Мұнайды алғашқы айдау
Мазмұны:
Аннотация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..
Нормативтік сілтемелер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .
Анықтамалар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...
Белгілеулер және қысқартулар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2. Өндіріс әдісін және құрылыс орнын таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. Шикізат, реагент және дайын өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ..
4. Технологиялық схеманың суреттемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5. Процестің материалдық тепе-теңдігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
6. Технологиялық есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7. Механикалық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8. Негізгі және қосалқы құрал-жабдықтарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... .
9. Өндірісті аналитикалық бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
10. Бақылау-өлшеу құралдары және процесті автоматтандыру ... ... ... ...
11. Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
12. Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
13. Процестің техника-экономикалық көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Аннотация
АҚ қондырғысының берілген дипломдық жобасы келесі тараулардан
тұрады.
Республикадағы халық шаруашылығындағы мұнай өндірісінің мәні
кіріспеде берілген.
Әдеби шолуда мұнайды алғашқы өңдеу процесі бойынша отандық және шет
елдік әдебиеттер бойынша талдау жасалынған. Талдау нәтижесінде өндіріс
әдісі таңдалып, қондырғының құрылыс орны таңдалынған.
АҚ қондырғысының технологиялық схемасы суреттемесімен
келтірілген.
Негізгі аппараттың технологиялық есептеулері жүргізіліп,
сейсмикалық және жел жүктемесіне есептелінген.
Технологиялық есептеулер негізінде өндірісті аналитикалық бақылау
және негізгі, қосалқы құрал-жабдықтар таңдалынған.
БӨҚжА тарауында қондырғының кейбір бөліктері автоматтандырылған
және деңгей, шикізат шығыны, қысым, температураны көрсететін құралдар
орнатылған.
Қоршаған ортаны қорғау тарауында қоршаған ортаға тигізетін шығындар
есептелген.
Еңбекті қорғау және техника қауіпсіздігі тарауында қондырғыдағы
қауіпсіздік жұмыстары бойынша күтпеген жағдайларда қолданатын шаралар
жасалған.
Дипломдық жобаның экономикалық бөлімінде қондырғының негізгі техника-
экономикалық көрсеткіштері есептелген.
Дипломдық жобаның түсіндірме жазбасы бет, кесте, суреттен
тұрады. Дипломдық жобаның сызба бөлімі беттен тұрады.
Нормативтік сілтемелер
Осы дипломдық жобада келесі нормативті құжаттарға сілтемелер
қолданылған:
МЕСТ 22387.2-77. Көмірсутекті газдар. Құрамындағы күкірт сутек мөлшерін
анықтау әдісі.
МЕСТ 3900-85.Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты және
салыстырмалы тығыздықты пикнометрмен анықтау.
МЕСТ 19134-74.Мұнай және мұнай өнімдері. Кокстенуді анықтау әдісі.
МЕСТ 2177-82. Мұнай және мұнай өнімдері. Фракциялық құрамды анықтау әдісі.
МЕСТ 511- 82. Бензиндер. Октан санын анықтау әдісі
МЕСТ 6321- 69. Мұнай және мұнай өнімдері. Мыс пластинкасындағы зеттеу
МЕСТ 20287-74. Мұнай және мұнай өнімдері. Қату температурасын анықтау
әдісі.
МЕСТ 33-82. Мұнай және мұнай өнімдері. Кинематикалық тұтқырлықты анықтау
әдісі.
МЕСТ 6258-85. Мұнай және мұнай өнімдері. Шартты тұтқырлықты анықтау әдісі.
МЕСТ 38.153-74. Мұнай және мұнай өнімдері. Фракциялық құрамды анықтау әдісі
МЕСТ 2477-65. Мұнай және мұнай өнімдері. Құрамындағы суды анықтау әдісі
МЕСТ 3122-67. Дизель отындары. Цетан санын анықтау әдісі
МЕСТ 5985-79. Мұнай және мұнай өнімдері. Қышқылдылықты және қышқыл санын
анықтау әдісі.
МЕСТ 4039-49. Бензиндер. Индукциялық кезеңді анықтау әдісі.
Анықтамалар
Автомобиль бензиндері – олар крекинг, риформинг бензиндерінің негізінде
дайындалып бес түрі шығарылады: А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-98, АИ-98 экстра.
Алкандар – қаныққан көмірсутектерден тұратын органикалық заттар. Әсіресе
мұнай өнімдерінің барлық бөлшектерінде болады.
Алкендер – бір қосбайланысты қанықпаған көмірсутектер. Олар көбінесе
крекинг, кокстеу, пиролиз процестерінен алынған мұнай өнімдерінде көптеп
кездеседі. Мұнай химиясында шикізат ретінде қолданылады.
Алкилдеу – түрлі органикалық қосылыстардың құрамына алкил радикалын
енгізу. Мұнай өңдеу процестерінде осы реакцияны қолданып изобутан мсен
бутиленнен жоғары сапалы автомобиль және авиация бензиндерінің негізгі
бөлігі өндіріледі.
Антидетонаторлар – мотор отындарының детонацияға қарсы
тұрақтылығын жақсарту үшін аз мөлшерде қосатын металорганикалық және
органикалық қосындылар. Автомобиль және авиация бензиндеріне
антидетонаторлар ретінде тетраэтилқорғасын қолданады.
Ароматтық көмірсутектер (арендер) – мұнай өнімдерінің қайнау
температураларына сәйкес бір, қос, үш және көп сақиналы ароматтық
көмірсутектер болып бөлінеді. Бензиннің құрамында негізінен бір сақиналы
арендер болады.
Бензиндер – мұнай өнімінің 30-200°С аралығында қайнайтын, ең
жеңіл, түссіз көмірсутекті бөлшегі. Ол мұнайдан, көмірден, торфтан,
сланецтен әртүрлі технологиялық әдістермен дайындалады, негізінен
карбюраторлық двигательде, отын және басқа өндірістерде еріткіш ретінде
пайдаланылады. Сондықтан бензин – автомобиль, авиация және бензин – еріткіш
болып бөлінеді. Ол мұнайды тікелей айдау немесе крекинг, риформинг,
изомеризация, алкилация процестерінде өндіріледі.
Бензиннің басқы фракциясы- 85°С-қа дейін қайнайтын басқы бөлшегі.
Ол автомобиль және авиация бензиндерінің қажетті құраушысы.
Газ бензині – табиғи газ бен мұнай құрамынан ажыратып алынңған
ілеспе газдарды сығымдау арқылы немесе газ конденсатындағы бензинді айдап
айыру арқылы дайындалады. Газ бензині көмірді кокстегенде шығатын газ
өнімдерінде де өндіріледі. Ол бензиннің буланғыштығын күшейту үшін
қосылады.
Гидротазалау (сутекпен тазалау) – мұнай өңдеудегі сутектендіру
процесіне жатады, әр түрлі мұнай өнімдері күкіртті, азотты, оттекті,
металорганикалық қосылыстардан және қанықпаған көмірсутектерден
тазартылады.
Дистиллят – айдап алынған өнім. Мұнайды айдағанда алынған өнімдер –
бензин, керосин, дизель отыны, майлар дистиллятқа жатады.
Изомерлеу- органикалық заттың құрамын және молекулалық массасын
өзгертпестен, құрылысы басқаша атомдар мен атом топтарының кеңістікте
орналасуы өзгеше қосылысқа айналдыру.
Иодтық сан- мұнай өнімдерінің құрамындағы қанықпаған
көмірсутектердің мөлшерін сипаттайды.
Каталитикалық риформинг бензині- мұнайды тікелей айдау арқылы
алынған бензин бөлшегін - 62-1800С фракциясын – риформинг процесінде қайта
өңдеу әдісімен дайындалады.
Крекинг – мұнайды химиялық жолмен бастапқы құрамын ыдыратып өңдеу.
Ауыр мұнай өнімдерін крекингтеу арқылы керекті газдар мен жоғары сапалы
бензин алынады. Ол термиялық және каталитикалық болып екіге бөлінеді.
Күлділік- мұнай өнімінің күлділігі оның белгілі бір мөлшерін
күлсізденген сүзгі қағазда жағу арқылы анықталады.
Мұнай өнімдерінің қышқылдылығы - 100 мл мұнай өнімін
бейтараптандыруға жұмсалатын КОН (сілті) мөлшері.
Қаныққан булар қысымы - мотор отындарының булану қасиетінің
көрсеткіші. Ол отынның қолзғалтқышты от алдыру қасиетін, отын жүретін
түтіктерде бу тығыны болмауын сипаттайтын және мұнай өнімдерінің буланудан
болатын шығынын көрсетеді.
Отынның топтық көмірсутектік құрамы- отынның қасиеті оның
құрамына кіретін көмірсутектердің (парафин, нафтен, арматты, олефин)
мөлшеріне және құрылысына байланысты.
Риформинг- бензинді катализатордың қатынасуымен 480-5300С
аралығында қайта өңдеп, олардан сапалы жоғары октанды бензин немесе жеңіл
жеке ароматтық көмірсутектер алу процесі.
Сығымдалған газдар- мұнай өңдеу процестерінде шығатын пропан,
бутан газдары арнайы қондырғылармен бөлшектеніп, қысыммен жеке ыдыстарға
құйылып, автомобильде, тұрмыста отын ретінде пайдаланады.
Түтінсіз жалын биіктігі – реактивті қозғалтқыш отындарының күйік
түзгіш қасиетін анықтайтын көрсеткіш.Түтінсіз жалын биіктігі неғұрлым биік
болса отынның күйік түзгіш қасиеті кемиді, сапасы жақсарады.
Тұтқырлық – заттың ағуға қарсылық жасау қабілеті. Шартты тұтқырлық
- әр түрлі тұтқырлық өлшегіштерден алынып, шартты өлшеммен көрсетілген
тұтқырлық.
Белгілеулер және қысқартулар
МЕСТ – мемлекеттік стандарт
ЛК-6у –жылына 6 млн.т мұнай өңдейтін құрама әмбебап
қондырғы
ШОТ – шартты отын тоннасы
ЖЭО – жылу электр орталығы
ШТ – шартты тұтқырлық
ТШ - техникалық шарттар
ССТ – салалық стандарт
К-101, К-102 – колонналар
Т-101, 102 – жылуалмастырғыш
Н-101, 102 – сорап
КХ-101 – ауа конденсаторы
Е-101 – сыйымдылық
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты
МХЗ – мұнай химиясы зауыты
МЭА - моноэтаноламин
ТЭС (ТЭҚ)– тетраэтилқорғасын
АИ-93 – зерттеу әдісі бойынша октан саны 93 тең автомобиль бензині
МТБЭ – метилтретбутил эфирі
ХВ-103 – ауамен суытатын мұздатқыш
Кіріспе
Мұнай өңдеу және мұнай өндірісінің негізгі міндеттерінің бірі -
мұнайды қолдану тиімділігін арттыру, және оны ары қарай терең өңдеуді
қамтамасыз етіп, белгілі қуатты реконструкция және интенсификация есебінен
прогрессивті қалдықсыз өңдеу технологиясын, шығарылатын өнімнің көлемін
көбейтіп, оның сапасын жоғарылату болып табылады.
Мұнай өңдеу өндірісіндегі технологиялық процестерде сапасы нашар
мұнайдан мотор отындарының, майлағыш майлардың, майлағыштардың және басқа
мұнай өнімдерінің ассортиментн кең көлемде шығымын жоғарылатуды қамтамасыз
ету қажет 1.
Ең негізгі талаптардың бірі мұнайды ұтымды пайдалану, яғни отындық
дистилляттарды АҚ және АВҚ қондырғыларында айдау арқылы шығымын жоғарылату
болып табылады. 3500С-қа дейін қайнайтын ашық фракциялар және АҚ
қондырғысындағы ашық мұнай өнімдерінің жиынтығы арасындағы потенциалдар
айырмасы өңделуші мұнайдың сапасына, алынаын өнімдер ассортиментіне
байланысты және олардың қатынасы 5-7 % (масс.) мұнай массасына құрайды
2.
Мұнай өңдеу зауытында мұнайды алғашқы өңдеу қондырғылары үлкен роль
атқарады. Газды бөлу , каталитикалық крекинг, кокстеу және т.б. тазалау
процестерінің тиімділігі оның жұмыс істеу көрсеткіштеріне байланысты
болады.
Еңбек өнімділігін арттыру, тауар өнімдерінің құнын төмендету,
энергетикалық шығындарды, металдың меншікті шығынын, күрделі салымдар және
пайдалану кезіндегі шығындарды қысқарту қондырғылардың техника-
экономикалық көрсеткіштерін жақсартады.
Алғашқы айдау қондырғыларын жинақтау құрылысы үлкен экономикалық
артықшылық болып саналады. Мұнай өңдеу зауытындағы процестерді жинақтау
негізгі өндіріс аумағының шағын орналасуына, технологиялық және
энергетикалық коммуникациялардың санын азайтуға, жалпы зауыттық
шаруашылықтың көлемін қысқартуға, қызметшілер санын азайтуға мүмкіндік
береді.
Мұнайды алғашқы өңдеу процестерін ары қарай жетілдіру үшін
қондырғысының тиімділігі барынша жоғары және негізгі құрал-жабдықтарды
автоматтандыру қажет 3.
Мұнай өңдеу өнеркәсібінің дамуы, басқа сала өнеркәсіптері сияқты
ғылыми-зерттеу және жобалау-конструкторлық жұмыстармен тығыз байланысты.
Мұнайды зерттеудің негізгі мақсаты - өндірістік шикізат ретінде отындар,
майлар, битумдар және басқа тауарлық өнімдер алу болып табылады.
1 Әдеби шолу
Процесті жетілдіру - мүмкіндігінше мақсатты өнімдер шығымын
жоғарылату, қажетті жоғары сапаны қамтамасыз ету, минималды шығындар жұмсау
және қоршаған ортаны қорғау шараларының талаптарын анықтай отырып,
қалдықсыз технология принциптерін енгізуді қамтамасыз ететін процестер мен
әдістерді таңдаудан тұрады.
Мұнай өнімдерін өңдеу және дайындау процесін жетілдіруге – физика-
химиялық механика принциптерінің негізінде мұнайдағы эмульсия
дисперстілігін реттеу және мұнай өнімдері бірлігіндегі күрделі құрылым
өлшемдерін реттеу арқылы қол жеткізуге болады. Физика-химиялық механика
тұрғысынан қарағанда тікелей айдау – қалыпты жағдайда құрылымдануға бейім
емес мұнай жүйелерін (газды, бензинді, керосинді-газойлды фракциялар) алу
және құрылымдануға жоғары қабілетті жүйелерді (мазуттар және гудрондар)
алудан тұрады.
Мұнайды атмосфералық қысымда айдауды жетілдіру процесіне –
көбіршіктер өлшемдерін реттеу және оларды мұнайлы жүйеден (мұнай
өлшемдерін) аластату интенсивтілігі есебінен қол жеткізу мүмкін, және ССЕ
қосылысы ядросы бетінде сольватталған қосылыстар мөлшері 10-50 %- ға жетуі
мүмкін және ССЕ компонеттерге бөлу үшін қосымша энергетикалық шығындарды
талап етеді.
Осыған байланысты мұнай өңдеушілер алдына қойылған міндет – мұнай
өңдеуді тереңдету болып табылады. Мұнай өңдеуді тереңдетуде – АВҚ-ны
айдауға энергетикалық шығындарды арттырмай, атмосфералық және вакуумдық
бөлігін интенсификациялаудың жаңа әдістерін іздеу жоғары маңызға ие.
Мұнайды айдау және ректификациялау проблемаларында технологиялық
есептер үшін негіз болып табылатын сыртқы жағдайы және оның құрамына
байланысты мұнайлы жүйе ұшқыш компоненттері парциалды қысымын есептеу
арқылы – сұйық-буды оқу маңызды болып есептеледі.Осы жағдайларда
есептеулерде r D болғанда будың жазық беттегі қысымы қолданылады.
Ал r 0 жағдайларда сыртқы әсерлер есебінен көбіршік радиусы коллоидты-
дисперсті аралықта өзгереді, мұнда Томсон-Уильвин теңдеуін пайдаланған жөн.
Томсон- Уильвин теңдеуі өсуші бет қисығы және көбіршік ішіндегі қысым
өзгеруін, жазық беттегі қысымға қарағанда сәйкестендіреді:
мұндағы r - көбіршік радиусы;
R-газ тұрақтысы;
Р-сұйықтың жазық бойындағы бу қысымы (r );
1 моль массасы, беттік керілу және сұйықтың тығыздығы
- көбіршік ішіндегі қысым
Бұл теңдеу (1) қаныққан бу қысымы көбіршік бетінде көп болған
сайын жоғары және r аз болған сайын артатынын көрсетеді. Теңдеу (1) бойынша
есептерден су тамшысының өлшемдерінің 1 тәртіпке өзгеруі (r =105-
тен r =10-6см дейін) қатынасы екі тәртіпке өзгеретінін байқауға
болады. Теориялық көзқарастан мұнайлы жүйелерді айдауда жақсы нәтижелерді
олардың бірінші экстремалды жағдайларда болғанында күтуге (rmіn) болатынын
көрсетеді.
Бірінші экстремалды жағдайға әртүрлі әдістермен қол жеткізуге болады
(rmіn):
1) әртүлі мұнайларды белгілі бір қатынаста біріктіру (қатынас
тұрақтылық факторы бойынша анықталады);
2) мұнайлы жүйеге үстемелер енгізу арқылы;
3) жүйедегі қысымды өзгерту жолымен (вакуум жасау жолымен);
4) әр түрлі типті өрістермен әрекет ету арқылы (механикалық,
электрлік):
Әр түрлі мұнайларды жай араластыру және айдауда атмосфералық бөлікте
экстремалды жағдайда ашық түсті фракциялардың шығымы 3-5 %-ға, аддитивтілік
ережесі бойынша есептеуден алынған мәліметтермен салыстырғанда өсуі мүмкін.
Айдау процесін интенсификациялаудың бірден-бір жолы күрделі құрылымды
бірліктерді (КҚБ) активті жағдайға ауыстыру болып табылады, ол мұнай
шикізатының әртүрлі табиғатты үстемелерді оптималды концентрацияда енгізу,
және де белгілі бір қатынаста әтүрлі мұнайларды араластыру жолымен жүзеге
асырылады.
Активтеуші үстемелер ретінде келесі химиялық және мұнай өңдеу
зауыттары жанама өнімдері қолданылады: жоғары ароматттандырылған бензин,
пиролиз шайыры бензині, пиролиздік шайыр (ПШ) және де құрамында парафин-
нафтенді көмірсутектері бар қума бензин.
Айдау процесін интенсификациялаудың бір жолы мұнай шикізатының
құрылымын ароматты үстемелер әсерімен өзгерту болып табылады. Ароматты
үстемелер ортаның РК арттырады, ол мұнда көбіршіктер өлшемін және
ассоциаттарды өзгертеді. Көбіршіктердің минималды өлшемдері мұнай өнімдерін
айдауда КҚБ экстремалды жағдайларының бірін сипаттайды.
Ароматты ортада асфальтендерді диспергаторлармен өңдегенде және
еріткенде парамагнитті орталықтардың концентрациясы төмендейді. Бұл фактор
ароматты және асфальтенді және алифатты көмірсутектер арасында дипольдік
әрекеттесуді көрсетеді.
Атмосфералық-вакуумдық айдау шикізаты ретінде Қазақстандық кен орындар
Маңғышлақ және Мартышы мұнайларының Атырау МӨЗ-нен алынуы және ПМӨЗ-ден
алынған Батыс Сібір мұнайлары қарастырылды. Атырау МӨЗ –інде жоғары
парафинді мүнайлар үшін модификациялаушы үстемелер ретінде пиролизді шайыр
(ПШ) - жоғары ароматты жанама өнімдері қолданылды, ал жоғары
ароматтандырылған Батыс Сібір мұнайы үшін – керосин және дизелді отынды
гидротазалау қондырғысы жанама өнімдері, атап айтқанда жоғары мөлшерде
парафин –нафтенді көмірсутектері бар бензин-қалдық қолданылды.
ММ айдаудағы өнімдер шығымы пиролизді үстеме мөлшеріне байланысты
экстремалды өзгереді. Өнімдерді анағұрлым жоғары шығымы (6%, 4% масс.)
пиролизді шайырды 1% масса енгізгенде мүмкін болады. Бұл пиролизді шайырдың
ароматты көмірсутекті үстемелердің РС ортасының жоғары болуымен
түсіндіріледі.
КҚБ құрылымдануында ІІ типінде табиғи жаратылысты майда еритін БАЗ
үлкен маңызға ие, ол мұнайды және үстемелерде кездеседі.Мұндай қосылыстар
фазалар шекарасы бетіне адсорбциялана отырып беттік керілуді төмендетеді.
Ребиндер полярлық теңдеуі ережесіне байланысты беттік керілудің сәйкес
теңдеуі сұйық-газ шекарасы бетінде минималды критикалық радиусты
көбіршіктердің түзілуіне жағдай жасайды.
Пиролизді шайыр мөлшерінің 1% масс дейін жоғарылату РС ортаны
жоғарылатады. Нәтижесінде БАЗ ассоциация дәрежесі төмендеуі және оларды
асфальтенді ассоциаттар бетіне адсорбциялануы жүреді, ол олардың
молекуласының булы көбіршіктері бетіне жиналуына әрекет етеді және бу-
сұйықтық шекарасында беттік керілуінің төмендеуіне алып келеді. Бұл
құбылыстар жүйеден көбіршіктердің жобалауына қолайлы жағдай жасайды, және
де сольватты қабыршақтың жеке компонетттерінің аластауына жағдай жасайды.
Ортаның РС өсуі ІІІ типті үлкен радиусты ядро КҚБ құрылымдануына алып
келеді, және сольватты қабыршақ қабырғасы қалыңдығын төмендетеді. Сондықтан
мұнай шикізатының 1%-і пиролизді шайырмен активтелуінде бензин, дизель
фракциясы және вакуум газойлінің шығымы сәйкесінше 1,8; 2,5; 1,8 % массаға
өседі.
Пиролиз шайыры үстемесі мөлшерінің (1% жоғары) артуы айдау өнімдері
шығымының төмендеуіне алып келеді, ол орта РС әсерінен КҚБ өлшемдерінің
кері өзгеруімен байланысты 6,8. Сәйкес сольватты қабыршақтың еруі
бұзылуға дейін жүреді, ол ІІІ типті КҚБ-ң бірінші экстремалды жағдайға
жақындауына және вакуум газойлі шығымының төмендеуіне әрекет жасайды.
Маңғышлақ мұнайының композициясының атмосфералық айдалуында қоспада
дистиллятты фракциялардың шығымы аддитивтілігі бойынша ерекшеленеді.
Ортаның РС жоғарылауына байланысты БАЗ молекулалары ериді, ол молекулалар
ассоциаттар бетіне адсорбцияланған күйде болады. БАЗ молекуладан үлкен
құрылымы өлшемдері өсуімен, көбіршік беттеріне беттік керілуді төмендете
отырып сольватталады. Ол тікелей айдауда бензин шығымының жоғарылауына алып
келеді. Маңғышлақ мұнайы және Мартышы мұнайларын оптималды қатынаста
араластырғанда құрылымдалған КҚБ ІІІ типті өзінің максималды мәндеріне
жетпейді. Бұл өз бетінде БАЗ артық мөлшерінің сольватталуына алып келеді,
ол жүйеден көбіршіктердің аластау процесін тежейді және дистиллятты
фракциялар шығымының жеткіліксіз өсуімен аяқталады.
Композициялық мұнайларды активтеуде қолданылатын пиролиз шайырының
оптималды мөлшері 1% масс болып табылады, бос мөлшерде бензин, дизель
фракциясы және вакуум газойлі шығымдары сәйкесінше 1,5; 1,9; 2,3%-ға өседі.
Мұнай дистилляттарын активтендіру үшін жоғары ароматтандырылған және
де құрамында жоғары мөлшерде парафинді көмірсутектері бар үстемелер
қолданылады.
Қума бензинмен әртүрлі мөлшерде активтендірілген Батыс Сібір мұнайын
атмосфералық айдауда бензиннің ең жоғарғы шығымына 3% масса үстеме қосқанда
қол жеткізуге болады. Батыс Сібір мұнайлары үшін жоғары мөлшерде ароматты
көмірсутектердің болуы тән, ол дисперсиялы орталықта ортаны жоғары РС қол
жеткізуге мүмкіндік береді. БАЗ ассоциациясы дәрежесінің төмендеуі, олардың
артық мөлшерінің жүйеден аласталынушы көбіршіктер бетіне соьваттануын
тудыра отырып, сонымен бірге ішкі қысымды төмендетеді. Сондықтан бұл барлық
құбылыстар дистилляты фракциялар жүйесінен жағымсыз заттардың толық
аластауына кері әрекет жасайды.
Айдалынып жатқан Батыс Сібір мұнайына жоғары мөлшерде парафин-нафтенді
көмірсутектері бар (85, 87% масс.) қума бензинді 1% масс дейін енгізгенде,
ортаның РС төмендеуі жүреді, ол БАЗ ассоциациясына алып келіп және сонымен
бірге олардың көбіршіктер бетіне сольватталуын төмендетеді. Ортаның РС
төмендеуі ассоциат бетіне жұқа сольватты қабыршақтың түзілуіне оң әрекет
етеді. Батыс Сібір мұнайына қума бензинді одан жоғары мөлшерде (1% масс
көп) енгізу тек бензинді фракцияның жоғарылауына алып келеді.
Жоғары парафинді мұнайларды жоғары мөлшерде ароматты көмірсутектері
бар жанама өнімдермен активтендіру және де жоғары парафинді мұнайларды
парафині аз мөлшердегі мұнайлармен оңтайлы мөлшерде араластыру және
оңтайлы мөлшердегі үстемелермен активтелген мұнайларды қосымша қосу арқылы
активтендіру жолдарымен атмосфералық-вакуумды айдау өнімдері шығымын және
олардың сапасын арттыруға болады.
Мұнайлы қоспаның маңызды сипаттамасы – барлық қоспаның қайнау
температурасы шегімен және сәйкес таңдамаларда тар фракциялар
құраушыларымен анықталатын фракциялық құрамы болып табылады. мұнайды
фракциялық құрамы негізінде (мақсатты фракциялар) мұнайдағы мақсатты
өнімдердің потенциалды мөлшері анықталады, ал фракциялық құрам негізінде
маңызды эксплуатациялық сираттамалар есептеледі.
Мұнай қоспасының маңызды сипаттамасы – барлық қоспаның кайнау
температурасы шегімен және сәйкес таңдамаларда тар фракциялар
құраушыларымен анықталатын фракциялық құрамы болып табылады. Мұнайды
фракциялық құрамы негізінде (мақсатты фракциялар) мұнайдағы мақсатты
өнімдердің потенциалды мөлшері анықталады,ал фракциялық құрам негізінде
маңызды эксплуатациялық сипаттамалар есептеледі.
Мұнай қоспасының фракциялық құрамы дефлегмациямен, жай айдаумен немесе
ректификациямен анықталады, жеңіл фракцияларды айдауды төмен
температураларда және жоғары қысымда жүргізеді, орта фракцияларды
атмосфералық қысымда, ауыр фракцияларды вакуумда айдайды. Айдау үшін
әртүрлі мақсаттағы аппараттарды қолданады: Энглер, Богданов, АРН-2 және
басқалар.
Жеңіл мұнай өнімдері фракциялық құрамын хроматографиялық әдіспен
анықтауға болады. Бұл әдіс фракциялық құраммен қатар бензин фракциясы жеке
көмірсутектері құрамын анықтайды, сонымен бірге талдау уақытын қысқартуға
мүмкіндік береді.
Өндіріске өңдеудің жаңа процестерінің енгізілуіне байланысты, және де,
мұнай өнімдері ассортименті мен олардың сапасына қойылатын талаптардың
өзгеруіне байланысты. Мұнайды мақсатты қолдану және оны жақсарту
бағдарламасын қайта қарау керек болады. Мұнайды қолданудың кеңейтілген
бағдарламасында мұнайды айдаудың қисығын анықтау, фракция шығымының қайнау
температурасына байланыстылығын анықтау және сапасын анықтаушы
параметрлерді: қаныққын бу қысымы, күкірт мөлшері, асфальтендердің шайыры,
силикагельдер, парафиндер мөлшері, қышқылдық саны, кокстелуі, күлділігі,
элементтік құрамы, отындық фракциялардың негізгі эксплуатациялық қасиеттері
(бензиндер, керосиндер, дизель отындары), топтық көмірсутектік құрамы,
дистилляттық және қалдық шығымы және сапасы т.б. анықтау қарастырылады.
Мұнай сапасының негізгі сипаттамалары – айдау қисықтары, ИТК
қисықтары, тығыздығы, молекулалақ салмағы, тұндыру температурасы,
тигельдегі салынған мұнайдың тұтану температурасы болып табылады. Бұл үшін
мұнайды АРН-2 аппаратына 3%-дық фракциямен атмосфералық-вакуумдық
ректификациялауға тартады, одан соң онда талдау жүргізеді.
Мұнай өңдеудің оңтайлы нұсқаларын таңдауда таңдалынған аналитикалық
тәуелділіктерді қолданған жөн. 200-ден 3000С дейінгі аралықтағы әртүрлі
мұнайлар үшін жеңіл фракцияларды анықтау үшін шығымды және мұнай тығыздығы
арсындағы корреляциялық байланысты қолдануға болады.
В200=294-313ρ420
В300=313-313 ρ 420
Келтірілген тәуелділіктер мұнайдың фракциялық құрамы үшін шешуші
мәндерге мұнай тығыздығы әсер ететінін көрсетеді.
Мұнайдан ашық фракцияларды (350-3600С-қа дейінгі фракциялар) алу
тереңдігін жоғарылату – мұнайды өңдеуді тереңдетудің заманға сай
үрдістерімен байланысты, парафин өндірісі үшін шикізат ретінде дизель отыны
құрамы бойынша мұнайды алғашқы айдау технологиясының маңызды міндеті болып
табылады. Қума бөлу дәлдігін жоғарылату да мұнай өңдеу технологиясының
маңызды міндеттерінің бірі болып табылады, себебі дистиллятты фракциялардың
негізгі сапасы дистилляттардың фракциялық құрамына байланысты болып
табылады.
Атмосфералық айдауда мұнайды дистиллятты фракцияларға және мазутқа
бөлу негіздері бойынша фракциялардың ауырлауы бойынша бөлу дәлдігі
нашарлайды. Нәтижесінде бөлінуші фракциялардың салыстырмалы ұшқыштығы және
флегма саны төмендейді. Атмосфералық айдауда барлық жылу колоннаға
шикізатпен бірге келетін болғандықтан, ректификация дәлдігін және ашық
фракцияларды алу тереңдігін арттыру үшін шикізаттың берілуін арттырады,
соның арқасында максималды қыздыру есебінен және колоннадағы қысымның
төмендеуінен ауыр көмірсутектердің термиялық тұрақтылығы атмосфералық
айдауда мұнайды, бензинді, керосинді және дизель фракцияларын мұнай құрамын
өзгертпей алу үшін 350-3600С –қа дейін қыздыруға мүмкіндік береді.
Мұнайды алғашқы айдау
Мұнай өте күрделi парафиндер, нафтендер, ароматикалы және аралас
көмірсутектердің бiр-бiрiнде еритiн, молекулалық массасы және қайнау
температуралары әр түрлi қоспалардан тұрады. Оны бiрегей жеке
компоненттерге бөлу мүмкiн емес және ондай бөлу мұнай өнiмдерiн өндiрiсте
пайдалануда қажет емес те. lс жүзiнде мұнайды көмiрсутектерiнiң
фракцияларына және топтарына бөледi де, олардың химиялық құрамын өзгерту
мақсатында өңдейдi. Мұнайды өңдеу алғашқы (бiрiншi) және екiншi процестерне
бөледi. Алғашқы процестерiне мұнайды, қайнау шектерiмен бiр бiрiнен
айырмашылығы болатын, фракцияларға бөлудi, ал екiншiге- термиялық пен
термокаталитикалық өңдеу процестерiн, тағы да мұнай өнiмдерiн тазалауды
жатқызады.
Мұнайды алғашқы өңдеудегi негiзгi алғашқы немесе тура айдау болып
саналады, оны дитилляция мен ректификация қолданып жүргiзедi.
Дистилляция. Дистилляция немесе айдау деп - сұйықтықтардың өзара
еритін қоспасын фракцияға, бiр бiрiнен және бастапқы қоспадан да қайнау
температурасымен айырмашылығы болатын, бөлу процесiн айтады. Айдау
процесiнде қоспа қайнағанға дейiн қыздырылады, осының нәтижесiнде ол аздап
буланады. Пайда болған бу бөлiнiп конденсацияланады. Айдау арқылы құрамы
жағынан бастапқы қоспадан айырмашылығы бар, дистиллят және қалдық алады.
Айдауды бiр қабат, көп рет немесе бiртiндеп буландырумен жѕргiзедi.
Үздiксiз жұмыс iстейтiн қондырғыларды өндiрiстiк процестердiн
негiзiн мұнайды бiр қабат және көп рет буландыру құрайды. Бiр қабат
буландыру мен айдауды мұнайды белгiлi температураға дейiн қыздырады да, бу
фазасына өткен барлық фракцияны сұйық фазада бiр рет сеператорда бөледi.
Фазаны бөлу процесiн көп рет жүргiзуде бiр қабат буландыруды бiрнеше
рет қайталайды. Мысалы, мұнайды көп рет буландыруды, ал алғашқысын одан
жеңiл бензин фракциясын алатындай температураға дейiн қыздырады да, оны
сұйық фазадан бөлiп алады. Екiншi сатысында, қалған сұйық фазаны жоғарылау
температурада, мысалы, 3500С-қа дейін қыздырып, одан ауыр бензин, реактив
және дизель отындарын бөледi. Мұның қалдығын гудрон дейдi. Яғни мұнайды
бiртiндеп көп рет қыздырып, буландырып, әр кезде бу фазасын сұйықтан
айырады.Түзiлген бу және сұйық фазаларды колонналарда ректификациялайды.
Сонымен мұнайды өндiрiстiк процестерi бiр рет пен көп рет буландыруымен
айдаудың жалғасуына және бу мен сұйық фазаны одан әрi ректификациялауға
негiзделген.
Бiртiндеп буландыруда қыздырудың нәтижесiнде түзiлген бу айдау
аппараттынан үздiксiз шығарылып отырады. Бiртiндеп буландыруды мұнайды
лабораторияда колбадан, кубтан айдау тәжiрибесiнде қолданылады, ал
өндiрiсте мұнайды ертеректе куб қондырғыларында қолданып келсе, қазiр
оларды пайдаланбайды.
Бiр рет буландыру процесiнiң бiртiндеп буландырудан артықшылықтары
бар. Бiр рет буландыруда төменгi қайнаушы фракциялар буға айналып, аппарат
iшiнде қалады да, жоғары қайнаушы фракциялардың сыбағалы қысымын
төмендетедi. Бұл айдауды салыстырмалы төмен температурада жүргiзуге
мүмкiндiк бередi.
Бiртiндеп буландыруда керiсiнше жеңiл фракцияларды алдымен бөлiп
алады, ал ауырларын соңынан бөледi. Сондықтан буға айналған және аппараттан
бөлiнген жеңiл фракциялар ауыр фракциялардың қайнау температурасына әсер
етпейдi. Жеңiл фракциялардың әсерi арқасында бiр рет буландыруды пайдалана
отырып, бiртiндеп буландыруға қарағанда, айдалатын шикi заттың
температурасын 50-1000С-қа төмендетуге болады. Қазiр мұнайды айдау
қондырғыларында бiр рет буландыруды көп пайдаланады.
Мұнай құрамында атмосфералық қысымда 400-5000С және одан да жоғары
температура аралығында қайнайтын көмiрсутектердiң болтындығы, бұл
көмiрсутектердiң термиялық тұрақтылығы тек 380-4000С-қа дейiн-ақ
сақталатыны белгiлi. Одан жоғары температурада олардың ыдырау процесi
көмiрсутектердiң крекингi басталады, тағы да мұнайдың жоғары қайнаушы
көмiрсутектерiнiң термиялық жағынан көп төмендiгi белгiлi. Көмiрсутектердiң
ыдырауын болдырмау үшiн олардың қайнау температурасын төмендету қажет. Оған
мұнайды вакуумда айдау арқылы жетедi. 450-5000С температура аралығында
атмосфералық қысымда қайнайтын мұнай фракцияларын вакуумда (қалдық қысым 3-
5 кПа) 200-2500С-та айдап бөлуге болады. Мұнай өңдеу тәжiрибесiнде қайнау
температураны төмендету үшiн су буын да пайдаланады, мұнда оның әсерiмен
көмiрсутектердiң сыбағалы қысымы төмендейдi.
Сонымен мұнайды бiр рет буландырумен айдауда түзiлген бу фазасы
сұйық фазамен тепе-теңдiкте болады және оларды белгiлi бiр температурада
бөледi. Мұнда бу фазасымен сұйық фазасының температурасы бiрдей болады. Бiр
рет айдаудағы мұнайдың фракцияға дәл бөлiнуi көп рет және бiртiндеп
буландыруға қарағанда көп төмен.
Көп рет буландыру екi немесе одан да көп мұнайдың фазалық қалпын
өзгертудiң бiр рет процестерiнен тұрады, яғни бiр реттiк буландырудан.
Әрбiр осындай процестерде түзiлген бу сұйық қалдықтардан бөлiнедi, соңғы
одан әрi қыздырылады да, түзiлген булар тағы да сұйық фазадан бөлiнедi;
сөйтiп мұнай белгiлi бiр санды қыздырылады.
Көп рет буландырумен айдауда алдымен єоспаны белгiлi бiр
температураға дейiн қыздырады, осының нәижесiнде булар мен сұйықтық қоспасы
түзiледi.
L=R-D
R=L(1-e)
мұнда L-бастапқы қоспа мөлшерi;
R және D - тиiсiнше сұйық және бу фазасының мөлшерi;
e-температурада айдалу үлесi.
Егер буды сұйықтықтан бөлiп, соңғыны t2 температураға дейiн қыздырса,
онда жүйе I2 нүктемен сипатталады да (1.1 сур. )
Сұйық фазаның мөлшерi (R2) мынадай болады;
R2=L(1-e1)(1-e2)
мұнда e2-сұйық қалдықты екiншi қыздырғандағы айдалу үлесi.
Егер мұнай фракциясына бiр рет
Сурет 1.1 - Көмiрсутектердiң бинарлы қоспасының тепе-теңдiгiнiң изобарлық
қисықтары: I-сұйық аймағы; II-бу аймағы.
буландырумен (ББ) және дәл ректификациялау мен (ШҚТ) айдаудың қисық
сызықтарын салса, онда ББ қисық сызығының бастапқы қайнау температурасы
жоғары, ал соңғы қайнау температурасы, ШҚТ қисық сызығына қарағанда төмен
екендiгi байқалады ( 1.2 сур.)
Сурет 1.2 - Мұнайды айдаудың ШҚТ және ББ қисық сызықтары.
1.2 суреттен сол мұнайға, айдау үлесi с 0,30 болғанда, бiр рет
буландыруда қыздыру температурасы, бiртiндеп буландырумен салыстырғанда
(бiрдей мөлшерде дистилляттар алу жағдайында ), төмен екендiгi де көрiнiп
тұр. Сондықтан мұнайды бiр рет айдауда шикi затты қыздыруға, бiртiндеп
буландыруға қарағанда, жылу аз шығарылады. Бiр рет буландырудың тағы бiр
ерекшелiгi, мұнайды мүмкiн болған 350-3700С температураға дейiн қыздырғанда
(одан жоғары температурада ол ыдырай бастайды), көп рет немесе бiртiндеп
буландырумен салыстырғанда, өнiмдердiң көбiсi бу фазасына өтедi. Мұнайдың
350-3700С жоғары қайнайтын фракциялар алу үшiн, вакуум, су буын немесе
вакуумен су буын бiрге пайдаланады.
Өндiрiсте бiр рет буландырумен айдауды бумен сұйық фазаны рек
тификациялаумен жалғастырып жүргiзу мұнайды фракцияға бөлуде жоғары
нәтижеге жетуге, процестiң үздiксiз жүруiне және шикi затты қыздыруға отын
шығынын үнемдеуге мүмкiндiк туғызады.
Ректификациялау. Бiр-бiрінде жақсы еритiн сұйықтарды бiр рет
буландыруда және буларды одан кейiн конденсациялағанда, құрамында төмен
температурада қайнайтын фракциялары көп жеңiл және шикi затқа қарағанда
құрамында тез қайнайтын фракциялары аз, ауыр екi фракция алады. Сондықтан,
айдау процесiнде бiр фаза төмен қайнаушы компоненттермен байиды. Бiрақ
мұнайдың компоненттердің қажеттi бөлiнуiне жету және айдау көмегiмен
белгiлi бiр температура аралығында қайнайтын түпкiлiктi өнiм алу мүмкiн
емес. Сондықтан мұнай фракцияларын бiр рет буландырудан кейiн
ректификациялайды.
Ректификациялау деп қайнау температурасы бiр-бiрiмен айырмашылығы бар
сұйықтардың, булар мен сұйықтардың қарама-қарсы қайта-қайта жанасуының
нәтижесiнде, бөлiнуiнiң диффузиялық процесiн атайды.
Булар мен сұйықтардың жанасуы тiк цилиндр тәрiздi құралдарда-арнайы
жабдықтармен жарақталған ректификациялаушы табақшалары немесе отырғыштары
бар, колонна бойымен жоғары көтерiлушi бу мен төмен ағушы сұйықтар арасында
өте тығыз жанасуды қамтамасыз ететiн – ректификациялық колонналарда iске
асырылады (3 сур).
Колоннаның орта бөлiгiнде бу, сұйық немесе бу мен сұйық қоспасы
күйiнде шикi затты бередi, оны жоғары және төмен қайнаушы өнiмге бөлу
қажет. Шикi затты беретiн аймақты эвопарациялық аймақ дейдi, себебi онда
эвопарация пеште немесе жылу алмастырғышта қыздырылған қоспаның бу және
сұйық фазаларға бiр рет буландыруы жүредi. Кейбiр жағдайларда эвопарациялық
колоннадан бөлек болады да эвопарация өз алдына тұрған аппаратта
жүргiзiледi. Бiрақ көпшiлiк колонналарда, сонымен қатар, алғашқы айдау
қондырғыларында да, бiр рет буландыруды және ректификациялауды бiрге
жүргiзедi.
Iстеп тұрған ректификациялау колоннасында әрбiр табақшадан төрт ағым
өтедi: 1) жоғары табақшадан құйылатын сұйық-флегма; 2)төменгi табақшадан
көтерiлетiн бу; 3) төменгi табақшаға түсетiн сұйық-флегма; 4) жоғары
табақшаға көтерiлетiн бу.
Табақшаға түсетiн бу мен сұйықтық тепе-теңдiк жағдайда болмайды,
бiрақ жанасу жағдайында осы қалыпқа жетуге тырысады. Жоғарғы табақшадан
сұйық ағым жоғары температура аумағында түскендiктен, одан кейбiр төмен
температурада қайнаушы компонет буға айналады, осының нәтижесiнде
сұйықтықта оның концентрациясы азаяды. Екiншi жағынан төменгi табақшадан
көтерiлетiн бу ағымы температурасы төмендеу аумаққа түскендiктен, одан
жоғары қайнаушы өнiмнiң бөлiгi осы аумақта конденсацияланып сұйылады.
Сонымен жоғары қайнаушы компоненттiң булардағы концентрациясы төмендейдi,
ал төмен қайнайтындар көтерiледі. Булар мен сұйықтықтың фракциялық құрамы
колоннаның жоғары бойы бойынша үздiксiз өзгередi.
Ректификациялау колоннасының шикi затты беретiн орнына жоғары
жағын концентрациялау, ал төменгi-айдау бөлiгi деп атайды. Колоннаның екi
бөлiгiнде де бiрдей ректификациялау процесi жүредi. Концентрациялау
бөлiмiнiң жоғарғы жағынан бу фазасында қажеттi тазалықтағы мақсатты өнiм-
қалдық алынады.
Ректификациялау колоннасыны шикi затты беретiн орнына жоғары жағын
концентрациялау, ал төменгi-айдау бөлiгi деп атайды. Колоннаның екi
бөлiгiнде де бiрдей ректификациялау процесi жүредi. Концентрациялау
бөлiмiнiң жоғарғы жағынан бу фазасында қажеттi тазалықтағы мақсатты өнiм-
қалдық алынады.
Колоннада ректификациялау процесiн жүргiзу үшiн булар жоғарылаушы
ағымын және сұйықтықтың төмендеушi ағымын iске асыру қажет. Жоғарылаушы
ағым колоннаның айдау бөлiгiне жылу беру арқылы, екiншi- концентрациялау
бөлiгiне берiлетiн ағының көмегiмен жасалынады.
Ректификациялау колонналары жай (толық және толық емес) және күрделi
болып бөлiнедi (1.3 сур.). Жай колоннаның толық жүйесi, концентрациялау мен
айдау бөлiктерiнен тұратын және өнiмдердi екi жерден-жоғарғы мен төменнен
шығартын, көрсетiлген. Жоғары және төмен температураларда қайнайтын
ректификациялау колонасы- концентрациялаушы мен айдаушы бөлiктерi бар,
пайдаланады. Концентрациялаушы колоннаға шикi заттағы бу фазасы күйiнде
төменгi табақшаның астына, ал айдаушы бөлiгiне жоғарғы табақшаға сұйық фаза
ретiнде берiледi.
Егер көп компоненттi қоспаны бiрнеше жеке компоненттерге немесе
фракцияларға, бiр бiрiнен қайнау температураларының шегiмен айырмашылық
көрсететiн, бөлу қажет болған жағдайда, көп колонналы жүйенi қолданады, n
компоненттер n-1 жай колонналар қажет. Көп колонналы ректификациялау жүйесi
бензиндi екiншi ректификациялау, газды фракцияға бөлу қондырғыларында және
т.б. қолданылады.
Егер өнiмдердiң тазалығына қойылатын талап аса жоғары болмаған
жағдайда, күрделi колонналарды қолданады. Күрделi колонна- ол бөлiнушi
затты колоннаның бойымен бiрнеше жерден беретiн немесе өнiмдердi бүйiрден
алатын аппарат. Күрделi колоннаны бiрнеше жай колоннаның құрамасы деп
қарауға болады (1.4 сур.). Аппараттың конструкциясын қарапайымдау
мақсатында, оның бiреуiне колоннаның концентрациялаушы бөлiгiн жинайды, ал
айдаушы бөлiгiн (төменгi колоннаның айдаушы бөлiгiнен бөлек) өз алдына
секция етiп бөледi.
Дайын өнiмдер айдаушы секциялардың төменгi жағынан алынады, ал
айдалған жеңiл фракциялар негiзгi колоннаға жiберiледi, оның жоғарғы
жағынан жеңiл дистиллят шығады.
Құбырлы қондырғылардың ректификациялау колонналарындағы қысымға
байланысты, атмосфералы (АҚ), вакуумды (ВҚ) және атмосфералы- вакуумды
(АВҚ) болып бөлiнедi. Булану дәрежесiнiң санына қарап, құбырлы
қондырғыларды бiр, екi, үш және төрт рет буланушы деп бөледi. Бiр рет
буландыру мен айдау қондырғыларында мұнайдан бiр ректификациялаушы
колоннада атмосфералық қысымда барлық дистилляттарды- бензиннен бастап
тұтқыр цилиндр майына дейiн алады.
Екi рет буландыру қондырғыларында гудронға дейiн айдауды екi сатыда
жүргiзедi: әуелi мұнайды атмосфералық қысымда мазутқа, одан кейiн оны
вакуумда гудронға дейiн айдайды. Бұл процестердi екi ректификациялаушы
колонналарда iске асырады; оның бiрiншiсiнде атмосфералық қысым,
екiншiсiнде - вакуум ұсталынады. Мұнайларды мазутқа дейiн буландыруда
атмосфералық қысымда екi ректификациялаушы колонналарда жүргiзуге болады:
бiрiншiнде тек бензиндi ғана алады және бензинсiзденген мұнай айдаудың
қалдығы болады; екiншi колоннада бензинсiзденген мұнай жоғарлау
температурада мазутқа дейiн алады. Мұндай екi колонналы қондырғылар
атмосфералы құбырлы (АҚ) тобына жатады.
Үш рет буландыру қондырғыларында мұнайды айдауды үш колоннада
жүргiзедi: екi атмосфералық және бiр вакуум колоннасында. Мұнайды үш рет
буландыру қондырғысының басқа түрi болып бiр атмосфералық және екi вакуумды
колонналардан тұратын АВҚ саналады. Екiншi вакуум колоннасы гудронды
буландыра түсуге арналған, онда негiзгi вакуум колоннасына қарағанда,
тереңдеу вакуум ұсталынады.
Төрт рет буландыру қондырғысы, АВҚ-ның бастапқы бөлiгiнде
бензинсiздендiрушi атмосфералық колоннасынан және соңғы бөлiгiнде гудрон
үшiн буландыра түсетiн вакуум колоннасынан тұрады.
Қазiргi кезде мұнайды алғашқы айдауды атмосфералық қысымда iстейтін
құбырлы қондырғыларда (АҚ) жүргiзiп, одан мөлдiр өнiмдер- бензин, керосин,
дизель, газойль фракцияларын алады. Мұнай айдаудың қалдығын (өнiмнiң
бастапқы қайнау температурасы 300-3600С) мазут дейдi. Егер зауытта қазан
отынын көп алу қажет болған жағдайда, онда айдаушы атмосфералық қысымда
жүргiзумен шектейдi. Мұнай шикi заты жеткiлiксiз жағдайда, мұндай өңдеу
бағыты тиiмсiз болып саналады.
Мөлдiр мұнай өнiмдерiнiң мөлшерiн, оның мұнайдың бастапқы
құрамындағыдан көп өндiру үшiн, мазутты әртүрлi термиялық және
каталитикалық процестердi қолданып, терең химиялық өңдеуге салады. Мазутты
терең өңдеудiң көп қолданылып жүрген жүйесi бойынша, оны дистиллятты
фракцияларға және бастапқы қайнау температурасы 490-5200С жоғары тұтқырлы
қалдыққа- гудронға алдын ала бөлу көзделедi. Мұндай бөлудi вакуумды құбырлы
қондырғыларда (ВҚ), 5-8 кПа қалдық қысымда жүргiзедi. Алынған дистиллятты
фракциялар және гудрон дара ағым күйiнде одан арғы өңдеуге жiберiледi.
Гудронға дейiн айдауды, егер зауытта мұнай майларын, коксты, битумды
өндiру қажет болған жағдайда жүргiзедi.
Көпшiлiк зауыттарда мұнайды атмосфералық және мазутты вакуумдық
айдауды бiр құрастырма қондырғыда атмосфера вакуумды құбырлы (АВҚ)
қондырғыларда жүргiзедi.
Алғашқы айдау өнiмдерi. Мұнайды атмосфералық қысымда алғашқы айдау
нәтижесiнде мынадай өнiмдер алады:
Негiзiнен пропан мен бутаннан тұратын сұйытылған көмiрсутектi газ
(тұрақтандырушы басқы фракция). Өнiм мөлшерi мұнайдың кен орнындағы
қондырғыларда қаншалықты терең тұрақталғанына байланысты болады. Бұл өнiмдi
күкiрттi қосылыстардан тазартылған соң, шаруашылықта отын, газдарды бөлу
қондырғыларына, шикi зат есебiнде пайдаланады.
Бензин фракциясы. 30-1800С аралығында айдалады. Каталитикалық
риформинг қондырғыларында шикi зат есебiнде қолданады, кейбiр кездерде
автобензин компонентi есебiнде де пайдаланады.
Керосин фракциясы. 120-3150С аралығында айдалады. Ауа реактивтi
қозғалтқыштарында, жарық алуда, тракторлардың карбюратор қозғалтқыштарында
отын есебiнде пайдаланады. Гидротазалау, сiлтiмен әрекеттеу немесе
меркаптансыздандыру қондырғыларында күкiрттi қосылыстардан бөлу және
пайдалану сапасын жақсарту мақсатында қосымша әрекеттерден өтедi.
Дизель фракциясы. 180-3500С аралығында алады. Бұрын дизель фракциясын
атмосфералық газойль, соляр майы деп атап келдi. Бұл фракцияны
автомобильдерде, тракторларда, тепловоздарда, теңiз және өзен кемелерiнде
орналасқан дизель қозғалтқыштарының отын есебiнде пайдаланады. Қажет болған
жағдайда, оны гидрогенизация әдiсімен күкiрттен тазалайды.
Мазут. Бұл мұнайды атмосфералық айдаудың қалдығы. Қазан отыны
есебiнде пайдаланады, кейбiр кездерде термиялық крекинг қондырғысының шикi
заты бола алады.
Мазутты вакуумда айдаудан алынатын өнiмдер ассортиментi, мұнайды
өңдеу нұсқасына байланысты. Мазутты өңдеудiң екi жүйесi бар: май және отын
алу.
Май алу жүйесiнде мазутты өңдеуден 2-3 дистиллятты фракциялар алады,
оның әр қайсысын одан әрi тазалаудан өткiзедi; тазаланған өнiмдердi әр
түрлi қатынастарда араластырып, базалық майлардың қажеттi сорттарын
дайындайды.
Отын алу жүйесi бойынша, әдетте бiр фракцияны, 350-5000С аралығында
қайнайтын бөледi, оны каталитикалық крекинг немесе гидрокрекинг
процестерiнде шикi зат есебiнде пайдаланады. Бұл фракцияны кейбiр кезде
вакуум газойлi деп те атайды.
Гудрон-мазутты вакуумда айдаудан қалған қалдық; термиялық крекинг,
висбрекинг, кокстеу, битум және майлар өндiру қондырғылырында пайдаланады.
Атмосфералық құбырлы қондырғылар, олардың технологиялық жүйесiне
қарап, мұнайды бiр рет және екi рет буландыру қондырғыларына бөлiнедi.
Бiр рет буландыру қондырғысында мұнай жылу алмастырғыштар мен
құбырлы пеш арқылы ректификациялық колоннаға берiледi, оның эвопарациялық
кеңiстiгiнде бiр рет булану жүредi. Одан кейiн колоннаның концентрациялық
бөлiгiнде булар ректификациялаудың нәтижесiнде мақсатты фракцияларға
бөлiнедi, ал айдаушы бөлiгiнде шикi заттың сұйық фазасынан тағы да
ректификациялаудан тез қайнаушы фракциялар бөлiнедi.
Екi рет буландыру қондырғысында жылу алмастырғыштарда қыздырылған
мұнай бензинсiздендiрушi деп аталатын колоннаға берiледi.Бұл колоннаның
эвопорациялаушы кеңiстiгнде мұнайдың булануы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Аннотация
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ..
Нормативтік сілтемелер
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... .
Анықтамалар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ...
Белгілеулер және қысқартулар
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1. Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2. Өндіріс әдісін және құрылыс орнын таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3. Шикізат, реагент және дайын өнімнің сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ..
4. Технологиялық схеманың суреттемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5. Процестің материалдық тепе-теңдігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
6. Технологиялық есептеулер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
7. Механикалық есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
8. Негізгі және қосалқы құрал-жабдықтарды таңдау ... ... ... ... ... ... ... .
9. Өндірісті аналитикалық бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
10. Бақылау-өлшеу құралдары және процесті автоматтандыру ... ... ... ...
11. Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
12. Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
13. Процестің техника-экономикалық көрсеткіштері ... ... ... ... ... ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Аннотация
АҚ қондырғысының берілген дипломдық жобасы келесі тараулардан
тұрады.
Республикадағы халық шаруашылығындағы мұнай өндірісінің мәні
кіріспеде берілген.
Әдеби шолуда мұнайды алғашқы өңдеу процесі бойынша отандық және шет
елдік әдебиеттер бойынша талдау жасалынған. Талдау нәтижесінде өндіріс
әдісі таңдалып, қондырғының құрылыс орны таңдалынған.
АҚ қондырғысының технологиялық схемасы суреттемесімен
келтірілген.
Негізгі аппараттың технологиялық есептеулері жүргізіліп,
сейсмикалық және жел жүктемесіне есептелінген.
Технологиялық есептеулер негізінде өндірісті аналитикалық бақылау
және негізгі, қосалқы құрал-жабдықтар таңдалынған.
БӨҚжА тарауында қондырғының кейбір бөліктері автоматтандырылған
және деңгей, шикізат шығыны, қысым, температураны көрсететін құралдар
орнатылған.
Қоршаған ортаны қорғау тарауында қоршаған ортаға тигізетін шығындар
есептелген.
Еңбекті қорғау және техника қауіпсіздігі тарауында қондырғыдағы
қауіпсіздік жұмыстары бойынша күтпеген жағдайларда қолданатын шаралар
жасалған.
Дипломдық жобаның экономикалық бөлімінде қондырғының негізгі техника-
экономикалық көрсеткіштері есептелген.
Дипломдық жобаның түсіндірме жазбасы бет, кесте, суреттен
тұрады. Дипломдық жобаның сызба бөлімі беттен тұрады.
Нормативтік сілтемелер
Осы дипломдық жобада келесі нормативті құжаттарға сілтемелер
қолданылған:
МЕСТ 22387.2-77. Көмірсутекті газдар. Құрамындағы күкірт сутек мөлшерін
анықтау әдісі.
МЕСТ 3900-85.Мұнай және мұнай өнімдері. Тығыздықты және
салыстырмалы тығыздықты пикнометрмен анықтау.
МЕСТ 19134-74.Мұнай және мұнай өнімдері. Кокстенуді анықтау әдісі.
МЕСТ 2177-82. Мұнай және мұнай өнімдері. Фракциялық құрамды анықтау әдісі.
МЕСТ 511- 82. Бензиндер. Октан санын анықтау әдісі
МЕСТ 6321- 69. Мұнай және мұнай өнімдері. Мыс пластинкасындағы зеттеу
МЕСТ 20287-74. Мұнай және мұнай өнімдері. Қату температурасын анықтау
әдісі.
МЕСТ 33-82. Мұнай және мұнай өнімдері. Кинематикалық тұтқырлықты анықтау
әдісі.
МЕСТ 6258-85. Мұнай және мұнай өнімдері. Шартты тұтқырлықты анықтау әдісі.
МЕСТ 38.153-74. Мұнай және мұнай өнімдері. Фракциялық құрамды анықтау әдісі
МЕСТ 2477-65. Мұнай және мұнай өнімдері. Құрамындағы суды анықтау әдісі
МЕСТ 3122-67. Дизель отындары. Цетан санын анықтау әдісі
МЕСТ 5985-79. Мұнай және мұнай өнімдері. Қышқылдылықты және қышқыл санын
анықтау әдісі.
МЕСТ 4039-49. Бензиндер. Индукциялық кезеңді анықтау әдісі.
Анықтамалар
Автомобиль бензиндері – олар крекинг, риформинг бензиндерінің негізінде
дайындалып бес түрі шығарылады: А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-98, АИ-98 экстра.
Алкандар – қаныққан көмірсутектерден тұратын органикалық заттар. Әсіресе
мұнай өнімдерінің барлық бөлшектерінде болады.
Алкендер – бір қосбайланысты қанықпаған көмірсутектер. Олар көбінесе
крекинг, кокстеу, пиролиз процестерінен алынған мұнай өнімдерінде көптеп
кездеседі. Мұнай химиясында шикізат ретінде қолданылады.
Алкилдеу – түрлі органикалық қосылыстардың құрамына алкил радикалын
енгізу. Мұнай өңдеу процестерінде осы реакцияны қолданып изобутан мсен
бутиленнен жоғары сапалы автомобиль және авиация бензиндерінің негізгі
бөлігі өндіріледі.
Антидетонаторлар – мотор отындарының детонацияға қарсы
тұрақтылығын жақсарту үшін аз мөлшерде қосатын металорганикалық және
органикалық қосындылар. Автомобиль және авиация бензиндеріне
антидетонаторлар ретінде тетраэтилқорғасын қолданады.
Ароматтық көмірсутектер (арендер) – мұнай өнімдерінің қайнау
температураларына сәйкес бір, қос, үш және көп сақиналы ароматтық
көмірсутектер болып бөлінеді. Бензиннің құрамында негізінен бір сақиналы
арендер болады.
Бензиндер – мұнай өнімінің 30-200°С аралығында қайнайтын, ең
жеңіл, түссіз көмірсутекті бөлшегі. Ол мұнайдан, көмірден, торфтан,
сланецтен әртүрлі технологиялық әдістермен дайындалады, негізінен
карбюраторлық двигательде, отын және басқа өндірістерде еріткіш ретінде
пайдаланылады. Сондықтан бензин – автомобиль, авиация және бензин – еріткіш
болып бөлінеді. Ол мұнайды тікелей айдау немесе крекинг, риформинг,
изомеризация, алкилация процестерінде өндіріледі.
Бензиннің басқы фракциясы- 85°С-қа дейін қайнайтын басқы бөлшегі.
Ол автомобиль және авиация бензиндерінің қажетті құраушысы.
Газ бензині – табиғи газ бен мұнай құрамынан ажыратып алынңған
ілеспе газдарды сығымдау арқылы немесе газ конденсатындағы бензинді айдап
айыру арқылы дайындалады. Газ бензині көмірді кокстегенде шығатын газ
өнімдерінде де өндіріледі. Ол бензиннің буланғыштығын күшейту үшін
қосылады.
Гидротазалау (сутекпен тазалау) – мұнай өңдеудегі сутектендіру
процесіне жатады, әр түрлі мұнай өнімдері күкіртті, азотты, оттекті,
металорганикалық қосылыстардан және қанықпаған көмірсутектерден
тазартылады.
Дистиллят – айдап алынған өнім. Мұнайды айдағанда алынған өнімдер –
бензин, керосин, дизель отыны, майлар дистиллятқа жатады.
Изомерлеу- органикалық заттың құрамын және молекулалық массасын
өзгертпестен, құрылысы басқаша атомдар мен атом топтарының кеңістікте
орналасуы өзгеше қосылысқа айналдыру.
Иодтық сан- мұнай өнімдерінің құрамындағы қанықпаған
көмірсутектердің мөлшерін сипаттайды.
Каталитикалық риформинг бензині- мұнайды тікелей айдау арқылы
алынған бензин бөлшегін - 62-1800С фракциясын – риформинг процесінде қайта
өңдеу әдісімен дайындалады.
Крекинг – мұнайды химиялық жолмен бастапқы құрамын ыдыратып өңдеу.
Ауыр мұнай өнімдерін крекингтеу арқылы керекті газдар мен жоғары сапалы
бензин алынады. Ол термиялық және каталитикалық болып екіге бөлінеді.
Күлділік- мұнай өнімінің күлділігі оның белгілі бір мөлшерін
күлсізденген сүзгі қағазда жағу арқылы анықталады.
Мұнай өнімдерінің қышқылдылығы - 100 мл мұнай өнімін
бейтараптандыруға жұмсалатын КОН (сілті) мөлшері.
Қаныққан булар қысымы - мотор отындарының булану қасиетінің
көрсеткіші. Ол отынның қолзғалтқышты от алдыру қасиетін, отын жүретін
түтіктерде бу тығыны болмауын сипаттайтын және мұнай өнімдерінің буланудан
болатын шығынын көрсетеді.
Отынның топтық көмірсутектік құрамы- отынның қасиеті оның
құрамына кіретін көмірсутектердің (парафин, нафтен, арматты, олефин)
мөлшеріне және құрылысына байланысты.
Риформинг- бензинді катализатордың қатынасуымен 480-5300С
аралығында қайта өңдеп, олардан сапалы жоғары октанды бензин немесе жеңіл
жеке ароматтық көмірсутектер алу процесі.
Сығымдалған газдар- мұнай өңдеу процестерінде шығатын пропан,
бутан газдары арнайы қондырғылармен бөлшектеніп, қысыммен жеке ыдыстарға
құйылып, автомобильде, тұрмыста отын ретінде пайдаланады.
Түтінсіз жалын биіктігі – реактивті қозғалтқыш отындарының күйік
түзгіш қасиетін анықтайтын көрсеткіш.Түтінсіз жалын биіктігі неғұрлым биік
болса отынның күйік түзгіш қасиеті кемиді, сапасы жақсарады.
Тұтқырлық – заттың ағуға қарсылық жасау қабілеті. Шартты тұтқырлық
- әр түрлі тұтқырлық өлшегіштерден алынып, шартты өлшеммен көрсетілген
тұтқырлық.
Белгілеулер және қысқартулар
МЕСТ – мемлекеттік стандарт
ЛК-6у –жылына 6 млн.т мұнай өңдейтін құрама әмбебап
қондырғы
ШОТ – шартты отын тоннасы
ЖЭО – жылу электр орталығы
ШТ – шартты тұтқырлық
ТШ - техникалық шарттар
ССТ – салалық стандарт
К-101, К-102 – колонналар
Т-101, 102 – жылуалмастырғыш
Н-101, 102 – сорап
КХ-101 – ауа конденсаторы
Е-101 – сыйымдылық
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты
МХЗ – мұнай химиясы зауыты
МЭА - моноэтаноламин
ТЭС (ТЭҚ)– тетраэтилқорғасын
АИ-93 – зерттеу әдісі бойынша октан саны 93 тең автомобиль бензині
МТБЭ – метилтретбутил эфирі
ХВ-103 – ауамен суытатын мұздатқыш
Кіріспе
Мұнай өңдеу және мұнай өндірісінің негізгі міндеттерінің бірі -
мұнайды қолдану тиімділігін арттыру, және оны ары қарай терең өңдеуді
қамтамасыз етіп, белгілі қуатты реконструкция және интенсификация есебінен
прогрессивті қалдықсыз өңдеу технологиясын, шығарылатын өнімнің көлемін
көбейтіп, оның сапасын жоғарылату болып табылады.
Мұнай өңдеу өндірісіндегі технологиялық процестерде сапасы нашар
мұнайдан мотор отындарының, майлағыш майлардың, майлағыштардың және басқа
мұнай өнімдерінің ассортиментн кең көлемде шығымын жоғарылатуды қамтамасыз
ету қажет 1.
Ең негізгі талаптардың бірі мұнайды ұтымды пайдалану, яғни отындық
дистилляттарды АҚ және АВҚ қондырғыларында айдау арқылы шығымын жоғарылату
болып табылады. 3500С-қа дейін қайнайтын ашық фракциялар және АҚ
қондырғысындағы ашық мұнай өнімдерінің жиынтығы арасындағы потенциалдар
айырмасы өңделуші мұнайдың сапасына, алынаын өнімдер ассортиментіне
байланысты және олардың қатынасы 5-7 % (масс.) мұнай массасына құрайды
2.
Мұнай өңдеу зауытында мұнайды алғашқы өңдеу қондырғылары үлкен роль
атқарады. Газды бөлу , каталитикалық крекинг, кокстеу және т.б. тазалау
процестерінің тиімділігі оның жұмыс істеу көрсеткіштеріне байланысты
болады.
Еңбек өнімділігін арттыру, тауар өнімдерінің құнын төмендету,
энергетикалық шығындарды, металдың меншікті шығынын, күрделі салымдар және
пайдалану кезіндегі шығындарды қысқарту қондырғылардың техника-
экономикалық көрсеткіштерін жақсартады.
Алғашқы айдау қондырғыларын жинақтау құрылысы үлкен экономикалық
артықшылық болып саналады. Мұнай өңдеу зауытындағы процестерді жинақтау
негізгі өндіріс аумағының шағын орналасуына, технологиялық және
энергетикалық коммуникациялардың санын азайтуға, жалпы зауыттық
шаруашылықтың көлемін қысқартуға, қызметшілер санын азайтуға мүмкіндік
береді.
Мұнайды алғашқы өңдеу процестерін ары қарай жетілдіру үшін
қондырғысының тиімділігі барынша жоғары және негізгі құрал-жабдықтарды
автоматтандыру қажет 3.
Мұнай өңдеу өнеркәсібінің дамуы, басқа сала өнеркәсіптері сияқты
ғылыми-зерттеу және жобалау-конструкторлық жұмыстармен тығыз байланысты.
Мұнайды зерттеудің негізгі мақсаты - өндірістік шикізат ретінде отындар,
майлар, битумдар және басқа тауарлық өнімдер алу болып табылады.
1 Әдеби шолу
Процесті жетілдіру - мүмкіндігінше мақсатты өнімдер шығымын
жоғарылату, қажетті жоғары сапаны қамтамасыз ету, минималды шығындар жұмсау
және қоршаған ортаны қорғау шараларының талаптарын анықтай отырып,
қалдықсыз технология принциптерін енгізуді қамтамасыз ететін процестер мен
әдістерді таңдаудан тұрады.
Мұнай өнімдерін өңдеу және дайындау процесін жетілдіруге – физика-
химиялық механика принциптерінің негізінде мұнайдағы эмульсия
дисперстілігін реттеу және мұнай өнімдері бірлігіндегі күрделі құрылым
өлшемдерін реттеу арқылы қол жеткізуге болады. Физика-химиялық механика
тұрғысынан қарағанда тікелей айдау – қалыпты жағдайда құрылымдануға бейім
емес мұнай жүйелерін (газды, бензинді, керосинді-газойлды фракциялар) алу
және құрылымдануға жоғары қабілетті жүйелерді (мазуттар және гудрондар)
алудан тұрады.
Мұнайды атмосфералық қысымда айдауды жетілдіру процесіне –
көбіршіктер өлшемдерін реттеу және оларды мұнайлы жүйеден (мұнай
өлшемдерін) аластату интенсивтілігі есебінен қол жеткізу мүмкін, және ССЕ
қосылысы ядросы бетінде сольватталған қосылыстар мөлшері 10-50 %- ға жетуі
мүмкін және ССЕ компонеттерге бөлу үшін қосымша энергетикалық шығындарды
талап етеді.
Осыған байланысты мұнай өңдеушілер алдына қойылған міндет – мұнай
өңдеуді тереңдету болып табылады. Мұнай өңдеуді тереңдетуде – АВҚ-ны
айдауға энергетикалық шығындарды арттырмай, атмосфералық және вакуумдық
бөлігін интенсификациялаудың жаңа әдістерін іздеу жоғары маңызға ие.
Мұнайды айдау және ректификациялау проблемаларында технологиялық
есептер үшін негіз болып табылатын сыртқы жағдайы және оның құрамына
байланысты мұнайлы жүйе ұшқыш компоненттері парциалды қысымын есептеу
арқылы – сұйық-буды оқу маңызды болып есептеледі.Осы жағдайларда
есептеулерде r D болғанда будың жазық беттегі қысымы қолданылады.
Ал r 0 жағдайларда сыртқы әсерлер есебінен көбіршік радиусы коллоидты-
дисперсті аралықта өзгереді, мұнда Томсон-Уильвин теңдеуін пайдаланған жөн.
Томсон- Уильвин теңдеуі өсуші бет қисығы және көбіршік ішіндегі қысым
өзгеруін, жазық беттегі қысымға қарағанда сәйкестендіреді:
мұндағы r - көбіршік радиусы;
R-газ тұрақтысы;
Р-сұйықтың жазық бойындағы бу қысымы (r );
1 моль массасы, беттік керілу және сұйықтың тығыздығы
- көбіршік ішіндегі қысым
Бұл теңдеу (1) қаныққан бу қысымы көбіршік бетінде көп болған
сайын жоғары және r аз болған сайын артатынын көрсетеді. Теңдеу (1) бойынша
есептерден су тамшысының өлшемдерінің 1 тәртіпке өзгеруі (r =105-
тен r =10-6см дейін) қатынасы екі тәртіпке өзгеретінін байқауға
болады. Теориялық көзқарастан мұнайлы жүйелерді айдауда жақсы нәтижелерді
олардың бірінші экстремалды жағдайларда болғанында күтуге (rmіn) болатынын
көрсетеді.
Бірінші экстремалды жағдайға әртүрлі әдістермен қол жеткізуге болады
(rmіn):
1) әртүлі мұнайларды белгілі бір қатынаста біріктіру (қатынас
тұрақтылық факторы бойынша анықталады);
2) мұнайлы жүйеге үстемелер енгізу арқылы;
3) жүйедегі қысымды өзгерту жолымен (вакуум жасау жолымен);
4) әр түрлі типті өрістермен әрекет ету арқылы (механикалық,
электрлік):
Әр түрлі мұнайларды жай араластыру және айдауда атмосфералық бөлікте
экстремалды жағдайда ашық түсті фракциялардың шығымы 3-5 %-ға, аддитивтілік
ережесі бойынша есептеуден алынған мәліметтермен салыстырғанда өсуі мүмкін.
Айдау процесін интенсификациялаудың бірден-бір жолы күрделі құрылымды
бірліктерді (КҚБ) активті жағдайға ауыстыру болып табылады, ол мұнай
шикізатының әртүрлі табиғатты үстемелерді оптималды концентрацияда енгізу,
және де белгілі бір қатынаста әтүрлі мұнайларды араластыру жолымен жүзеге
асырылады.
Активтеуші үстемелер ретінде келесі химиялық және мұнай өңдеу
зауыттары жанама өнімдері қолданылады: жоғары ароматттандырылған бензин,
пиролиз шайыры бензині, пиролиздік шайыр (ПШ) және де құрамында парафин-
нафтенді көмірсутектері бар қума бензин.
Айдау процесін интенсификациялаудың бір жолы мұнай шикізатының
құрылымын ароматты үстемелер әсерімен өзгерту болып табылады. Ароматты
үстемелер ортаның РК арттырады, ол мұнда көбіршіктер өлшемін және
ассоциаттарды өзгертеді. Көбіршіктердің минималды өлшемдері мұнай өнімдерін
айдауда КҚБ экстремалды жағдайларының бірін сипаттайды.
Ароматты ортада асфальтендерді диспергаторлармен өңдегенде және
еріткенде парамагнитті орталықтардың концентрациясы төмендейді. Бұл фактор
ароматты және асфальтенді және алифатты көмірсутектер арасында дипольдік
әрекеттесуді көрсетеді.
Атмосфералық-вакуумдық айдау шикізаты ретінде Қазақстандық кен орындар
Маңғышлақ және Мартышы мұнайларының Атырау МӨЗ-нен алынуы және ПМӨЗ-ден
алынған Батыс Сібір мұнайлары қарастырылды. Атырау МӨЗ –інде жоғары
парафинді мүнайлар үшін модификациялаушы үстемелер ретінде пиролизді шайыр
(ПШ) - жоғары ароматты жанама өнімдері қолданылды, ал жоғары
ароматтандырылған Батыс Сібір мұнайы үшін – керосин және дизелді отынды
гидротазалау қондырғысы жанама өнімдері, атап айтқанда жоғары мөлшерде
парафин –нафтенді көмірсутектері бар бензин-қалдық қолданылды.
ММ айдаудағы өнімдер шығымы пиролизді үстеме мөлшеріне байланысты
экстремалды өзгереді. Өнімдерді анағұрлым жоғары шығымы (6%, 4% масс.)
пиролизді шайырды 1% масса енгізгенде мүмкін болады. Бұл пиролизді шайырдың
ароматты көмірсутекті үстемелердің РС ортасының жоғары болуымен
түсіндіріледі.
КҚБ құрылымдануында ІІ типінде табиғи жаратылысты майда еритін БАЗ
үлкен маңызға ие, ол мұнайды және үстемелерде кездеседі.Мұндай қосылыстар
фазалар шекарасы бетіне адсорбциялана отырып беттік керілуді төмендетеді.
Ребиндер полярлық теңдеуі ережесіне байланысты беттік керілудің сәйкес
теңдеуі сұйық-газ шекарасы бетінде минималды критикалық радиусты
көбіршіктердің түзілуіне жағдай жасайды.
Пиролизді шайыр мөлшерінің 1% масс дейін жоғарылату РС ортаны
жоғарылатады. Нәтижесінде БАЗ ассоциация дәрежесі төмендеуі және оларды
асфальтенді ассоциаттар бетіне адсорбциялануы жүреді, ол олардың
молекуласының булы көбіршіктері бетіне жиналуына әрекет етеді және бу-
сұйықтық шекарасында беттік керілуінің төмендеуіне алып келеді. Бұл
құбылыстар жүйеден көбіршіктердің жобалауына қолайлы жағдай жасайды, және
де сольватты қабыршақтың жеке компонетттерінің аластауына жағдай жасайды.
Ортаның РС өсуі ІІІ типті үлкен радиусты ядро КҚБ құрылымдануына алып
келеді, және сольватты қабыршақ қабырғасы қалыңдығын төмендетеді. Сондықтан
мұнай шикізатының 1%-і пиролизді шайырмен активтелуінде бензин, дизель
фракциясы және вакуум газойлінің шығымы сәйкесінше 1,8; 2,5; 1,8 % массаға
өседі.
Пиролиз шайыры үстемесі мөлшерінің (1% жоғары) артуы айдау өнімдері
шығымының төмендеуіне алып келеді, ол орта РС әсерінен КҚБ өлшемдерінің
кері өзгеруімен байланысты 6,8. Сәйкес сольватты қабыршақтың еруі
бұзылуға дейін жүреді, ол ІІІ типті КҚБ-ң бірінші экстремалды жағдайға
жақындауына және вакуум газойлі шығымының төмендеуіне әрекет жасайды.
Маңғышлақ мұнайының композициясының атмосфералық айдалуында қоспада
дистиллятты фракциялардың шығымы аддитивтілігі бойынша ерекшеленеді.
Ортаның РС жоғарылауына байланысты БАЗ молекулалары ериді, ол молекулалар
ассоциаттар бетіне адсорбцияланған күйде болады. БАЗ молекуладан үлкен
құрылымы өлшемдері өсуімен, көбіршік беттеріне беттік керілуді төмендете
отырып сольватталады. Ол тікелей айдауда бензин шығымының жоғарылауына алып
келеді. Маңғышлақ мұнайы және Мартышы мұнайларын оптималды қатынаста
араластырғанда құрылымдалған КҚБ ІІІ типті өзінің максималды мәндеріне
жетпейді. Бұл өз бетінде БАЗ артық мөлшерінің сольватталуына алып келеді,
ол жүйеден көбіршіктердің аластау процесін тежейді және дистиллятты
фракциялар шығымының жеткіліксіз өсуімен аяқталады.
Композициялық мұнайларды активтеуде қолданылатын пиролиз шайырының
оптималды мөлшері 1% масс болып табылады, бос мөлшерде бензин, дизель
фракциясы және вакуум газойлі шығымдары сәйкесінше 1,5; 1,9; 2,3%-ға өседі.
Мұнай дистилляттарын активтендіру үшін жоғары ароматтандырылған және
де құрамында жоғары мөлшерде парафинді көмірсутектері бар үстемелер
қолданылады.
Қума бензинмен әртүрлі мөлшерде активтендірілген Батыс Сібір мұнайын
атмосфералық айдауда бензиннің ең жоғарғы шығымына 3% масса үстеме қосқанда
қол жеткізуге болады. Батыс Сібір мұнайлары үшін жоғары мөлшерде ароматты
көмірсутектердің болуы тән, ол дисперсиялы орталықта ортаны жоғары РС қол
жеткізуге мүмкіндік береді. БАЗ ассоциациясы дәрежесінің төмендеуі, олардың
артық мөлшерінің жүйеден аласталынушы көбіршіктер бетіне соьваттануын
тудыра отырып, сонымен бірге ішкі қысымды төмендетеді. Сондықтан бұл барлық
құбылыстар дистилляты фракциялар жүйесінен жағымсыз заттардың толық
аластауына кері әрекет жасайды.
Айдалынып жатқан Батыс Сібір мұнайына жоғары мөлшерде парафин-нафтенді
көмірсутектері бар (85, 87% масс.) қума бензинді 1% масс дейін енгізгенде,
ортаның РС төмендеуі жүреді, ол БАЗ ассоциациясына алып келіп және сонымен
бірге олардың көбіршіктер бетіне сольватталуын төмендетеді. Ортаның РС
төмендеуі ассоциат бетіне жұқа сольватты қабыршақтың түзілуіне оң әрекет
етеді. Батыс Сібір мұнайына қума бензинді одан жоғары мөлшерде (1% масс
көп) енгізу тек бензинді фракцияның жоғарылауына алып келеді.
Жоғары парафинді мұнайларды жоғары мөлшерде ароматты көмірсутектері
бар жанама өнімдермен активтендіру және де жоғары парафинді мұнайларды
парафині аз мөлшердегі мұнайлармен оңтайлы мөлшерде араластыру және
оңтайлы мөлшердегі үстемелермен активтелген мұнайларды қосымша қосу арқылы
активтендіру жолдарымен атмосфералық-вакуумды айдау өнімдері шығымын және
олардың сапасын арттыруға болады.
Мұнайлы қоспаның маңызды сипаттамасы – барлық қоспаның қайнау
температурасы шегімен және сәйкес таңдамаларда тар фракциялар
құраушыларымен анықталатын фракциялық құрамы болып табылады. мұнайды
фракциялық құрамы негізінде (мақсатты фракциялар) мұнайдағы мақсатты
өнімдердің потенциалды мөлшері анықталады, ал фракциялық құрам негізінде
маңызды эксплуатациялық сираттамалар есептеледі.
Мұнай қоспасының маңызды сипаттамасы – барлық қоспаның кайнау
температурасы шегімен және сәйкес таңдамаларда тар фракциялар
құраушыларымен анықталатын фракциялық құрамы болып табылады. Мұнайды
фракциялық құрамы негізінде (мақсатты фракциялар) мұнайдағы мақсатты
өнімдердің потенциалды мөлшері анықталады,ал фракциялық құрам негізінде
маңызды эксплуатациялық сипаттамалар есептеледі.
Мұнай қоспасының фракциялық құрамы дефлегмациямен, жай айдаумен немесе
ректификациямен анықталады, жеңіл фракцияларды айдауды төмен
температураларда және жоғары қысымда жүргізеді, орта фракцияларды
атмосфералық қысымда, ауыр фракцияларды вакуумда айдайды. Айдау үшін
әртүрлі мақсаттағы аппараттарды қолданады: Энглер, Богданов, АРН-2 және
басқалар.
Жеңіл мұнай өнімдері фракциялық құрамын хроматографиялық әдіспен
анықтауға болады. Бұл әдіс фракциялық құраммен қатар бензин фракциясы жеке
көмірсутектері құрамын анықтайды, сонымен бірге талдау уақытын қысқартуға
мүмкіндік береді.
Өндіріске өңдеудің жаңа процестерінің енгізілуіне байланысты, және де,
мұнай өнімдері ассортименті мен олардың сапасына қойылатын талаптардың
өзгеруіне байланысты. Мұнайды мақсатты қолдану және оны жақсарту
бағдарламасын қайта қарау керек болады. Мұнайды қолданудың кеңейтілген
бағдарламасында мұнайды айдаудың қисығын анықтау, фракция шығымының қайнау
температурасына байланыстылығын анықтау және сапасын анықтаушы
параметрлерді: қаныққын бу қысымы, күкірт мөлшері, асфальтендердің шайыры,
силикагельдер, парафиндер мөлшері, қышқылдық саны, кокстелуі, күлділігі,
элементтік құрамы, отындық фракциялардың негізгі эксплуатациялық қасиеттері
(бензиндер, керосиндер, дизель отындары), топтық көмірсутектік құрамы,
дистилляттық және қалдық шығымы және сапасы т.б. анықтау қарастырылады.
Мұнай сапасының негізгі сипаттамалары – айдау қисықтары, ИТК
қисықтары, тығыздығы, молекулалақ салмағы, тұндыру температурасы,
тигельдегі салынған мұнайдың тұтану температурасы болып табылады. Бұл үшін
мұнайды АРН-2 аппаратына 3%-дық фракциямен атмосфералық-вакуумдық
ректификациялауға тартады, одан соң онда талдау жүргізеді.
Мұнай өңдеудің оңтайлы нұсқаларын таңдауда таңдалынған аналитикалық
тәуелділіктерді қолданған жөн. 200-ден 3000С дейінгі аралықтағы әртүрлі
мұнайлар үшін жеңіл фракцияларды анықтау үшін шығымды және мұнай тығыздығы
арсындағы корреляциялық байланысты қолдануға болады.
В200=294-313ρ420
В300=313-313 ρ 420
Келтірілген тәуелділіктер мұнайдың фракциялық құрамы үшін шешуші
мәндерге мұнай тығыздығы әсер ететінін көрсетеді.
Мұнайдан ашық фракцияларды (350-3600С-қа дейінгі фракциялар) алу
тереңдігін жоғарылату – мұнайды өңдеуді тереңдетудің заманға сай
үрдістерімен байланысты, парафин өндірісі үшін шикізат ретінде дизель отыны
құрамы бойынша мұнайды алғашқы айдау технологиясының маңызды міндеті болып
табылады. Қума бөлу дәлдігін жоғарылату да мұнай өңдеу технологиясының
маңызды міндеттерінің бірі болып табылады, себебі дистиллятты фракциялардың
негізгі сапасы дистилляттардың фракциялық құрамына байланысты болып
табылады.
Атмосфералық айдауда мұнайды дистиллятты фракцияларға және мазутқа
бөлу негіздері бойынша фракциялардың ауырлауы бойынша бөлу дәлдігі
нашарлайды. Нәтижесінде бөлінуші фракциялардың салыстырмалы ұшқыштығы және
флегма саны төмендейді. Атмосфералық айдауда барлық жылу колоннаға
шикізатпен бірге келетін болғандықтан, ректификация дәлдігін және ашық
фракцияларды алу тереңдігін арттыру үшін шикізаттың берілуін арттырады,
соның арқасында максималды қыздыру есебінен және колоннадағы қысымның
төмендеуінен ауыр көмірсутектердің термиялық тұрақтылығы атмосфералық
айдауда мұнайды, бензинді, керосинді және дизель фракцияларын мұнай құрамын
өзгертпей алу үшін 350-3600С –қа дейін қыздыруға мүмкіндік береді.
Мұнайды алғашқы айдау
Мұнай өте күрделi парафиндер, нафтендер, ароматикалы және аралас
көмірсутектердің бiр-бiрiнде еритiн, молекулалық массасы және қайнау
температуралары әр түрлi қоспалардан тұрады. Оны бiрегей жеке
компоненттерге бөлу мүмкiн емес және ондай бөлу мұнай өнiмдерiн өндiрiсте
пайдалануда қажет емес те. lс жүзiнде мұнайды көмiрсутектерiнiң
фракцияларына және топтарына бөледi де, олардың химиялық құрамын өзгерту
мақсатында өңдейдi. Мұнайды өңдеу алғашқы (бiрiншi) және екiншi процестерне
бөледi. Алғашқы процестерiне мұнайды, қайнау шектерiмен бiр бiрiнен
айырмашылығы болатын, фракцияларға бөлудi, ал екiншiге- термиялық пен
термокаталитикалық өңдеу процестерiн, тағы да мұнай өнiмдерiн тазалауды
жатқызады.
Мұнайды алғашқы өңдеудегi негiзгi алғашқы немесе тура айдау болып
саналады, оны дитилляция мен ректификация қолданып жүргiзедi.
Дистилляция. Дистилляция немесе айдау деп - сұйықтықтардың өзара
еритін қоспасын фракцияға, бiр бiрiнен және бастапқы қоспадан да қайнау
температурасымен айырмашылығы болатын, бөлу процесiн айтады. Айдау
процесiнде қоспа қайнағанға дейiн қыздырылады, осының нәтижесiнде ол аздап
буланады. Пайда болған бу бөлiнiп конденсацияланады. Айдау арқылы құрамы
жағынан бастапқы қоспадан айырмашылығы бар, дистиллят және қалдық алады.
Айдауды бiр қабат, көп рет немесе бiртiндеп буландырумен жѕргiзедi.
Үздiксiз жұмыс iстейтiн қондырғыларды өндiрiстiк процестердiн
негiзiн мұнайды бiр қабат және көп рет буландыру құрайды. Бiр қабат
буландыру мен айдауды мұнайды белгiлi температураға дейiн қыздырады да, бу
фазасына өткен барлық фракцияны сұйық фазада бiр рет сеператорда бөледi.
Фазаны бөлу процесiн көп рет жүргiзуде бiр қабат буландыруды бiрнеше
рет қайталайды. Мысалы, мұнайды көп рет буландыруды, ал алғашқысын одан
жеңiл бензин фракциясын алатындай температураға дейiн қыздырады да, оны
сұйық фазадан бөлiп алады. Екiншi сатысында, қалған сұйық фазаны жоғарылау
температурада, мысалы, 3500С-қа дейін қыздырып, одан ауыр бензин, реактив
және дизель отындарын бөледi. Мұның қалдығын гудрон дейдi. Яғни мұнайды
бiртiндеп көп рет қыздырып, буландырып, әр кезде бу фазасын сұйықтан
айырады.Түзiлген бу және сұйық фазаларды колонналарда ректификациялайды.
Сонымен мұнайды өндiрiстiк процестерi бiр рет пен көп рет буландыруымен
айдаудың жалғасуына және бу мен сұйық фазаны одан әрi ректификациялауға
негiзделген.
Бiртiндеп буландыруда қыздырудың нәтижесiнде түзiлген бу айдау
аппараттынан үздiксiз шығарылып отырады. Бiртiндеп буландыруды мұнайды
лабораторияда колбадан, кубтан айдау тәжiрибесiнде қолданылады, ал
өндiрiсте мұнайды ертеректе куб қондырғыларында қолданып келсе, қазiр
оларды пайдаланбайды.
Бiр рет буландыру процесiнiң бiртiндеп буландырудан артықшылықтары
бар. Бiр рет буландыруда төменгi қайнаушы фракциялар буға айналып, аппарат
iшiнде қалады да, жоғары қайнаушы фракциялардың сыбағалы қысымын
төмендетедi. Бұл айдауды салыстырмалы төмен температурада жүргiзуге
мүмкiндiк бередi.
Бiртiндеп буландыруда керiсiнше жеңiл фракцияларды алдымен бөлiп
алады, ал ауырларын соңынан бөледi. Сондықтан буға айналған және аппараттан
бөлiнген жеңiл фракциялар ауыр фракциялардың қайнау температурасына әсер
етпейдi. Жеңiл фракциялардың әсерi арқасында бiр рет буландыруды пайдалана
отырып, бiртiндеп буландыруға қарағанда, айдалатын шикi заттың
температурасын 50-1000С-қа төмендетуге болады. Қазiр мұнайды айдау
қондырғыларында бiр рет буландыруды көп пайдаланады.
Мұнай құрамында атмосфералық қысымда 400-5000С және одан да жоғары
температура аралығында қайнайтын көмiрсутектердiң болтындығы, бұл
көмiрсутектердiң термиялық тұрақтылығы тек 380-4000С-қа дейiн-ақ
сақталатыны белгiлi. Одан жоғары температурада олардың ыдырау процесi
көмiрсутектердiң крекингi басталады, тағы да мұнайдың жоғары қайнаушы
көмiрсутектерiнiң термиялық жағынан көп төмендiгi белгiлi. Көмiрсутектердiң
ыдырауын болдырмау үшiн олардың қайнау температурасын төмендету қажет. Оған
мұнайды вакуумда айдау арқылы жетедi. 450-5000С температура аралығында
атмосфералық қысымда қайнайтын мұнай фракцияларын вакуумда (қалдық қысым 3-
5 кПа) 200-2500С-та айдап бөлуге болады. Мұнай өңдеу тәжiрибесiнде қайнау
температураны төмендету үшiн су буын да пайдаланады, мұнда оның әсерiмен
көмiрсутектердiң сыбағалы қысымы төмендейдi.
Сонымен мұнайды бiр рет буландырумен айдауда түзiлген бу фазасы
сұйық фазамен тепе-теңдiкте болады және оларды белгiлi бiр температурада
бөледi. Мұнда бу фазасымен сұйық фазасының температурасы бiрдей болады. Бiр
рет айдаудағы мұнайдың фракцияға дәл бөлiнуi көп рет және бiртiндеп
буландыруға қарағанда көп төмен.
Көп рет буландыру екi немесе одан да көп мұнайдың фазалық қалпын
өзгертудiң бiр рет процестерiнен тұрады, яғни бiр реттiк буландырудан.
Әрбiр осындай процестерде түзiлген бу сұйық қалдықтардан бөлiнедi, соңғы
одан әрi қыздырылады да, түзiлген булар тағы да сұйық фазадан бөлiнедi;
сөйтiп мұнай белгiлi бiр санды қыздырылады.
Көп рет буландырумен айдауда алдымен єоспаны белгiлi бiр
температураға дейiн қыздырады, осының нәижесiнде булар мен сұйықтық қоспасы
түзiледi.
L=R-D
R=L(1-e)
мұнда L-бастапқы қоспа мөлшерi;
R және D - тиiсiнше сұйық және бу фазасының мөлшерi;
e-температурада айдалу үлесi.
Егер буды сұйықтықтан бөлiп, соңғыны t2 температураға дейiн қыздырса,
онда жүйе I2 нүктемен сипатталады да (1.1 сур. )
Сұйық фазаның мөлшерi (R2) мынадай болады;
R2=L(1-e1)(1-e2)
мұнда e2-сұйық қалдықты екiншi қыздырғандағы айдалу үлесi.
Егер мұнай фракциясына бiр рет
Сурет 1.1 - Көмiрсутектердiң бинарлы қоспасының тепе-теңдiгiнiң изобарлық
қисықтары: I-сұйық аймағы; II-бу аймағы.
буландырумен (ББ) және дәл ректификациялау мен (ШҚТ) айдаудың қисық
сызықтарын салса, онда ББ қисық сызығының бастапқы қайнау температурасы
жоғары, ал соңғы қайнау температурасы, ШҚТ қисық сызығына қарағанда төмен
екендiгi байқалады ( 1.2 сур.)
Сурет 1.2 - Мұнайды айдаудың ШҚТ және ББ қисық сызықтары.
1.2 суреттен сол мұнайға, айдау үлесi с 0,30 болғанда, бiр рет
буландыруда қыздыру температурасы, бiртiндеп буландырумен салыстырғанда
(бiрдей мөлшерде дистилляттар алу жағдайында ), төмен екендiгi де көрiнiп
тұр. Сондықтан мұнайды бiр рет айдауда шикi затты қыздыруға, бiртiндеп
буландыруға қарағанда, жылу аз шығарылады. Бiр рет буландырудың тағы бiр
ерекшелiгi, мұнайды мүмкiн болған 350-3700С температураға дейiн қыздырғанда
(одан жоғары температурада ол ыдырай бастайды), көп рет немесе бiртiндеп
буландырумен салыстырғанда, өнiмдердiң көбiсi бу фазасына өтедi. Мұнайдың
350-3700С жоғары қайнайтын фракциялар алу үшiн, вакуум, су буын немесе
вакуумен су буын бiрге пайдаланады.
Өндiрiсте бiр рет буландырумен айдауды бумен сұйық фазаны рек
тификациялаумен жалғастырып жүргiзу мұнайды фракцияға бөлуде жоғары
нәтижеге жетуге, процестiң үздiксiз жүруiне және шикi затты қыздыруға отын
шығынын үнемдеуге мүмкiндiк туғызады.
Ректификациялау. Бiр-бiрінде жақсы еритiн сұйықтарды бiр рет
буландыруда және буларды одан кейiн конденсациялағанда, құрамында төмен
температурада қайнайтын фракциялары көп жеңiл және шикi затқа қарағанда
құрамында тез қайнайтын фракциялары аз, ауыр екi фракция алады. Сондықтан,
айдау процесiнде бiр фаза төмен қайнаушы компоненттермен байиды. Бiрақ
мұнайдың компоненттердің қажеттi бөлiнуiне жету және айдау көмегiмен
белгiлi бiр температура аралығында қайнайтын түпкiлiктi өнiм алу мүмкiн
емес. Сондықтан мұнай фракцияларын бiр рет буландырудан кейiн
ректификациялайды.
Ректификациялау деп қайнау температурасы бiр-бiрiмен айырмашылығы бар
сұйықтардың, булар мен сұйықтардың қарама-қарсы қайта-қайта жанасуының
нәтижесiнде, бөлiнуiнiң диффузиялық процесiн атайды.
Булар мен сұйықтардың жанасуы тiк цилиндр тәрiздi құралдарда-арнайы
жабдықтармен жарақталған ректификациялаушы табақшалары немесе отырғыштары
бар, колонна бойымен жоғары көтерiлушi бу мен төмен ағушы сұйықтар арасында
өте тығыз жанасуды қамтамасыз ететiн – ректификациялық колонналарда iске
асырылады (3 сур).
Колоннаның орта бөлiгiнде бу, сұйық немесе бу мен сұйық қоспасы
күйiнде шикi затты бередi, оны жоғары және төмен қайнаушы өнiмге бөлу
қажет. Шикi затты беретiн аймақты эвопарациялық аймақ дейдi, себебi онда
эвопарация пеште немесе жылу алмастырғышта қыздырылған қоспаның бу және
сұйық фазаларға бiр рет буландыруы жүредi. Кейбiр жағдайларда эвопарациялық
колоннадан бөлек болады да эвопарация өз алдына тұрған аппаратта
жүргiзiледi. Бiрақ көпшiлiк колонналарда, сонымен қатар, алғашқы айдау
қондырғыларында да, бiр рет буландыруды және ректификациялауды бiрге
жүргiзедi.
Iстеп тұрған ректификациялау колоннасында әрбiр табақшадан төрт ағым
өтедi: 1) жоғары табақшадан құйылатын сұйық-флегма; 2)төменгi табақшадан
көтерiлетiн бу; 3) төменгi табақшаға түсетiн сұйық-флегма; 4) жоғары
табақшаға көтерiлетiн бу.
Табақшаға түсетiн бу мен сұйықтық тепе-теңдiк жағдайда болмайды,
бiрақ жанасу жағдайында осы қалыпқа жетуге тырысады. Жоғарғы табақшадан
сұйық ағым жоғары температура аумағында түскендiктен, одан кейбiр төмен
температурада қайнаушы компонет буға айналады, осының нәтижесiнде
сұйықтықта оның концентрациясы азаяды. Екiншi жағынан төменгi табақшадан
көтерiлетiн бу ағымы температурасы төмендеу аумаққа түскендiктен, одан
жоғары қайнаушы өнiмнiң бөлiгi осы аумақта конденсацияланып сұйылады.
Сонымен жоғары қайнаушы компоненттiң булардағы концентрациясы төмендейдi,
ал төмен қайнайтындар көтерiледі. Булар мен сұйықтықтың фракциялық құрамы
колоннаның жоғары бойы бойынша үздiксiз өзгередi.
Ректификациялау колоннасының шикi затты беретiн орнына жоғары
жағын концентрациялау, ал төменгi-айдау бөлiгi деп атайды. Колоннаның екi
бөлiгiнде де бiрдей ректификациялау процесi жүредi. Концентрациялау
бөлiмiнiң жоғарғы жағынан бу фазасында қажеттi тазалықтағы мақсатты өнiм-
қалдық алынады.
Ректификациялау колоннасыны шикi затты беретiн орнына жоғары жағын
концентрациялау, ал төменгi-айдау бөлiгi деп атайды. Колоннаның екi
бөлiгiнде де бiрдей ректификациялау процесi жүредi. Концентрациялау
бөлiмiнiң жоғарғы жағынан бу фазасында қажеттi тазалықтағы мақсатты өнiм-
қалдық алынады.
Колоннада ректификациялау процесiн жүргiзу үшiн булар жоғарылаушы
ағымын және сұйықтықтың төмендеушi ағымын iске асыру қажет. Жоғарылаушы
ағым колоннаның айдау бөлiгiне жылу беру арқылы, екiншi- концентрациялау
бөлiгiне берiлетiн ағының көмегiмен жасалынады.
Ректификациялау колонналары жай (толық және толық емес) және күрделi
болып бөлiнедi (1.3 сур.). Жай колоннаның толық жүйесi, концентрациялау мен
айдау бөлiктерiнен тұратын және өнiмдердi екi жерден-жоғарғы мен төменнен
шығартын, көрсетiлген. Жоғары және төмен температураларда қайнайтын
ректификациялау колонасы- концентрациялаушы мен айдаушы бөлiктерi бар,
пайдаланады. Концентрациялаушы колоннаға шикi заттағы бу фазасы күйiнде
төменгi табақшаның астына, ал айдаушы бөлiгiне жоғарғы табақшаға сұйық фаза
ретiнде берiледi.
Егер көп компоненттi қоспаны бiрнеше жеке компоненттерге немесе
фракцияларға, бiр бiрiнен қайнау температураларының шегiмен айырмашылық
көрсететiн, бөлу қажет болған жағдайда, көп колонналы жүйенi қолданады, n
компоненттер n-1 жай колонналар қажет. Көп колонналы ректификациялау жүйесi
бензиндi екiншi ректификациялау, газды фракцияға бөлу қондырғыларында және
т.б. қолданылады.
Егер өнiмдердiң тазалығына қойылатын талап аса жоғары болмаған
жағдайда, күрделi колонналарды қолданады. Күрделi колонна- ол бөлiнушi
затты колоннаның бойымен бiрнеше жерден беретiн немесе өнiмдердi бүйiрден
алатын аппарат. Күрделi колоннаны бiрнеше жай колоннаның құрамасы деп
қарауға болады (1.4 сур.). Аппараттың конструкциясын қарапайымдау
мақсатында, оның бiреуiне колоннаның концентрациялаушы бөлiгiн жинайды, ал
айдаушы бөлiгiн (төменгi колоннаның айдаушы бөлiгiнен бөлек) өз алдына
секция етiп бөледi.
Дайын өнiмдер айдаушы секциялардың төменгi жағынан алынады, ал
айдалған жеңiл фракциялар негiзгi колоннаға жiберiледi, оның жоғарғы
жағынан жеңiл дистиллят шығады.
Құбырлы қондырғылардың ректификациялау колонналарындағы қысымға
байланысты, атмосфералы (АҚ), вакуумды (ВҚ) және атмосфералы- вакуумды
(АВҚ) болып бөлiнедi. Булану дәрежесiнiң санына қарап, құбырлы
қондырғыларды бiр, екi, үш және төрт рет буланушы деп бөледi. Бiр рет
буландыру мен айдау қондырғыларында мұнайдан бiр ректификациялаушы
колоннада атмосфералық қысымда барлық дистилляттарды- бензиннен бастап
тұтқыр цилиндр майына дейiн алады.
Екi рет буландыру қондырғыларында гудронға дейiн айдауды екi сатыда
жүргiзедi: әуелi мұнайды атмосфералық қысымда мазутқа, одан кейiн оны
вакуумда гудронға дейiн айдайды. Бұл процестердi екi ректификациялаушы
колонналарда iске асырады; оның бiрiншiсiнде атмосфералық қысым,
екiншiсiнде - вакуум ұсталынады. Мұнайларды мазутқа дейiн буландыруда
атмосфералық қысымда екi ректификациялаушы колонналарда жүргiзуге болады:
бiрiншiнде тек бензиндi ғана алады және бензинсiзденген мұнай айдаудың
қалдығы болады; екiншi колоннада бензинсiзденген мұнай жоғарлау
температурада мазутқа дейiн алады. Мұндай екi колонналы қондырғылар
атмосфералы құбырлы (АҚ) тобына жатады.
Үш рет буландыру қондырғыларында мұнайды айдауды үш колоннада
жүргiзедi: екi атмосфералық және бiр вакуум колоннасында. Мұнайды үш рет
буландыру қондырғысының басқа түрi болып бiр атмосфералық және екi вакуумды
колонналардан тұратын АВҚ саналады. Екiншi вакуум колоннасы гудронды
буландыра түсуге арналған, онда негiзгi вакуум колоннасына қарағанда,
тереңдеу вакуум ұсталынады.
Төрт рет буландыру қондырғысы, АВҚ-ның бастапқы бөлiгiнде
бензинсiздендiрушi атмосфералық колоннасынан және соңғы бөлiгiнде гудрон
үшiн буландыра түсетiн вакуум колоннасынан тұрады.
Қазiргi кезде мұнайды алғашқы айдауды атмосфералық қысымда iстейтін
құбырлы қондырғыларда (АҚ) жүргiзiп, одан мөлдiр өнiмдер- бензин, керосин,
дизель, газойль фракцияларын алады. Мұнай айдаудың қалдығын (өнiмнiң
бастапқы қайнау температурасы 300-3600С) мазут дейдi. Егер зауытта қазан
отынын көп алу қажет болған жағдайда, онда айдаушы атмосфералық қысымда
жүргiзумен шектейдi. Мұнай шикi заты жеткiлiксiз жағдайда, мұндай өңдеу
бағыты тиiмсiз болып саналады.
Мөлдiр мұнай өнiмдерiнiң мөлшерiн, оның мұнайдың бастапқы
құрамындағыдан көп өндiру үшiн, мазутты әртүрлi термиялық және
каталитикалық процестердi қолданып, терең химиялық өңдеуге салады. Мазутты
терең өңдеудiң көп қолданылып жүрген жүйесi бойынша, оны дистиллятты
фракцияларға және бастапқы қайнау температурасы 490-5200С жоғары тұтқырлы
қалдыққа- гудронға алдын ала бөлу көзделедi. Мұндай бөлудi вакуумды құбырлы
қондырғыларда (ВҚ), 5-8 кПа қалдық қысымда жүргiзедi. Алынған дистиллятты
фракциялар және гудрон дара ағым күйiнде одан арғы өңдеуге жiберiледi.
Гудронға дейiн айдауды, егер зауытта мұнай майларын, коксты, битумды
өндiру қажет болған жағдайда жүргiзедi.
Көпшiлiк зауыттарда мұнайды атмосфералық және мазутты вакуумдық
айдауды бiр құрастырма қондырғыда атмосфера вакуумды құбырлы (АВҚ)
қондырғыларда жүргiзедi.
Алғашқы айдау өнiмдерi. Мұнайды атмосфералық қысымда алғашқы айдау
нәтижесiнде мынадай өнiмдер алады:
Негiзiнен пропан мен бутаннан тұратын сұйытылған көмiрсутектi газ
(тұрақтандырушы басқы фракция). Өнiм мөлшерi мұнайдың кен орнындағы
қондырғыларда қаншалықты терең тұрақталғанына байланысты болады. Бұл өнiмдi
күкiрттi қосылыстардан тазартылған соң, шаруашылықта отын, газдарды бөлу
қондырғыларына, шикi зат есебiнде пайдаланады.
Бензин фракциясы. 30-1800С аралығында айдалады. Каталитикалық
риформинг қондырғыларында шикi зат есебiнде қолданады, кейбiр кездерде
автобензин компонентi есебiнде де пайдаланады.
Керосин фракциясы. 120-3150С аралығында айдалады. Ауа реактивтi
қозғалтқыштарында, жарық алуда, тракторлардың карбюратор қозғалтқыштарында
отын есебiнде пайдаланады. Гидротазалау, сiлтiмен әрекеттеу немесе
меркаптансыздандыру қондырғыларында күкiрттi қосылыстардан бөлу және
пайдалану сапасын жақсарту мақсатында қосымша әрекеттерден өтедi.
Дизель фракциясы. 180-3500С аралығында алады. Бұрын дизель фракциясын
атмосфералық газойль, соляр майы деп атап келдi. Бұл фракцияны
автомобильдерде, тракторларда, тепловоздарда, теңiз және өзен кемелерiнде
орналасқан дизель қозғалтқыштарының отын есебiнде пайдаланады. Қажет болған
жағдайда, оны гидрогенизация әдiсімен күкiрттен тазалайды.
Мазут. Бұл мұнайды атмосфералық айдаудың қалдығы. Қазан отыны
есебiнде пайдаланады, кейбiр кездерде термиялық крекинг қондырғысының шикi
заты бола алады.
Мазутты вакуумда айдаудан алынатын өнiмдер ассортиментi, мұнайды
өңдеу нұсқасына байланысты. Мазутты өңдеудiң екi жүйесi бар: май және отын
алу.
Май алу жүйесiнде мазутты өңдеуден 2-3 дистиллятты фракциялар алады,
оның әр қайсысын одан әрi тазалаудан өткiзедi; тазаланған өнiмдердi әр
түрлi қатынастарда араластырып, базалық майлардың қажеттi сорттарын
дайындайды.
Отын алу жүйесi бойынша, әдетте бiр фракцияны, 350-5000С аралығында
қайнайтын бөледi, оны каталитикалық крекинг немесе гидрокрекинг
процестерiнде шикi зат есебiнде пайдаланады. Бұл фракцияны кейбiр кезде
вакуум газойлi деп те атайды.
Гудрон-мазутты вакуумда айдаудан қалған қалдық; термиялық крекинг,
висбрекинг, кокстеу, битум және майлар өндiру қондырғылырында пайдаланады.
Атмосфералық құбырлы қондырғылар, олардың технологиялық жүйесiне
қарап, мұнайды бiр рет және екi рет буландыру қондырғыларына бөлiнедi.
Бiр рет буландыру қондырғысында мұнай жылу алмастырғыштар мен
құбырлы пеш арқылы ректификациялық колоннаға берiледi, оның эвопарациялық
кеңiстiгiнде бiр рет булану жүредi. Одан кейiн колоннаның концентрациялық
бөлiгiнде булар ректификациялаудың нәтижесiнде мақсатты фракцияларға
бөлiнедi, ал айдаушы бөлiгiнде шикi заттың сұйық фазасынан тағы да
ректификациялаудан тез қайнаушы фракциялар бөлiнедi.
Екi рет буландыру қондырғысында жылу алмастырғыштарда қыздырылған
мұнай бензинсiздендiрушi деп аталатын колоннаға берiледi.Бұл колоннаның
эвопорациялаушы кеңiстiгнде мұнайдың булануы ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz