.И. Менделеев теориясы бойынша мұнай қарқынды тау түзілу орындарында кездеседі. Мұны жиі бақылауға болады, сондықтан Д.И. Менделев қорытындыларын барлаушылар мұнайды іздеуде көп уақыт қолданды.Мұнай өнеркәсібінің дамуы барысында, әдетте, мұнай кездесуі тау түзілу процестері қосымша фактор болып табылатын жағдайларда кездесетініне көз жетті.Мұнай көбінесе теңіздің түбінде, соның ішінде жағажайлық шөгінділерде жиі табылады. Сірә, теңіз өсімдіктері мен жануарлары қалдықтары судың түбіне жинақтала беруінен болар. Өйткені онда су ағысы болмайды, ол тыныштықта тұратындықтан, оған ауаның келуі қиындай түседі. Ауаның әсерінен бұл қалдықтар тотығар еді, ал ауа болмағандықтан, бактериялардың әсерінен бұл қалдықтар құрамы бойынша мұнайға ұқсас, бірақ оларда толығымен мұнайға айналмайтын процестер өтеді. Мұндағы түсініксіз жайт: осы қалдықтардан мұнай қалайша түзіледі? Әңгіме мынада: онда хлорофилдің, яғни өсімдіктердің жасыл түсі негізінің және басқа да екі жүз градустан жоғары температурада тұрақсыз болатын заттардың қалдықтары табылған. Ал барлық мұнайға жақын өнімдерді алатын белгілі химиялық реакциялар тек жоғары температураларда өтеді.Ақыры 1930 жылы ірі кеңес ғалымы – академик Н.Д. Зелинский бұл жерде катализ, яғни өздері аз өзгеріске ұшырайтын заттардың әсерінен химиялық өзгерістерді тездететін құбылыс орын алатынын дәлелдеді. Катализаторлармен өсімдіктерге, бактериялық әсердің өнімдеріне жақын орналасқан заттарға әсер етіп, ол жасанды мұнайды екі жүз градустан төмен температурада алды. Осылайша сұрақтың жауабы шешілді, бірақ түпкілікті емес: ол тәжірибесінде қолданған катализаторлар табиғатта болуы мүмкін емес, олар өте тұрақсыз еді.Табиғатта мұнай түзілуді іске асыратын заттарды ұзақ іздегеннен кейін химия ғылымдарының докторы, профессор Андрей Владимирович Фрост бұл, әдетте, мұнай қыртыстарын жауып тұратын кейбір сазбалшықтардың қатысымен болатынын анықтады. Өсімдіктер және жануарлар қалдықтарымен бірге тұнып, сазбалшықтар, жануарлар сүйектері мен микроағзалар кейін мұнай түзетін фактор болып табылатын материалдың негізін түзеді. Лай – бұл сазбалшық, өсімдік және басқа да қалдықтардың түр өзгерген қоспасы – бактериялардың әсерінен құмды және басқа да кеуекті тау жыныстарымен қапталады. Олар, өз кезегінде, мұнай мен су өтпейтін сазбалшық және басқа да тау жыныстарының қабаттарымен қапталып, температурасы шамамен жүз градустай қабаттарға дейін түседі. Мұнда мұнай түзілу процесі аяқталады; құрамында лай болатын мұнай біртіндеп қабаттасады да, біз мұнай кенорындарынан табатын кеуекті тау жынысына енеді.Мұнайдың шығуының жаңа теориясының зор тәжірибелік маңызы бар. Ол мұнайшы-геологтарды мұнайдың түзілу жағдайларын анықтау әдісімен таныстырады. Мұнай қалай пайда болатынын білетін кен барлаушылары оны іздеу орындарын тез анықтайды. Геологиялық жағдайларға байланысты мұнайдың болатын жерлерін және оның мүмкін орын ауыстыру жолдарын анықтауға болады.

Шикі мұнай – бұл түсі сарыдан қараға дейін, әр түрлі үлес салмағы және тұтқырлығы бар, табиғи көміртек қоспасынан құрылған минералдық май. Бұл санатқа битуминозды материалдардан (тақта тастан, битуминозды құмнан және т.б.) алынған шикі минералды мұнай өнімдері қосылған. Шикі мұнай бойынша деректерге сепараторлы қондырғыларда газ тәрізді көміртектерден бөлінетін ілеспе (газ) конденсаты қосылған.

Спирт - әдетте оған отын ретінде пайдаланылатын этанолды (этил спирті) және метанолды (метил спирті) жатқызады. Этанолды қанттан, крахмалдан және целлюлозадан алуға болады, ол негізінен транспортта пайдаланылады (таза немесе бензинмен қоспа күйінде). Метанол сүректен, ауылшаруашылық дақылдардан, шөптен және т.б. өндірілуі және қозғалтқыштарда іштей жану үшін қолданылуы мүмкін. 

Табиғи газдан алынған сұйық заттар – табиғи газды өндіру, тазалау және тұрақтандыру кезінде алынатын сұйық немесе сұйытылған көміртектерді білдіреді. Олардың бутан, пропаннан бастап және ауыр дизельді отындардан аяқтап әр түрлі мінездемелері бар. Бұл санатқа: кәсіптік газдардан жасалған бензин, сұйытылған мұнай газы (ТМД) немесе зауыт конденсаты қосылған.

Зауыт конденсаты – табиғи газды қайта өңдеу үшін зауыттарда дымқыл табиғи газдан жасалған қоюландырылған сұйық көміртектерден алынады. Ол мұнай өңдейтін зауыттарда бастапқы өнім ретінде пайдаланылады.

Кәсіптік газдардан жасалған бензин – дымқыл табиғи газдан, соның ішінде шикі мұнаймен бірге алынған жеңіл бензинді білдіреді. Ол мұнай өңдейтін және мұнай-химиялық зауыттарда бастапқы өнім ретінде, сонымен қатар ары қарай өңдеусіз автокөлік бензинімен тікелей араластыру үшін пайдаланылады. 

Мұнай өнімдеріне айдау және шикі мұнайды, ыстық тақтатасты немесе жартылай қайта өңделген және толық өңделмеген мұнай өнімдерін крекингтеу жолымен алынған сұйық отын, жанар-жағар майы және қатты, жартылай қатты өнімдер жатады.

Авиациялық бензин – октандық саны 80-145 RON (зерттеу октандық саны) және -60оС-ге тең мұздату температурасы бар авиациялық поршеньді қозғалқыштарда қолдану үшін арнайы дайындалған автомобиль бензинін білдіреді.

Автомобиль бензині – авиациялыққа қарағанда еріксіз (ұшқынмен) тұтанатын қозғалтқыштарда пайдаланылатын жеңіл көміртекті отын. Ол 35 - 200оС температурада айдалады және осылайша, әдетте 80 – 100 RON құрайтын,  жеткілікті деңгейдегі жоғары октандық санды алу үшін өңделеді. Өңдеу риформинг жолымен, қандай да бір ароматикалық фракцияларды араластыру немесе бензолды не басқа да тұнбаларды қосу (мысалы, тетраэтильді қорғасын) жолымен өндіріледі.

Реактивті қозғалтқыштарға арналған отынға – бензин және керосин типтегі отындар жатады. Бензин типіндегі реактивті қозғалтқыштарға арналған отынға 100 - 250оС температурада айдалатын, мұның өзінде 143 оС температурада ең аз шамамен көлемнің 20% айдалатын, авиациялық газтурбиналы қозғалтқыштарда қолдануға арналған жеңіл көміртекті отынның барлық маркалары кіреді. Олар көлемдегі хош иісті көміртектердің құрамы 25% аспайтындай, керосинді және бензинді немесе лигроинді араластыру арқылы табылады. Қосымша қату температурасын –580С төмендету үшін және будың серпімділік деңгейін Рейд бойынша 0,14 – 0,21 кг/см2 диапазонында демеп тұру үшін присадкалар енгізіледі. Керосин типіндегі реактивті қозғалтқыштарға арналған отынға авиациялық газтурбиналы қозғалқыштарда қолдануға арналған орташа ашық отын жатады. Олар керосиндікіндей тұтану температурасы және айдау мінездемелері бар, көлемдегі хош иісті көміртектердің ең жоғары құрамы 20%. Олар температурасы – 340С және қату температурасы – 500С кезіндегі кинетикалық тұтқырлығы 15 сСт** төменге келтіру үшін өңделеді.