Научпоп + Промышленность

Ситуация изменилась в XVIII в., когда британской промышленности, вышедшей на невиданный ранее уровень в результате индустриальной революции, потребовалось много качественной стали. Перевернул игру английский часовой мастер Бенджамин Хантсмен (Benjamin Huntsman) (1704-1776 гг.) из Шеффилда (знаменитого города металлургов и кузнецов). Ему долгое время не удавалось найти подходящий металл для изготовления пружин и маятников. Так он начал искать способ производства более качественной стали, насыщая углеродом железную заготовку, полученную при проковке крицы.

В это время уже существовал способ передела чугуна в железо путём обезуглероживания при переплаве в токе воздуха. Только при этом получалась всё та же насыщенная шлаком губчатая железная масса — крица. Если же требовалась сталь, то плотную железную заготовку, полученную после проковки крицы, помещали в специальную цементационную печь, где она насыщалась углеродом в твёрдом состоянии. Разумеется, насыщение шло неравномерно, что ухудшало качество.

Ещё до начала опытов Хантсмен понял, что главные недостатки цементированной стали — её неоднородность по твёрдости (т.е. по содержанию углерода) и загрязнённость шлаковыми и другими включениями. Он пришёл к мысли что эти проблемы поможет решить переплавка цементированной стали в тигле. Опыты длились несколько лет, пока, наконец, не увенчались успехом. В 1740 г. Хантсмен построил в Атерклифе (предместье Шеффилда) первый в мире сталелитейный завод, на котором производили изделия и инструменты из тигельной стали. Этот год считается датой изобретения тигельного процесса.

По способу Хантсмена цементированную сталь переплавляли под слоем флюса из зелёного стекла в огнеупорном тигле, установленном в печи с естественной тягой и отапливаемой коксом. Работая над процессом, изобретатель убедился: добавляя в тигель различные материалы — графит, чугун, железо — можно получать сталь разной твёрдости, пригодную для изделий различного назначения. Этот способ стал ведущим в производстве высококачественных сталей на протяжении полутора столетий, вплоть до появления электросталеплавильного процесса.

Так в середине XVIII в. английский часовщик произвёл революцию в металлургии, в результате которой не только появилась возможность получать высококачественную сталь, но и в дальнейшем проводить опыты по влиянию легирующих добавок на её свойства.

В 1850-60-х гг., когда возникла необходимость производства артиллерийских орудий и броневых листов из литой стали, был разработан способ одновременной выплавки во множестве тиглей литой стали, которую затем выливали в одну ёмкость. В России это сделал Павел Обухов, а в Германии — Альфред Крупп. Но, как говорится, это уже совсем другая история.

Завод по выпуску заводов

Недалеко от поселка Белокаменка Мурманской области расположен Центр строительства крупнотоннажных морских сооружений «Новатэка». Здесь выпускают плавучие линии для производства сжиженного природного газа (СПГ).

— По сути, это «завод по производству заводов», — рассказал генеральный директор компании «Новатэк-Мурманск» Петр Оборин на Дне энергетики на выставке-форуме «Россия» на ВДНХ. — Одно дело, когда линия СПГ построена на Сахалине или на Ямале: там на месторождении добывают газ, сжижают его и дальше отправляют морским транспортом по всему миру. Мы же сделали такие линии мобильными.

Основные цеха Центра занимают около 180 гектаров. В сухих доках там отливают огромные плавучие платформы из бетона — так называемые основания гравитационного типа. Они не тонут благодаря 30 резервуарам, которые перед буксировкой заполняют воздухом. Когда приходит время установки платформы на опоры, балластные емкости заполняют водой — и масса платформы достигает 480 тысяч тонн.

— Доки, в которых отливают основания, — наша гордость. Размер каждого — 415 на 174 метра. Таких широких доков больше нигде нет. В одном помещается шесть футбольных полей. Когда спустили на воду первый плавучий завод, мы проводили в опустевшем доке серию футбольных матчей: приезжали игроки сборной России и проводили мастер-классы для детей Мурманской области, — рассказал Петр Оборин.

При изготовлении платформ используют два типа сверхпрочного, но не слишком плотного бетона — его состав разработали ученые Всероссийского НИИ гидротехники имени Веденеева. В основе бетон марки М600 (по современному ГОСТу В45) — гидротехнический тяжелый бетон, востребованный в строительстве при постоянном контакте с водой. Его укрепляют химическими «присадками», получая в итоге бетон, сравнимый по прочности с гранитом — его практически невозможно разрушить.

Платформы предназначены для использования в Северном Ледовитом океане, где толщина льдов достигает трех метров. Давление на стенки железобетонной платформы огромное, и она должна иметь максимальную прочность во время транспортировки и эксплуатации. Цена риска очень высока. Трещина, которая появилась бы на платформе во время транспортировки к берегам Ямала, стала бы риском потери всего завода и труда тысяч людей.

— Петр Оборин, Генеральный директор компании «Новатэк-Мурманск»

На готовые платформы устанавливают 14 модулей для обработки и сжижения газа. Самый тяжелый из них весит более 14 тонн. Масса готового завода превышает 640 тысяч тонн. Оборудование и трубы делают и собирают тут же — неподалеку от Белокаменки, в соседних цехах.

— Объем здания — почти девять миллионов кубических метров. Высота — 93 метра, ширина — 280 метров, длина — 345 метров. Сквозь откатные ворота легко можно вводить и выводить модули размером с 20-этажный дом. Одновременно в таком помещении работают пять тысяч человек. Таких больших помещений в Евразии больше нет, — подчеркнул гендиректор «Новатэк-Мурманск».

После сборки всех 14 модулей с помощью тяжелой домкратной системы их начинают грузить на бетонное основание. Модули ставят на специальные рельсы и передвигают в нужное место, где соединяют друг с другом.

— Каждый модуль последовательно ставится в рабочее положение. После этого начинается соединение их между собой: свариваются стеки, трубы, протягиваются кабели. Ставятся пожарные датчики, газоанализаторы и прочие подсистемы, — описал Петр Оборин.

Так рождается мобильный СПГ-завод, который можно перевезти по воде в любую точку мира, лишь бы позволяла глубина судоходного канала: осадка плавучего предприятия составляет около 25 метров — как у крупнейших танкеров мира.

Плавучий город

Завод на плавучей платформе достаточно подогнать с моря к берегу и установить на заранее смонтированные опоры. Затем к нему подводят газовую трубу от месторождения — и все, можно приступать к сжижению.

Первый российский мобильный производственный комплекс «Арктик СПГ-2» спустили на воду и отправили в путь в июле 2023 года. За 22 дня его отбуксировали по Северному Ледовитому океану до полуострова Гыдан Ямало-Ненецкого автономного округа.

Вот уже несколько месяцев «Арктик СПГ-2» сжижает газ из месторождения «Утреннее» полуострова Гыдан. По словам Петра Оборина, мобильная линия СПГ не имеет аналогов в мире. На платформе проходит полный цикл сжижения природного газа, проектная производственная мощность мобильной линии — 6,6 миллиона тонн СПГ в год. В основании платформы есть два резервуара для хранения СПГ общим объемом 230 тысяч кубометров. Внутри каждого из них могут поместиться три среднемагистральных пассажирских самолета!

Скоро завершится сборка второй платформы по сжижению СПГ, которую планируют спустить на воду в августе 2024 года. Строительство третьей началось осенью 2023 года: буксировка намечена на 2026-й. Обе платформы тоже отправятся к Гыдану.

Политехники провели лабораторные исследования по отмывке деталей моющим составом и доказали возможность применения средства. Также установили температурный и гидродинамический режимы отмывки промышленных масел и определили ингибитор (вещество, тормозящее химические реакции) для обеспечения коррозионной защиты отдельных видов сталей.

Одним из основных конкурентных преимуществ разработки является возможность использования отходов производства в качестве источника сырья. Для получения струвита – сорбента («поглотителя») масел и смазывающе-охлаждающих жидкостей – используют сточные воды, которые содержат аммонийный азот и фосфат ион. А для амидов жирных кислот, которые обладают высокой моющей способностью, отработанное растительное масло и животные жиры. Это позволит сократить объемы пищего отходов и при этом получить продукт в виде моющего средства комплексного действия.

– На текущий момент мы протестировали первый вариант моющего состава на предприятиях в сфере двигателестроения «ОДК-Пермские моторы» и «ОДК-СТАР». Он представлен в виде струвита, и с ним можно работать в сухом виде – нанести порошок и счистить кисточкой или тряпкой, не намачивая станок. На «ОДК-СТАР» испытания прошли успешно, но обе компании запросили полностью растворимую форму из-за особенностей моющих камер, поэтому мы подготовили и передали второй вариант состава. Он обладает мягким моющим действием и низкой пенообразующей способностью. В зависимости от технического оснащения заказчика мы готовим моющие средства с сорбирующими и эмульгирующими свойствами к маслам и смазочно-охлаждающим жидкостям, каждый из которых может найти применение в промышленности. Например, первый – автомастерские и автопредприятия, где нет подходящих моющих камер, второй – для ОДК с соответствующим оборудованием, – поделился кандидат технических наук, доцент кафедры химических технологий ПНИПУ Андрей Старостин.

Средство ученых Пермского Политеха для промывки уникально из-за свойств невоспламеняемости и повышенной моющей способности. Его использование предотвратит пожары и, следовательно, сократит количество жертв на предприятиях металлообработки. Применение продукта можно расширить на другие направления: пожаротушение, сокращение экологического ущерба от розлива нефтепродуктов, восстановление лесов. Также отечественное производство средства уменьшает затраты на импорт товаров из других стран и повышает технологический суверенитет нашей страны.

Специалисты исследовали сесквитерпаны — органические соединения, которые, как считается, происходят из составляющих растений, водорослей и бактерий в результате их разложения. Для этого отобрали десять проб нефти с месторождений Камчатки и юго-востока Чукотки и изучили их в лаборатории. Это позволило выявить в них молекулы-биомаркеры и на их основе разработать геохимические индексы для определения термической зрелости нефти.

По словам специалистов, выявление биомаркеров и разработка индексов повысят эффективность разведки нефтяных месторождений.

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/

Завод в Гатчине займется выпуском вторичной гранулы из полимеров. Его мощность составит 8,6 тысячи тонн в год.

Однако одних лишь мощностей, по словам Рашида Исмаилова, недостаточно: для эффективной работы всей замкнутой экологической цепочки должен появиться устойчивый спрос на продукцию из переработанного пластика. Его, констатирует эксперт, пока недостаточно.

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/

Метанол отличается большей экологичностью в сравнении с традиционными видами топлива. Например, в отработавших газах двигателя внутреннего сгорания на метаноле меньше оксидов азота. Метанол можно производить прямо на газовых месторождениях в Арктике при помощи известных технологических реакций.

— Дмитрий Онищенко. Профессор МГТУ имени Баумана.

На данный момент, добавил эксперт, существуют две технологии, как применять метанол в качестве топлива для судов: полный перевод двигателя на метанол с использованием искрового зажигания и неизбежной потерей КПД, а также внедрение комбинированных установок, в которых параллельно с метанолом применяется запальная доза дизельного топлива. Каждая из этих технологий, отмечает Онищенко, имеет свои плюсы и минусы.

В целом прогресс в области метанольного производства может стать стимулом для развития самой Арктики. Так, по словам эксперта, тепло, которое образуется при получении альтернативного топлива из природного газа, можно использовать для обогрева близлежащей инфраструктуры, арктических жилищ и предприятий.

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/

Эксперт по возобновляемым источникам энергии, заведующий кафедрой Ульяновского государственного технического университета Дмитрий Степанов оценил новую технологию как перспективную.

Перовскит — это природный минерал титанат кальция. Он в начальном виде и в обработке дешевле, чем кремний, традиционно применяемый в солнечных панелях. Исследования показали, что КПД элементов на основе перовскитов составляет более 25% и пока не имеет верхнего предела. Реализация разработки позволит значительно снизить стоимость солнечных панелей и, следовательно, получаемой электроэнергии. Это будет способствовать распространению перовскитных батарей.

—Дмитрий Степанов. Заведующий кафедрой Ульяновского государственного технического университета.

При этом эксперт отметил, что до массового внедрения перовскитных батарей предстоит пройти несколько этапов, включая проектирование и создание промышленного оборудования для производства по новой технологии.

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/