 |
|
Принципи розміщення нафтопереробних заводів: СЛАЙД
Техніко-економічні особливості паливної промисловості
З глибокої давнини паливо використовують для отримання теплової енергії. У наш час паливо використовують у двох напрямках: як паливо і як сировину для хімічної промисловості. Мінеральне паливо є головним джерелом енергії сучасного господарства та важливою промисловою сировиною. Із палива виробляють безліч різних палив, мастила, синтетичний каучук, спирти, ефіри, жири, миючі засоби, штучні волокна, пластмасу, добрива та ін.
Паливна промисловість притягує до себе паливомісткі виробництва і визначає спеціалізацію регіону, країни. Паливна промисловість відрізняється високою матеріалоємністю.
За станом паливо поділяють на: СЛАЙД
- тверде – деревина, торф, вугілля, сланці;
- рідке – нафта;
- газоподібне – природний газ, доменний газ.
У сучасній економіці нафта, газ і вугілля мають виключно велике значення. Світові ціни на товари багато в чому залежать від цін на нафту і газ.
В залежності від напрямку використання паливо буває: СЛАЙД
1. Енергетичне, яке безпосередньо спалюють в топках котлів для одержання теплової енергії;
2. Технологічне, яке використовується для спеціальних цілей (наприклад, коксування, газифікація, виробництво полімерів тощо).
Різні види палива вимірюються за їх теплотворною здатністю – за кількістю енергії, яка виділяється про спалюванні 1 кг палива з теплотою згоряння 7000 ккал/кг (одиниця виміру теплотворної здатності палива).
Переведення в одиниці умовного палива здійснюється за наступною формулою: СЛАЙД
Х – кількість умовного палива;
Т – кількість тонн натурального палива;
Q – калорійність палива.
Виробництво вугілля
СЛАЙД
Для вугільної промисловості мають значення геологічні умови залягання, запаси вугілля, вид вугілля, рівень насиченості надр, потужність вугільних шарів, способи видобутку, глибина залягання, гідрологічний режим та інше.
В надрах нашої планети переважає кам’яне вугілля, особливе значення має антрацит (енергетичне вугілля) та коксівне вугілля. В багатьох напрямках використовується буре вугілля. Незначна глибина та велика потужність шарів знижують собівартість тонни вугілля.
Вугільні басейни та родовища багаті метаном (СН4), який знаходиться у зв’язаному стані і починає виділятися при розробці вугільних шарів. Виділяючись в атмосферу, метан руйнує озоновий шар. Крім того, він може призводити до вибухів у шахтах.
Використання СН4 має велике економічне значення, адже його можна використовувати в багатьох напрямках через цінний хімічний склад. Метан спалюють в топках шахтних котельних, а також для одержання вторинного палива і різноманітних хімічних продуктів.
Видобуток вугілля здійснюється двома способами – відкритим і підземним.
СЛАЙД
Відкритий (кар’єрний) спосіб використовується, коли глибина залягання до 150 м. Весь комплекс виробничих процесів можна розділити на такі основні етапи:
- підготовка земної поверхні (вирубування лісу, відвід води, осушення);
- розкривні роботи – видалення гірських порід для забезпечення доступу до покладів вугілля;
- добувні роботи – добування вугілля;
- транспортні роботи – відвантаження і транспортування вугілля за територію кар’єру.
Розкривні і добувні роботи у вугільних кар’єрах включають виїмку, навантаження, транспортування і розвантаження пустих порід і вугілля. Пусту породу видаляють екскаватором. Після цього по вугільному полю прокладають або вузькоколійні залізниці, або вивозять породу великими самоскидами.
Відкритий спосіб має свої техніко-економічні переваги: собівартість тонни вугілля значно нижча, бо непотрібно будувати шахти, вища безпечність, вища продуктивність. Недолік – негативні екологічні наслідки.
СЛАЙД
Підземний (шахтний) спосіб є трудомістким, потребує значного первинного капіталу, підготовчих робіт тощо. Головна умова побудови шахти – термін її експлуатації 25 років. Вугільні родовища поділяються на декілька шахтних полів. Будова шахти починається з закладки шахтних стовбурів. Шахтні стовбури – це найчастіше вертикальна виробка, яка проходить через товщу гірських порід і досягає вугільного пласта. Від стовбурів відходять горизонтальні виробки, де і ведеться видобуток вугілля. В процесі експлуатації шахта поглиблюється, виникає необхідність прокладати нові горизонти. Відстань між горизонтами 70 – 100 м.
Кожна шахта має не менше 2 стовбурів, що забезпечує її вентиляцію. Крім шахт з вертикальним стовбуром, є шахти з похилими стовбурами, по яких вивозиться вугілля вагонетками. Внизу стовбур закріплюється бетоном або залізобетоном. Як підпору використовують деревину або залізобетонні конструкції.
Шахта – це складна споруда, в якій дуже чітко повинні працювати системи освітлення, електропостачання, вентиляція, водовідкатка, підйом – спуск і безліч різної техніки. Крім складного підземного обладнання, кожна шахта має багато різноманітних споруд і механізмів на поверхні.
Основним підйомним механізмом є кліть, яка служить для спускання і підйому людей (тільки в певні години перезмін). Весь інший час кліть вивозить на поверхню руду або вугілля та спускає металеве або дерев’яне кріплення.
У вугільних шахтах вугілля добувають за допомогою прохідницьких комбайнів, які мають робочий орган і конвеєр, який відводить вугілля з зони різання в зону навантаження на інший конвеєр або безпосередньо в вагонетку. Потім навантажені вагонетки за допомогою електровозу відвозяться до центрального стовбура, де за допомогою перекидача вугілля перевантажується у кліть і за допомогою підйомної машини піднімається по центральному стовбуру на поверхню, потім висипається у залізничні вагони.
При добуванні вугілля може застосовуватися гідравлічний спосіб. Вода подається гідромонітором під високим тиском на вугільний пласт. Гідромонітор – апарат для одержання і спрямування потужного потоку води.
Часто при шахтах є збагачувальна фабрика. Збагачення – первинна обробка вугілля. Найбільш поширені методи збагачення: СЛАЙД
Ø Механічний – розділення вугілля і пустої породи в рідинах підвищеної густини, в якій частинки породи тонуть, а вугілля спливає.
Ø Термічний – з вугілля шляхом нагрівання виділяють низькокалорійні компоненти (в першу чергу вологу). Новий вид палива – термовугілля – має цінні якості: малу вологостійкість, стабільні теплові характеристики, більшу транспортабельність. Даний спосіб особливо використовується для збагачення малокалорійного бурого вугілля.
Багато вугільних родовищ має некондиційні (малопотужні) шари, які видобувати шахтним способом дуже неекономічно. Для використання такого вугілля застосовують підземну газифікацію, тобто хімічну переробку вугілля на місці залягання в газове паливо. Цей метод використовується і для переробки відходів шахт. Застосовують кілька методів:
ü Метод парокисневого дуття – в осередок горіння, який знаходиться у вугільному шарі, подають хімічні реагенти: О2 та водяну пару. Вигідніше використовувати суміш N і О2.
ü Метод безперервного одержання водного газу в процесі перекачки через вугільний шар перегрітої водяної пари. Цей метод є більш економічним.
Підземна газифікація вугілля знижує негативний вплив галузі на довкілля.
Переробку кам’яного вугілля називають коксуванням. СЛАЙД
Це фізичний процес сухої перегонки вугілля при його нагріванні. Технологія:
- подрібнення вугілля до 3 мм;
- завантаження коксових печей, які об’єднані у коксову батарею (60-70 шт., місткість однієї печі – до 15 т);
- коксування при температурі 900 – 1050 °С, якетриває близько 10 год. без доступу повітря.
При коксуванні вугілля спікається у пористу масу великими шматками. Це і є кокс. При цьому отримують велику кількість коксового газу, який при охолодженні утворює кам’яновугільну смолу і бензол.
Кам’яновугільна смола містить близько 300 хімічних сполук. Вона є сировиною для подальшої переробки в пластмасу, волокна, гуму та інші матеріали.
За дещо схожою, але більш складною технологією, переробляють вугільні сланці.
Виробництво нафти
Нафта є винятково цінним енергоресурсом, сировиною для органічної хімії тощо. Виділяють два типи нафти: СЛАЙД
· світла – легка, багата бензиновими фракціями, використовується здебільшого для виробництва палива;
· темна – важка, парафіниста, багата цінними вуглеводнями.
Промислові запаси нафти і газу в основному залягають в осадових породах (піски, піщаники, вапняки) на глибині до 400 м. У надрах Землі зустрічаються родовища: нафти, газів, а також нафтогазові.
Нафтовий пласт звичайно зверху і знизу обмежений непроникливими породами. Потужність нафтогазоносного пласта коливається від декількох сантиметрів до декількох сот метрів. Кількість нафтових пластів в різних родовищах коливається від одного до кількох десятків. Найбільш поширені склепові поклади.
Існують 4 основні способи видобутку нафти: фонтанний, компресорний, глибинно-насосний і шахтний. СЛАЙД
Фонтаннийспосіб найбільш економічний і зручний спосіб видобутку. Використовується для видобутку світлої нафти, якщо пластовий тиск перевищує тиск стовпа нафти в свердловині. Чим більше в нафті попутного газу, тим ефективніше її фонтанування.
Компресорний спосіб добування нафти застосовують при експлуатації пластів з малим пластовим тиском, а також коли свердловина перестала фонтанувати. У свердловину занурюють 2 поряд або концентрично розташовані труби. В одну з труб нагнітають попутний нафтовий газ. Він аєрує нафту в пласті і утворює стовп газонафтової суміші, яка по іншій трубі піднімається на поверхню, де потрапляє спочатку у газовіддільник, а потім до нафтопроводу.
Глибинонасосний спосіб – найменш ефективний і найбільш дорогий. Він застосовується після того, як фонтанний чи компресорний способи вичерпали свої можливості. Але за допомогою цього способу коефіцієнт видобування нафти можна підвищити до 80%.
Якщо нафта в’язка і має невеликий пластовий тиск, застосовують шахтний спосіб її добування. Для цього виконують серію гірничих виробок, із яких нафтоносний пласт розрубують горизонтальними свердловинами. По цих свердловинах нафта стікає у спеціальні колодязі. Із колодязів її відкачують насосами.
Темну нафту видобувають компресорним та шахтним способами.
Видобута нафта поступає до сепаратора, де відбувається відділення газу. Раніше попутний газ спалювали на місці його добування. Зараз його збирають у спеціальні сховища, транспортують по трубах великого діаметра до споживачів, які використовують його для промислових (на заводі) і побутових (в котельних) цілей, і як сировину для виготовлення полімерів.
Потім нафту направляють у спеціальні ємкості, в яких вона відстоюється. При цьому мінеральні частки порід випадають в осадок (пісок, глина, мул, сірка, солі), а розчинений газ звільняється і йде на виробництво легких фракцій бензину. Далі нафта поступає до нафтопроводу. Потім насосними установками нафту подають у сховища – резервуари, а з них – споживачам, тобто нафтопереробним заводам.
Нафту транспортують до нафтових заводів за допомогою морського, річкового та залізничного транспорту (у трюмах та цистернах), або по трубах великого діаметру.
Принципи розміщення нафтопереробних заводів: СЛАЙД
· біля споживача, оскільки зберігання і транспортування сирої нафти дешевше, ніж нафтопродуктів.
· враховується фактор обороноздатності – в районах, багатих нафтою, формуються нафтопереробні комплекси.
Схема переробки нафти та нафтових газів СЛАЙД