Органик түлш: төрөл, найрлага, ангилал

2024 Зохиолч: Howard Calhoun | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-02 13:59

Уламжлалт эрчим хүч нь органик болон цөмийн гэсэн 2 төрлийн түлш хэрэглэдэг. Хэдийгээр XX зууны хоёрдугаар хагасаас хойш. цөмийн эрчим хүч маш идэвхтэй хөгжиж байгаа бөгөөд нийт бүтцэд органик түлшний эзлэх хувь давамгайлж байна. Одоогийн байдлаар энэ нь дулаан, цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн гол эх үүсвэр юм. Нийтдээ түүний хоёр зуу орчим төрлийг хүн ашигладаг бөгөөд тус бүр нь өөрийн гэсэн шинж чанар, үзүүлэлттэй байдаг.

Үзсэн тоо

Шуурхай түлшний хэд хэдэн ангилал байдаг:

• Гарал үүслээр: байгалийн (байгалийн); хиймэл (байгалийн боловсруулалтаар олж авсан).
• Ашиглалтын бүсээр: эрчим хүч (цахилгаан, дулаан үйлдвэрлэх); технологийн (аж үйлдвэрийн төрөл бүрийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд зориулагдсан).
• Бодисын физик төлөвийн дагуу (хамгийн түгээмэлийг хаалтанд заасан): шингэн (мазут); хатуу (чулуужсан нүүрс); хий (байгалийн хий).
• "Насан туршдаа"-аар: нөхөн сэргээгдэх (мод, ургамал); нөхцөлт нөхөн сэргээгдэх, хэний хугацаадэлхийн царцдас дахь хуримтлал нь хэдэн мянган жил (хүлэр); нөхөн сэргээгдэхгүй (нүүрс, занар, газрын тос, хий).

Сэргээгдэхгүй түлшний эх үүсвэрийн хувьд хуримтлуулах хугацаа нь тооцоолсон хэрэглээний хугацаанаас хэд дахин урт байна.

Байгалийн түлш

Байгалийн чулуужсан түлшийг дараах бүлэгт хуваадаг:

• Чулжсан яс (гэдэснээс гаргаж авсан): хатуу ба хүрэн нүүрс; Байгалийн хий; хүлэр; антрацит; тос; шатдаг занар болон бусад.
• Хиймэл: бензин; керосин; занарын тос; түлшний шахмал түлш; нүүрс; гидролизийн лигнин; хүнс, хөдөө аж ахуй, целлюлоз, цаасны үйлдвэрийн хаягдал; түлшний тос; шатдаг занар боловсруулах, төмөр хайлуулах, пиролиз болон бусад технологийн процессоос дайвар бүтээгдэхүүн болгон гаргаж авсан хийн түлш; мод боловсруулах хаягдал (хуурай үртэс, үртэс, бөөн хаягдал).

Хөдөө аж ахуйн хог хаягдлын органик түлш

Хөдөө аж ахуйн хог хаягдлаас дараах зүйлсийг ихэвчлэн ашигладаг:

• наранцэцгийн үрийн хальс;
• сагаган хальс;
• цагаан будааны хальс;
• сүрэл.

Эдгээр эх үүсвэрүүд бага учир ихэвчлэн орон нутгийн бойлеруудад түлш болгон ашигладаг.

Гарал үүсэл

Шинжлэх ухааны үзэл баримтлалын дагуу бүх төрлийн чулуужсан түлш нь ургамлын үлдэгдэл, оршин байсан бичил биетүүдээс бүрддэг байв.500 мянгаас 500 сая жилийн өмнө. Тэдний хуримтлал нь идэвхтэй исэлдэлтээс хамгаалагдсан дэлхийн царцдасын хэсгүүдэд (усан сангийн гүехэн эрэг орчмын бүс, намаг, далайн ёроол) явагдсан. Эдгээр үлдэгдлийн химийн найрлагад 4 үндсэн элемент орно:

• нүүрс ус;
• лигнин (дээд ургамлын эс хоорондын бодис);
• өөхтэй төстэй бодис (давирхай, лав, глицерин эфир);
• уураг.

Намаглаг газарт хуримтлагдсан өндөр ургамал, хөвдний үлдэгдэл нь гумолит (чулуужсан нүүрс), усан сангийн ёроолд бичил замаг, бактери үүсэх үндэс болсон - сапропелит. Өндөр даралт, температурын нөлөөн дор органик бодис өөрчлөгдсөн (нүүрсжилт).

Нүүрсжилт багатай гумолитуудыг хүрэн нүүрс гэнэ. Илүү өндөр температурт гумин хүчил нь төвийг сахисан гумин болж хувирав. Нүүрсэнд гумин хүчил бүрэн байхгүй.

Зөөлөн нөхцөлд сапропелитүүдэд ханаагүй нүүрсустөрөгчийн шатамхай занар үүсэх замаар полимержих үйл явц голчлон явагддаг бөгөөд нэрэх явцад газрын тостой төстэй найрлагатай их хэмжээний давирхайг өгдөг. Сапропелийн өндөр температурт метаморфоз, чулуулгийн катализаторын оролцоо нь шингэн ба хийн төлөвт (газрын тос, байгалийн, холбогдох хий) нүүрсустөрөгчийн холимог үүсэхэд хүргэсэн.

Хатуу түлш

Хатуу чулуужсан түлш нь капилляр-сүвэрхэг гетероген материал юм. Тэдний бүтэц нь агуулдаголон тооны нүх сүв, хагарал. Дулааны цахилгаан станцад шатаахын өмнө түүхий эдийг бутлуурт 15-25 мм-ийн хэмжээтэй (бойлерт давхар шаталт) эсвэл нунтагласан байдалд оруулан дутуу шаталтаас үүсэх алдагдлыг бууруулдаг.

Шингэн болон хатуу чулуужсан түлш нь 5 шатамхай химийн элемент дээр суурилдаг: C, H₂, O_{2, S. Гадаад (Шаталтын дараах үнсний үлдэгдэл, чийг) болон дотоод (азот ба хүчилтөрөгч) тогтворжуулагч нь түлшний чанарыг доройтуулдаг.}

Хатуу түлшний шинж чанар

Шатамхай органик түлшний үндсэн төрлүүд, тэдгээрийн зэрэглэл, товч тайлбарыг доорх хүснэгтэд үзүүлэв.

Шатахууны төрөл	Брэнд ба сортууд	Онцлог
Хүрэн нүүрс	1B, 2B, 3B (чийгийн багтаамжаас хамаарч)	бага агуулгатай түлш; өндөр гигроскоп ба чийгшил; бага механик хүч; дэгдэмхий нэгдлүүдийн өндөр гарц; багассан нүүрстөрөгчийн агууламж; аяндаа шатах хандлага нэмэгдсэн; илчлэг 7-20 МДж/кг.
Нүүрс, антрацит	D, 1G, 2G, 1GJ, 2GJ, 1J, 2J, 1K, 2K, 1KO, 2KO, 1KS, 2KS, 1OS, 2OS, TS, 1SS, 2SS, 3SS, 1T, 2T, 1A,, 3А	уламжлалт түлш; өндөр илчлэг (25 МДж/кг хүртэл); өндөр нүүрстөрөгчийн агууламж; бага гигроскоп ба чийгшил; өндөрхүч чадал; дэгдэмхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн гарц 3-40%.
Хүлэр	тээрэмдэх; бөөн	орон нутгийн түлш; өндөр чийгшил; дэгдэмхий нэгдлүүдийн өндөр гарц; аяндаа шатах хандлага; хатсаны дараах илчлэг – 8 МДж/кг.
Нефть занар	humite-sapropelite; сапропелит кукерситүүд (гарал үүслээр нь ангилсан).	хамгийн их тогтворгүй контент; өндөр реактив түлш; дундаж илчлэг – 4.6-9 МДж/кг; бага агуулгатай түлш, орон нутгийн хэрэгцээнд, мөн өндөр энергитэй түлш (занарын тос, хийн түлш) үйлдвэрлэх түүхий эд болгон ашигладаг.

Чийгийн нөлөө

Чийгийн өндөр агууламж нь шатамхай материалыг асаахад хүндрэл учруулж, зуухны температурыг бууруулж, дулаан алдагдлыг нэмэгдүүлдэг. Геологийн урт наслалттай түлшний найрлагад ус бага байдаг (хүрэн нүүрс, хүлэр).

Хэд хэдэн төрлийн чийг байдаг:

• сорбци, хатуу ба хийн фазын заагт хуримтлагдах;
• хялгасан судас (нүх);
• өнгөц (хэсгүүдийн гаднах гадаргуу дээр байдаг);
• усжуулсан (талст гидратаас бүрддэг).

Хатуу чулуужсан түлшнээс эхний 3 төрлийн чийгийг хатаах замаар арилгаж болно.105 ° C-ийн температурт, сүүлийнх нь зөвхөн 700-800 ° C хүртэл халаахад химийн урвалаар явагддаг. Тээвэрлэлт болон гадаа хадгалах явцад усны агууламж мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, түлшний чанарыг доройтуулж болзошгүй.

Эрдсийн хольц

Бүх төрлийн хатуу түлш нь үндсэндээ дараах нэгдлүүдээс бүрдэх эрдэс хольц агуулдаг:

• силикатууд;
• сульфид;
• Ка, Mg, Fe-ийн карбонатын давс;
• фосфатууд;
• хлорид;
• кальци ба төмрийн сульфат.

Түлшийг шатаах явцад өндөр температурын өөрчлөлтөд ордог бөгөөд үүний үр дүнд хатуу шатдаггүй үнс үлддэг. Дараах урвалын улмаас түүний найрлага нь анхны бодисоос эрс ялгаатай:

• төмрийн ислийн давсыг исэл болгон хувиргах;
• силикат нэгдлүүдийн шингэн алдалт;
• карбонатын задрал, CO_{2 ялгарах, исэл үүсэх;}
• хүхрийн нэгдлүүдийн исэлдэлт, хүхрийн давхар исэл ялгарах;
• шүлтлэг металлын давсны ууршилт.

Үнсний үлдэгдлийн эцсийн найрлага нь чулуужсан түлшний шаталтын нөхцлөөс хамаарна. Өндөр температурт энэ нь хайлж, шингэн төлөв (шаар) болж хувирдаг. Үнсний нэг хэсгийг дэгдэмхий шаталтын бүтээгдэхүүнтэй хамт зуухнаас гаргаж авдаг бөгөөд энэ нь зуухны тоног төхөөрөмжийн бохирдол, хог хаягдал, идэмхий элэгдэлд хүргэдэг.

Дулааны задрал

Хатуу чулуужсан түлш шатаах үед задралын хэд хэдэн үе шат дамждаг:

• бертинаци (300 °С хүртэл температур, нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба нүүрстөрөгчийн дутуу исэл, устөрөгч ба нүүрсустөрөгчид, пирогенийн ус ялгардаг);
• хагас коксжих (400-450 °С, шатамхай хийн үндсэн хэмжээ ялгардаг);
• коксжих (700-1100 °C, дэгдэмхий нэгдлүүдийг ялгаруулах процесс дууссан).

Шуурхай түлшний шаталтын бүтээгдэхүүнийг бертинат, хагас кокс, кокс гэж нэрлэдэг.

Хамгийн бага илчлэг нь үнс ихтэй занар, нойтон хүлэр, хүрэн нүүрс, хамгийн өндөр нь антрацит юм. Хатуу түлшний хувьд усны уур агаар мандалд орж, өтгөрүүлэхгүй байх хамгийн бага илчлэгийн утга нь 4.6-26 МЖ/кг байна.

Шингэн түлш

Эрчим хүчний үйлдвэрийн шингэн түлшийг газрын тосоос термохимийн задралын аргаар гаргаж авдаг. Түлшний тосыг томоохон байгууламжид (дулааны цахилгаан станц, бойлерийн байшин) ашигладаг бөгөөд ахуйн зориулалтаар газрын тосны бүтээгдэхүүний нэрмэл хэсгийг (бензин, керосин, дизель түлш, дизель түлш) ашигладаг.

Шатахууны тос нь газрын тос шиг нарийн төвөгтэй коллоид нэгдэл юм. Түүний химийн найрлага нь дараах хязгаарт (хувиар) хэлбэлздэг:

• нүүрстөрөгч – 86-89;
• устөрөгч - 9, 6-12;
• хүхэр - 0, 3-3, 5;
• хүчилтөрөгч ба азот - 0, 5-1, 7.

Мазутын төрөл

Мазутын ангилал дараах байдалтай байна:

• Хүхрийн агууламжаар: бага хүхэр (<0, 5%); бага хүхэр (0.5-1%); хүхэрлэг (1-2%); өндөр хүхэр (2-3.5%).
• Зуурамтгай чанараар (хашилтандбрэндүүд): хөнгөн буюу тэнгисийн цэргийн (F5, F12); дунд (40V, 40); хүнд (100, 200 ба 100 В); нүүрс ба занар (занар, нүүрс боловсруулах явцад үүссэн).

Шингэн түлшний илчлэг 39-41 МДж/кг хооронд хэлбэлздэг.

Хийн түлш

Хийн түлшний найрлагад дараах бодисууд орно:

• шатамхай (ханасан нүүрсустөрөгч, H₂, CO, H_{2S) болон шатдаггүй (нүүрстөрөгчийн давхар исэл ба хүхэр, азот), хүчилтөрөгч, агаар мандлын агаар) хий;}
• усны уур;
• давирхай;
• тоос.

Дараах төрлийн чулуужсан түлш хамгийн өргөн хэрэглэгддэг:

• Байгалийн хий. Гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь метан юм. Хэрэглэхийн өмнө хийг хатааж, тоосыг нь цэвэрлэж, хүхэрт устөрөгчийн хортой хольцыг зайлуулна.
• Газрын тос олборлох явцад ялгардаг дагалдах хий. Шингэн фазаас нүүрсустөрөгчийг салгах ажлыг сепараторуудад гүйцэтгэдэг. Метаны эзлэхүүний хувь хэмжээ нь байгалийн хийтэй харьцуулахад бага, хүнд нүүрсустөрөгчийн агууламж өндөр байдаг. Үүнтэй холбоотойгоор чулуужсан түлшийг шатаах явцад илүү их дулаан ялгардаг.
• Шингэрүүлсэн хий. Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь пропан ба бутан, түүнчлэн хүнд нүүрсустөрөгчийн хольц юм. 20 хэмийн температур ба атмосферийн даралтанд хийн төлөвт ордог. Даралт нэмэгдэх эсвэл температур буурах үед хий нь түүнийг тээвэрлэхэд ашигладаг шингэн үе шатанд шилждэг. Энэ төрлийн түлшний түүхий эд нь дагалдах хий болон газрын тос боловсруулах явцад гаргаж авсан хий юм.
• Кокс зуухны хий. үед үүссэн дайвар бүтээгдэхүүн юмнүүрсний коксжих. Анхны бүтээгдэхүүнийг хортой хольц, аммиак, үнэрт нүүрсустөрөгчөөс цэвэрлэнэ. 1 тонн нүүрснээс 3000 шоо метр гаралттай.
• Домен зуухны хий. Энэ нь кокс ба төмрийн хүдрийг тэсэлгээний зууханд үлээх явцад харилцан үйлчлэлийн үр дүнд үүсдэг. Гарц – 1 тонн ширэм тутамд 2200-3200 м3.

Хийн түлшний илчлэг нь түүний химийн найрлагаас хамаардаг ба 4-47 МДж/м3 хооронд байна. Бараг бүх төрлийн шатамхай хий нь агаараас хөнгөн бөгөөд гоожих үед таазны доор хуримтлагддаг. Гал асаахад шаардагдах агаартай хольц дахь хамгийн бага концентраци нь пентан (эзэлхүүний 1.4%) юм.

Үзүүлэлтүүдийг өгсөн

Янз бүрийн төрлийн түлшний шинж чанарын харьцуулсан дүн шинжилгээ хийхдээ ажлын түлшний чанарын индексийг түүний илчлэг багатай харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлсон үзүүлэлтүүдийг ашиглана.

Тооцоолсон үндсэн үзүүлэлтүүд нь:

• чийгшил;
• үнсний агуулга;
• хүхэр ба азотын агууламж.

Түлш, эрчим хүчний салбарт ашигласан түлшний үр ашгийг харьцуулахдаа жишиг түлш гэсэн ойлголтыг бас ашигладаг. Энэ нь ажлын нөхцөлд хамгийн бага хувийн шаталтын дулаан нь 7000 ккал/кг байдаг түлш юм. Түлшний төрөл бүрийн хувьд хэмжээсгүй дулааны коэффициентийг жишиг түлшний энэ утгад шатаах хувийн хувийн дулааны харьцаагаар тооцоолох боломжтой.

Түлшийг бүрэн шатаахад гурван атомт хий (нүүрстөрөгчийн давхар исэл, хүхрийн давхар исэл) үүсдэг.хий) ба ус. Шатаахад хамаарах бодисын зарцуулалтыг (1 моль түлшний хувьд) агаарт нийлүүлсэн бүх хүчилтөрөгч хариу үйлдэл үзүүлэх нөхцөл дээр үндэслэн томъёогоор тооцоолно. Ийм тэгшитгэлийг материалын шаталтын баланс гэж нэрлэдэг.

Бодит нөхцөлд бүрэн шаталтанд илүү их агаар шаардлагатай байдаг тул тооцоолсон утгыг коэффициент ашиглан засдаг. Шаталтын бүтээгдэхүүний температурыг тодорхойлохын тулд исэлдэлтийн урвалын дулааны балансыг (шингэн болон хатуу чулуужсан түлшний 1 кг тутамд эсвэл хийн түлшний хувьд 1 м3 тутамд) гаргадаг. Физикийн үүднээс авч үзвэл дулааны тэнцвэрийн тэгшитгэл нь энерги хадгалагдах хуулийг бичих хэлбэрээс өөр зүйл биш юм.