Вакуумда мұнайды айдау
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
СЕМЕЙ қ. ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
СМК 3 деңгейдегі құжат
ПОӘК
ПОӘК 042-18-10.1.2603-2013
Мұнай және газ өнімдерін өңдеу технологиясы менжабдықтары пәнінен оқу-әдістемелік материлдары
18.09.2013ж басылым №1
МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ӨНІМДЕРІН ӨҢДЕУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ МЕН ЖАБДЫҚТАРЫ
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
5В072100 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
мамандығына арналған
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ
СЕМЕЙ2013
МАЗМҰНЫ
№
Аталуы
1.
Глоссарий
3
2.
Лекциялар
4-84
3.
Практикалық сабақтар
84-87
4.
Студенттердің өздік жұмыстары
87
ГЛОССАРИЙ
1. Айдау - қарапайым қайнату арқылы мұнайды құраушы қоспаларға бөлу
2. Адиабаттық реакторлар - қоршаған ортамен жылуалмастыру болмайтын, себебі, жақсы сақтағышпен жабдықталған реакторлар
3. Газосепараторлар - газдарды сұйықтықтардан және механикалық қоспалардан тазарту аппараттары
4. Газофракционирование - процесс разделения смеси углеводородных газов на составляющие компоненты путем ректификации
5. Еріткіштермен парафинсіздендіру - парафиндерді жою әдісі, олар майдың қату температурасын ұлғайтады
6. Изотермиялық реакторлар - реакциялық көлемінің барлық нүктелерінде тұрақты температура болатын реакторлар, яғни уақыт аралығында және кеңістікте tс = tор
7. Катализ - катализаторлар деп аталатын заттардың көмегімен химиялық реакциялар механизмі мен жылдамдығы өзгеруінің физика химиялық процесі
8. Каталитикалық крекинг - мұнай өнімдерінен сапалы бензиннің шығымын арттыру мақсатымен катализатор қолдануымен жүретін процесс
9. Кокстеу - ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестері
10. Мұнай көп компонентті көміртек атомдарының саңы 100-ге дейін және одан да көп гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың қоспасынан тұратын көмірсутектердің күрделі қоспасы
11. Пиролиз - жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген жоғары температуралық процесс
12. Реакторлар - химиялық реакциялар жүретін аппаратттар
13. Ректификациялық колонна - ректификациялық табақшалармен немесе насадкамен қамтамасыз етілген вертикаль цилиндр тәріздес мұнайды айдап өңдеуге арналған аппарат
14. Ректификация - қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөліп жоғары дәрежедегі таза өнімдерді түзіп алу
15. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру- кальций, магний және басқа металдардың тұздарын судан аластату
16. Эмульсия - өзара ерімейтін сұйықтарды немесе ерітінділерді араластырғанда түзілетін системалар
17. Эмульгаторлар - эмульсия түзілуіне жағдай жасайтын және эмульсияны тұрақтандыратын заттар
Микромодуль 1 - Мұнай және газды біріншілік өңдеу. Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі
1Дәріс - Табиғи көмірсутекті газдарды өңдеудің физикалық әдістері
Дәріс жоспары:
1. Газдарды өңдеуге дайындау
2. Табиғи газдарды өңдеу
3. Сұйытылған газдарды тасымалдау және сақтау
1.Мұнай химиялық синтез үшін және жағармай өндірісінің маңызды шикізаты ретінде табиғи және мұнаймен серіктес көмірсутек газдары табылады. Газдарды өңдеудің бастапқы негізгі өнімдері - газды бензин, баяуланған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектер: пропан, изобутан, н-бутан, пентан.
Газды өңдеуші заводтардың құрылғыларының эксплуатация шарттары мен өнімнің сапасын арттыру үшін көмірсутекті газдарды алдын ала арнайы механикалық қоспалардан тазалайды, кептіреді,сонымен қатар күкіртсутекті және СО көміртектерінен тазалайды.
Механикалық қоспалардан тазалау. Табиғи газдарды механикалық қоспалардан тазалау механикалық құрылғылар көмегімен жүзеге асырылады.
Газды тазалау әдісіні құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді. Құрғақ тазалауға құрғақ шаңұстағыштар қолданылады: циклондар, тұндырғыш құрылғылары және электрофильтрлер.
Циклондарда газдың тазалануы дәрежесін тазалау коэффицентімен анықтайды γ0Ч, ол құрылғыдағы ұсталынған шаңның массаға қатынасының бірдей уақыттағы құрылғыдағы шаң мөлшерінің массасымен анықталады ( %):
(1)
мұндағы Gул - құрылғыдағы ұсталынып қалған шаң мөлшері; Gвхжәне Gвых - құрылғыдан шыққан және кірген шаң мөлшері;Тұнбаға түсіруші құрылғы тік немесе көлденең цилиндр, оның диаметрі 0,5 -- 1,5 м. Оның жұмыс істеуі мынаған негізделген: газдың шаңды бөліктер
қатты қуат әсерінен түбінде тұнады, нәтижесінде жылдамдық бірден азаяды.
Шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы Стокс теңдеуімен сипатталуы мүмкін:
(2)
Мұндағыw - шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы,смсек; d - шаң бөліктерінің диаметр, см; γ1жәнеγ2 - шаң мен газ бөліктерінің тығыздығы, гсм3, g - үдемелі ауырлық күші, смсек2; η - газдың динамикалық тұтқырлығы, г(см.сек).Қатты заттардың тұнуының оптимальды шарттары тұндырғыш құрылғыларында төменгі қысым мен жоғарғы температура.
Газдарды шаңнан тазалаудың ең тиімдісі электрофильтрлерде ғана болады.
Сулы газды тазарту газдың сұйықпен тығыз контактіде аралауына негізделген (минеральды маймен). Бұл кезде қатты заттар сұйықпен ұсталынып қалады. Газды сулы тазалауда скубберлер, сулы циклондар, айналмалы жуғыш және т.б қолданылады. Скруббердағы еркін ағыста газ жылдамдығы 0,5 -- 1,5 мсек тең болуы мүмкін. Мұндай скрубберлер тазалаудың орташа құрылғыларына жатады (80 -- 90%).
Газды кептіру. Судың буы көмірсутек комплекстерімен -- гидраттар түзеді (СН4.6Н20, СН4.7Н20, С2Н6.7Н20, С3Н8.18Н20 және т.б). Гидраттар құбырларды тығындап оның экслуатациясын қиындатады және компрессор жұмысын бұзады.
Газдарды кептірудің бірнеше әдістері бар. Олар газдарды кеңейтуге негізделген, кеңейту кезінде сыртқы жұмыс әсерінен антифриз атылып газдан сұйық сорылып, қатты жұтылады. Газды кептірудің кең таралған әдісі сұйықтардың немесе қатты заттар көмегімен жұту.
Көмірсутекті газдарды сұйық жұтқыштар көмегімен кептіру абсорбциялық процесстерге жатады, яғни су буы ерітінділермен жұтылады. Кептіргіш ретінде глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль қолданылады.Сонымен қатар тұз ерітінділері де қолданылады, мысалға кальций хлориді.
Қатты жұтқыштармен газдарды кептіру адсорбцияға негізделген.Өндірістік адсорбенттердің ішінен газдарды кептіруге силикагель, алюмогель (алюминийдің активтелген оксиді), активтелген боксит және молекулярлы сита 4А және 5А.
Табиғи газдарды күкіртсутек пен СО көміртегінен тазалау.
Әдістердің ішінде көбірек қызықтыратыны этаноламинмен тазалау, ол H2S, С02 және Н20 тазалаудың бәрін біріктіреді.
С02және H2S моноэтаноламмен журетін адсорцияның негізгі теңдеулері келесідей етіп көрсетуге болады:
Күкіртсутек пен СО ны этаноламинмен жұту процессі жоғарғы қысымда 25 -- 40° С температурада жүреді, алжұтудың регенерациясы төменгі қысымда 105° С және одан да жоғары температурада жүреді.
Этаноламинмен H2S, С02 және Н20 тазалаудың бәрін біркелкі жүргізуде этиленглик қолданылады.
Сумен жуу және карбонатты тазалау.H2SжәнеСО2этаноламинамменаб сорбциялау кезінде газдағы қоспа концентрациялары2 -- 2,5 мол. % аспайды.
Одан жоғары концентрацияда келесі абсорбенттенді қолданған тиімді болып келеді: су, натрий карбонаты (Na2C03) немесе калий карбонаты (К2С03) -- поташтың судағы ерітінділері. Оларды H2S және С02 2 -- 2,5 мол. % концентрациясына дейін қолданады, ал негізгі тазалау этиламинмен жүреді.
Күкірт өндірісі. Табиғи және кездейсоқ газдарды өңдеуге дайындаудың соңғы сатысы болып күкіртсутекті утилизациялау табылады, ал ол мұнай және табиғи газдың улы қоспасы болып табылады. Күкіртсутектен күкітті бөліп алудың ең қарапайым әдісі болып Клаус процессі табылады,ол күкіртсутектің толық емес жануына негізделген.Бұл кезде келесі реакция жүреді:
2. Газды бөлу мұнайды бөлуден бөлек болады. Газдарды бөлу келесі схемамен жүреді: бірінші барлық газдық салмақты сығады және суытады.Бірінші контурда суыту кезінде су мен ауа қолданылады. Осы кезде 0,5 МПа қысымда және 350С температурада газдың С3-С4бөліктерінің конденсациясы жүреді. Пайда болған газдысулы қоспаны бензинди абсорбенті бар колоннадан өткізеді. Молекуламен конденсирленген пропан мен бутан онда ериді. Газбен қаныққан бензин абсорбердан десорбцияға түседі, онда арнайы қысыммен температурада еріген газды айдап шығарады. Қалған газдың қоспасының бөлігін ары қарай сығып оын суытуды жалғастырады. Алдымен оны аммикты немесе фреонды циклда, сосын этанда немесе этиленде (-800 С), қажет болғанда -100 0Стемпературадан төмен және 4 МПа қысымды метанды тоңазытқышты циклқолданылады. Мұндай газдыфракциондау циклдары қосалқы газдарды өңдеуде қолданылады.
3. Сұйытылған көміртекті газдарды қоршаған орта температурасында жоғары қысымда сақтайды немесе төменірек температурада және қысымы атмосфералыққа жақын етіп сақтайды. Қысылған газдарды сақтау мыналардан тұрады: сыйымдылық, компрессор, жылуалмастырғыш және конденсатор. Қысылған газ сыйымдылық 1,05 атмосфералық қысымда -30 тан - 42 0С аралығындағы температурада сақталады. Оның буланатын бөлігі жылуалмастырғышқа түседі компрессор арқылы сығылып конденсаторға бағытталады. Конденсат сыйымдылыққа қайта оралып түбінде кептіргіш - диэтиленгликоль орналастырылады. Қазіргі уақытты қысылған газды жерастында сақтау кеңінен таралған.Ол жерасты сақтағыштар жасанды бос кеңістікте жасалады, оған көмірсутектің газдары мен булар өте алмайды.
Жерасты сақтағыш жертөлелер арнайы буровой скважиналармен қалың тұз ортасында болады.
Қысым астындағы газдарды құбырларда немесе арнайы цистерналарда темір жолдармен автокөліктермен тасымалдайды. Тасымалдаудың негізгі шарттары - ешқай құбырөткізгіш нүктеде қысым қысылған қаныққан газ қысымынан төмен болмау керек. Трубоөткізгіште минимальды қысымының мәні 10-12 атмосфералық қаныққан қысымнен жоғары болады. Темір жолдарда қысылған газдарды арнайы цистерналар мен баллондарда тасымалдайды. Темір жол цистерналарының сыйымдылықтары 30 т, ал максимальды қысым 20 ат. Автокөліктерде қысылған газдарды автоцистерна мен баллондарда тасымалдайды.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:газдарды механикалық қоспалардан тазарту, кептіру, күкіртсутектен және көміртек диоксидінен тазарту, сумен жуу, карбонатты тазалау.
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Табиғи және серіктес газдарды өңдеудің негізгі бағыытамалырын атап, сипаттаныздар
2. Газды бөлу тәсілдерін атаныздар.
3. Сұйытылған газдарды тасымалдау ерікшеліктері қандай?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 188-194.
2. Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 115-121 б.
2 Дәріс-Мұнайды өңдеуге дайындау
Дәріс жоспары:
1. Мұнайдағы зиянды қоспалар
2. Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру.Эмульсия типтері.
3. Мұнай эмульсияларын бұзу тәсілдері
1.Жер қыртысымен қоысылған мұнай еріген газдармен бірге қоспалардан тұрады -- топырақтың бөліктері, құм, тұз кристалдары және су. Мұнайдағы тазаланбаған қатты заттар мөлшері 1,5%дан аспайды,ал судың мөлшері белгісіз өзгере беруі мүмкін. Пайдалы қазбаның алыну жеріне байланысты мұнайдағы су мқлшері де өсе береді.Мұнай құбырларыннан мұнай қткізгенде су мөлшері бір пайыздан аспауы керек. Өңдеуге түсетін мұнай құрамында 0,3% дан су мөлшері аспауы керек.
Мұнайда кристалл түрінде кездесетін суда еріген тұздар өзін әртүрлі көрсетеді.Натрий хлориді гидролизденбейді.Кальций хлориді 10%дейінНС1түзілгенше гидролизденеді. Магний хлориді 90% дейін гидролизденеді, гидролиз бұл кезде ең төменгі температурада өтеді. Сондықтан тұздар мұнайлы құрылғылардың коррозиясының себебі болуы мүмкін. Магний хлоридінің гидролиз реакциясы:
Бұл реакция мұнай құрамындағы су арқасында өтуі мүмкін және магний хлоридіндегі кристаллизациялық судан да болуы мүмкін. Құрылғыларды өнімдердің гидролиз арқылы бөлуі жоғары температуралық айтмақта да(пештердің трубалары, буландырғыштар, ректификациялық колонналар)және төменгі температуралы құрылғыларда да өтуі мүмкін (конденсато - рлар және тоңазтқыштар).
Күкіртсутек су қатысында немесе жоғары температура әсерінен құрылғы металлымен күкіртті темір түзеді:
Fe+H2S --FeS + H2
Құрамында тұз қышқылы болатын болса ондағы сақтандырғыш пленка бұзылып темірлі күкіртте бұзылады:
FeS+2HCl -- FeCl2+H2S
Темір хлориді сулы ерітіндіге айналып, босатылған күкірттісутек қайтадан темірмен реакцияласады.
Мұнайды қатты бөлшектерден судың негізгі бөліктерінен ысытылған немесе суық резервуарда ажыратады.Ал соңғы майсыздандыру мен тұзсыздандыруды арнайы құрылғыларда жүргізеді.
2.Су мен мұнай көбінесе ұиын ажыратылытын мұнайлы эмульсия түзеді.Құрамында нафтилинды қышқылдары мен күкіртті қосылыстары бар шайырлы мұнай эмульсия түзуге аса қабілеттілігімен ерекшеленеді. Мұнайдың эмульдануға икемделуі оны алу кезінде сумен әсерлесуінен де болады. Мұнайлы эмульсияның екі түрін ажыратып көрсетуге болады: судағы мұнай (СМ) немесс басқаша гидрофильды эмульсия деп те аталады және мұнайдағы су (МС) басқаша гидрофобты эмульсяи деп те аталады. Бірінші жағдайда мұнай тамшылары сулы ортада дисперсті фаза түзеді, ал екіншісінде су тамшылары мұнайлы ортада дисперсті фаза түзеді.
Суда еритін (гидрофильді) эмульгаторларсудағы мұнай типті эмульсия түзуге себебші болады, ал ерімейтін мұнай өнімдері (гидрофобты) -- мұнайдағы суды түзеді. Гидрофильды эмульгаторларға мынандай БАЗ жатады: сілтілі сабын, желатин, крахмал. Гидрофобты болып мұнай өнімдерінде жақсы еритін органикалық қышқылдарды, шайырдың сілтілік жер тұздары және батпақтын төмендисперсті бөліктері, құм, металл оксидтері және т.б. суға қарағанда мұнайда оңай еритін заттар жатады. Эмульсияға осы типті эмульгаторларды еңгізу оның қабатының ыдырауын туғызып қарама қарсы типті эмульсияның пайда болуына әсер етеді.
Мұнайдың тұрақтылығын, мықтылығын анықтайтын негізгі факторлар болып мұнайдың физико-химиялық қасиеттері, дисперстілік дәрежесі (бөлшектердің мөлшері), температура және эмульсияның түзілу уақыты табылады. Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы жоғары болған сайын эмульсия да берік болады. Дисперстену дәрежесі эмульсияның түзілу шарттарына байланысты, судағы мұнай жүйесіндетамшылау 0,2 -- 100 мк аралығында болады.Тамшылардың саны 20 мкболғанда эмульсия аздисперсті болып саналады,ал 20 -- 50 мк -- аралығында орташадисперсті және 50 мкдан жоғары болса -- дөрекідисперсті болады. Ең қиын бұзылатыназ - дисперсті эмульсиялар. Температура жоғары болған сайын мұнай эмульсиясының беріктігі кемиді.
3.Мұнайдың эмульсияларын бұзудың үш түрі кездеседі: механикалық, химиялық және электрлік.
Механикалық әдіске келесілер жатады: центрифугирлеу және фильтрлеу арқылы эмульсияны бұзу.
1.Тұнуды жаңағана түзілген беріктігі аз эмульсияларға қолданады, ол құрамындағы қосылыстардың әртүрлілігіне байланысты қабаттарға бөлініп тұрған қалыптасып келе жатқан эмульсияны жояды. Дисперсті фазаның бөліктері аз болған сайын,су мен мұнайдың тығыздықтарының әртүрліліктері болған сайын тұтқырлық көбейіп қатпарлану процессі ақырын жүреді.
Эмульсяны қыздыру оның бұзылуын жылдамдатады, өйткені ол кезде эмульгатордың қорғаушы қабатының мұнайда еруі өседі және ортаның тұтқырлығы азайып, тығыздық өседі.
Мұнайды майсыздандыру кезіндегі құрылғы мұнайдан судың тұндырушы -- дегидратор - жылытқыш.Мұнай айдағыш құрылғыларда мұнайды судан бөлу үшін қосымша 120 -- 160° Сқа дейін қыздырады және тұндыруды судың буланбауын қадағалап 8 -- 15 am қысымды жүргізеді.Өту уақыты 2 -- 3сағат.
2. Центрифугирлеу.Суды центрифугирлеуде механикалық қосымшалар мұнайдан центребежды күш астында бөлінедіоны келесі формуламен көрсетуге болады:
(1),
Мұндағы m - су тамшыларының массасы, г; R - айналу радиусы , см; n центрифугиялы ротордың айнауы минутпен есептегенде.
Центрлік күш пен су тамшыларыныңжылдамдығы айналу радиусына қарсы өзгереді және ротордың айналуының квадрат мәніне тең болады.
3. Фильтрлеу.Суды мұнайдан бөлу фильтрлеу көмегімен жүзеге асады ол әртүрлі сұйықтардың таңдалынып алынған затқа малынуына негізделген.
Фильтровальды колонналар көбінесе мұнайдың эмульсиясмен бұзылып қойған жерлерінде қолданылады, бірақ су тамшылары әлі төменге түспей жоғары қабатында ұсталынып тұратын болса ғана.Фильтрлеудің кемшілігі болып фильтрленетін жазықтықтың механикалық қоспалармен және керектігіне қарай өзгермелі бөліктерімен салыстырмалы тез бітелуі табылады.
Химиялық әдіс.Бұл жағдайда мұнай эмульсияларының бұзылуы беттік активті заттар БАЗ көмегімен жүреді, олар деэмульгаторлардай әсер береді.Мұнай эмульсияларының бұзылуыкелесі жағдайлардың нәтижесі болады: а) жұмыс істеп тұрғанадағы үлкен активті зат адсорбциясы одан азырақ адсорбциялық қабатты итеріп шығаруынан;б) қарама қарсы типті эмульсияның түзілуінен (фазалар инверсиясы) және в) жүйеге енгізілген деэмульгаторлармен химиялық реакциясы нәтижесінде адсорбциялық қабаттың еруі (бұзылуы). Деэмульгаторларды тұнушы резервуарлаға, трубоөткізгіштерге еңгізеді, ол ашытушы құрылғылармен мұнайлы скважиналарды байланыстырады.Химиялық деэмульгирлеу үшін мұнайды алдын ала қыздырады (1сурет).
1сурет. Мұнайды термохимиялық деэмульгирлеу құрылғысының сызбасы:1 -- жылуалмастырғыш; 2 -- булы жылытқыш; 3 -- тұндырғыш. Сызықтар: I -- шикі мұнай; II -- деэмульгатор; III -- таза су; IV -- ашыған мұнай; V -- су буы; VI -- тұрып қалған су.
Мұнайға әсер етуі бойынша эмульсия деэмульгаторлары электролиттер, бейэлектролиттер және коллоидттар болып бөлінеді. Электролиттер эмуль - сияның тұрақтылығын азайтады, эмульгатордың қабатының бұзылуына әкеледі, ол эмульсия құрамына кіретін ерімейтін тұзы бар тұнба түзеді.Бейэлектролиттер -- эмульгатролардың қорғаушы қабатын ерітетін,мұнай тұтқырлығын азайтатын, сонысымен су бөлшектерінің тұнуын тұғызатын органикалық заттар. Оларға бензол, күкірттікөміртек, ацетон, спирттер, фенол, эфирлер, бензин және т.б жатады.
Деэмульгаторлар-коллоидтар тобына қалыптағы эмульсияны қарама қарсы типтегі эмульсияға айналдыра алатын БАЗ кіреді, ол эмульгатордың қабатын бұзып әлсіретеді. Ондай БАЗ заттарға келесі үш топ жатады: анионды-активті, катионоактивті және ионогенсіз.
АнионактивтіБАЗға карбонқышқылдары оның тұздары, сульфоқышқылдар, сульфоэфирлер, және алкилсульфонаттар т.б жатады.
ИоногенсізБАЗға этилен оксидінің октилфенолмен конденсацияға түсетінзаттар жатады, сонымен қатароксиэтилирленген синтетикалық майлы қышқылдар фракциясы С20 (ОЖК), спирттер (ОЭС), блокполимерлер пропилен оксиді және этилен оксиді жатады.
Мұнайлы эмульсияларды электрлік бұзушы әдістер.
Электрлік майсыздандыру құрылғысының технологиялық сызбасы (ЭЛМҚ)2суретте көрсетілген.
2 сурет - ЭЛМҚ сызбасы: 1-булы жылытқыш; 2 - араластырғыш;
3 - электродегидраторы. I -- шикі мұнай; II -- сулы бу; III -- деэмульгатор; IV -- майсызданған тұзсызданған мұнай; V -- тұрып қалған су.
Эмульгирленген мұнай жылытылған соң таза сумен араласады.Осы қоспаға деэмульгатор қосады, сосынол параллель жұмыс істеп тұрған электродегидраторға түседі. Осы жерде мұнайлы эмульсия бұзылып, су астындағы канализацияға түседі, ал мұнай тұндарғышта қалып қояды.Майсызданған тұзсызданған мұнай мұнайсақтағышұа айдалып сосын ғана мұнайпроводқа түседі.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: мұнайдағы зиянды қоспалар, мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру әдістері мен тәсілдері. Мұнай эмульсияларының түрлері. Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері: механикалық (тұндыру, центрифугалау, фильтрлеу), химиялық, электрлік.
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Мұнайда қандай улы заттар болады?
2. Мұнай эмульсиялары қалай түзіледі? Мұнай эмульсияларының түрлерін атаңыз.
3. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қандай тәсілдер қолданылады?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 174-180.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 127-144 б.
Дәрістер 3-5 - Мұнайды біріншілік өңдеу
Дәріс жоспары:
1. Мұнайды өңдеу әдістері. Біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау.
2. Буландырғыш агент қатысында айдау. Вакуумды айдау.
3. Азеотропты немесе экстрактивті ректификация.
1. Мұнайды айдаудың бірінші және екінші тектілігі ажыратылады.Біріншілк процесстерге мұнайды фракциядан айыру жатады, ол кезде оның ассортимент бойынша потенциальды мүмкіндіктері қолданылады, алынатын шикізат мен жартылай шикізаттың саны мен сапасы ажыратылады бұл -- мұнайды айдау.
Айдау біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау болып бөлінеді.
Біртекті булаумен айдау кезінде мұнайды белгілі температураға дейін қыздырып оны фракциядан бөліп алады, ол булы фазаға өтеді. Мұнайды алдын ала температурасы орнатылған имек түтікте(змеевике) қыздырады.Температураның жоғарлауына байланысты буда көбейе береді,ол сұйық фазамен тепе теңдікте болады және осы кезде берілген температурада бусұйықтықты қоспа жылытқыштан кетіп адиабатты буландырғышқа түседі, ол өз кезегінде цилиндр онда булы фаза сұйықтан ажырайды. Булы және сұйық фазаларды температура бұл кезде бірдей. Мұнайды фракцияларға айдау кезінде тура бөлу бірінші текті айдауда ең нашар (1сурет).
1 сурет - Біртекті булы айдаудағы ЖТҚ қисығы: 1 - бастапқы фракция, 2,4,6 - булы фазаның жеңіл фракциялары; 3, 5, 7 - сұйық фазаның ауыр фракциялары
1суретте тарқатылған қисықтардың суреті (ЖТҚ - жеке температуралық қисықтар) 40 -- 285°С фракциясында бейнеленген.Суретте дайын болған өнімдердің температуралары бір бірінен аз ажырайтыны көрсетілген.
Көптекті булы мұнайды айдаумұнайды этапты қыздыру арқылы жүзеге асады және әрбір этапта мұнай фракция бойынша алынып отырады. Әрбір этапта температура жоғарылай береді.
Егер мұнайды біртекті булауда пайда болған бу сұйық фазадан бөлініп отырса, ол ондай буланудың саны көбейе берсе онда ондай айдаубіртекті булану арқылы айдау деп аталады.
Егер фракицяларды тура әрі нақтылы бөлу керек болмаса, онда біртекті булы айдау тиімдірек.Сонымен қатар мұнайдың максимальды қыздыру температурасы 350 -- 370°С, ал одан көп болып кетсе көптеген өнімдер көптекті мен ақырын өтетін айдауға қарағанда булы фазаға өтіп кетеді. 350 -- 370°С тан жоғарыда қайнайтын заттар үшін мұнайдан фракцияны бөліп алға вакуум немес су буын пайдаланады.
2. Ректификациялық колоннаға буландырғыш агентті мұнайды айдаудан қалған жоғарықайнаушы компоненттердің концентрациясын жоғарылату үшін еңгізеді. Буландырғыш агент ретінде бензиннің, лигориннің, керосиннің булары және көп жағыдайда су буы қолданылады.
Су буының қатысында ректификациялық колоннада көмірсутектердің парциальды қысымы азайады, сонымен бірге әлбетте қайнау температурасы да төмендейді. Нәтижесінде төменқайнаушы көмірсутектер біртекті буланудан кейінгі сұйық фазада қалған көмірсутектер булы жағдайға өтеді сосын сулы бумен колоннаның жоғары жағына көтеріледі. Су буы бүкіл ректификациондық колоннадан өтіп жоғарға өніммен кетедіондағы температураны 10 -- 20°Сқа азайтып кетеді. Тәжірибелерде қызып кеткен бу қолданылады оны колоннаға температурамен еңгізеді берілетін температурамен бірдей немесе одан біраз жоғарырақ болады (әдетте қанықпаған бу температурасы 350 -- 450°С ,2 -- 3ат қысымда болады).
Су буының әсері келесілермен көрсетіледі:
Қайнап жатқан сұйық қатты араласып азқайнайтын көмірсутектердің булануна әсер етеді;
Көмірсутектердің булануында су буының ішінде көптеген көпіршіктер түзеді сондықтан ол буланудың үлкен аймағын түзеді;
Су буының таралуы буланатын қоспалардан, оның табиғатына және колоннаның төменгі шарттарына тәуелді.Ректификация жақсы болу үшін төмендегі колоннадағы сұйық фаза жидкой мөлшермен 25% аймағы булы аймаққа айналуы керек.
Буландырушы агент ретінде инертті газ қолданылса онда жылуға көп тиімділік болады, ол жылу қызып кеткен газ үшін қолданылады, сонымен қатар конденсацияға кететін суда аз қолданылады. Күкіртті шикізатты айдау кезінде көбінесе рациональды инертті газ қолданылады, өйткені күкіртті қосылыстар ылғал қатысында құрылғыда коррозия туғызады. Буландырушы агент ретінде мұнайдың жеңіл фракцияларын қолданған тиімді -- лигроинды-керосинді-газды фракция, өйткені күкіртті шикізатты ашық су буында оны бөліп алады, вакуум және вакуумтүзуші құрылғы инертті газбен жұмыстың қиындықтарынан құтқарады.
Буланатын агенттің қайнау температурасы төмен болған сайын оған қатысты айдау температурасы азаяды.Бірақ буландырушы агент жеңіл болған сайын оны айдау кезінде соншалықты жоғалтады. Сондықтан буандырушы агент ретінделигроинды-керосинді-газды фракцияны қолдануға кеңес береді.
Вакуумда мұнайды айдау. Мұнайды айдаудың нәтижесінде атмосфеарлыққысымда350 -- 370°С температурада мазут қалады оны айдау үшін арнай шарттар қарастырылуы керек ол шарттар крекинг және максимальды дистлятор мөлшерінен аспауы керек. Фракциялан мазутты бөліп алудыңең танымалы әдісі вакуум астында айдау. Вакуум көмірсутектің қайнау температурасын азайтады сонысымен 410 -- 420°Ста дистиллятты алады,ал онда қайнау температурасы 500°С ( атмосфералық қысымға өлшенген).
3. Көмірсутектердің тазалығының жоғары болуы үшін айдаудың арнайы түрлері қолданылады: азеотропты немесе экстрактивті ректификация. Бұлар бөлініп алынатын көмірсутектердің ұшқыштығын және осы жүйедегі артық заттардың болмауын қарастыруға негізделген.
Ұшқыштық (u1) булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесімен анықталуы мүмкін:
u1=y1х1
мұндағы y1және х1 -- булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесі
Көмірсутектерді бөлудің жеңілдігі оның ұшқыштығына салыстырмалы тәуелді. Екі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы (α) олардың ұшқыштық арақатынастарымен анықталады (u1 және u2), яғни
α= u1u2= y1х2y2х1.
Рауль мен Дальтон заңдарына сәйкес
y1=P1x1p және y2=P2x2p,
мұндағы P1және P2 -- көмірсутектердің қаныққан буларының қысымдары, x1және x2 -- сұйық фазадағы көмірсутектердің мольдік үлестері, p -- жүйенің жалпы қысымы. Осыдан
α=P1x1px1 : P2x2px2= P1P2.
Яғни идеалды ерітіндідегі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы ертітіннің қайнау температурасы кезіндегі таза заттардың қаныққан буының қатынасымен тең келеді, ол бірге жақын болған сайын ол көмірсутектерді айдау арқылы бөлу де қиындай береді.
Бөлінетін көмірсутектердің ұшқыштығын арттыру үшін еңгізілетін үшінші компонент алдынғы көмірсутектерге қарағанда ұшқыш болады, оны ректификациондық колоннаның жоғары жағынан еңгізіп еріткіш деп атап, төменгі жағынан тұнбамен бірге шығарады. Мұндай ректификация экстрактивті деп аталады. Ерітіндіге қойылатын шарттар: 1)қайнау температурасы жоғары болу керек, себебі бір фазамен алынған ерітінді компонентін айдау кезінде еркін ажырата алу үшін; 2) бөлінетін компоненттерді жақсы еріту керек, өйткені болар тарелкада екі сұйық фаза түзбеуі керек.Экстрактивті ректификацияда еріткіш ретінде фенол, крезолдар, фурфурол, анилин және алкилфталаттар қолданылады.
Бастапқы затқа қарағанда қосылған зат ұшқышырақ болса, онда оны ректификациондық колоннаға шикізатпен бірге еңгізіп жоғарыдағы өнімнің буымен бірге шығарады. Мұндай ректификацияны азеотропты деп атайды. Бұл жағдайда азеотропты қоспаны еңгізілген заттардың бірі шикізаттың бірімен түзеді.Оларды алып кетуші деп атайды.
Оларға қойылатын талаптар: 1) Ол айдалынынатын бір немес бірнеше компоненттердің бірімен ылғи ұайнап тұратын қоспа түзуі керек. Азеотропты ректификацияда алып кетуші ретінде мелит және этил спирттері, метилэтилкетон (МЭК) қолданылады; 2) Айланынатын заттың температурасына жақын қайнау температурасын ие болуы керек. Бұл қоспа компоненттері мен азеотроп температурасы арасындағы айырмашылықты айқын көрсетеді; 3) Азеотропты қоспадан еркін ажыратылып көрініп тұруы керек.
Көбінесе бөлу толықтай болады, оны тек температурадан ажыратып алуға болады.Ол жүйенің идельды екенінен алыс екенін көрсетеді.
Алыстатуды бағалау үшін тұзетуші коэффицент еңгізеді, ал ол фактикалық активтілік коэффиценті болып табылады, яғни
p1=j1P1x1.
Активтілік коэффициентіj қоспаның басқа компоненттерінің және олардың концентрацияларының физико химиялық функциясының құрамы болып табылады. Әрбір компоненттің активтіліккоэффициентіконцентрацияс ының өсуіне қарай 0 ден 100%ға дейін өседі, бірақ әрбір қоспа компоненті үшін дәреже әртүрлі болады.Сөйтіп нақты қоспалар үшін салыстырмалы ұшқыштық будың қаныққан қысымы мен активтілік коэффицентіне тең:
a=j1P1j2P2.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:мұнайды өңдеу әдістері, мұнайды өңдеу әдістерінің классификациясы, бір ретті буландыру, көп ретті буландыру және біртіндеп буландыру, буландыру агент қатысында айдау, вакууді айдау, азеотропті немесе экстрактивті ректификация
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Мұнайды және мұнай өнімдерін өндеу әдістері қандай?
2. Мұнайды біріншілік өндеудің физикалық-химиялық негізі қандай?
3. Неліктен мазутты вакуумда айдайды?
4. Азеотропты ректификация дегеніміз не? Қандай жағдайда оны қолданылады?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 194-216.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 144-166 б.
Дәріс 6 - Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі
Дәріс жоспары:
1. Ректификациялық колонналар.Құрылымдар.
2.Ректификациялық колонналаржіктелуі.
3.Ректификациялық колонналардыңматериалдықжәне жылулық баланстары.Колоннаныңтемпературалық режимі.
4. АВТ қондырғыларының күрделі колонналары.
1.Қарапайым және күрде қоспалардыңректификациясы үздікті және үздіксіз жұмыс істейтін колонналарды жүзеге асырылады.
Үздікті жұмыс істейтін колонналар аз өнімділікті өндірісте қолданылады керектігіне қарай жоғары айқындылықты бөлу мен үлкен санды фракцияны жүзеге асыруда да қолданылады. Ондай құрылғының классикалықсызбасы 1-суретте көрсетілген.
1сурет - Үздікті ректификация құрылғысының сызбасы: 1 - куб, 2 - ректификациондық колонна, 3 - конденсатор-тоңазтқыш, 4 - аккумулятор, 5 - тоңазтқыш, 6 - сорғыш. Сызықтар: I - шикізат, II-булар, III - жоғарыдағы шикізат буы, IV - жоғарығы шикізат, V-суландырғыш VI-кубдық қалдық, VII-су, VIII-су буы
2 сурет - Екі компонентті үздіксіз ректификациондық құрылғы сызбасы: 1- жылытқыш, 2-ректификациондық колонна, 3-жылуалмастырғыш, 4-конденсатор-тоңазтқыш, 5-қайнатқыш.Сызықтар: I - шикізат, II-изопентан, III-н-пентан
Шикізат айдағыш куб 1ге жоғарыдан түседі оның диаметрі 23, ол жерде бумен жылыту жүреді.Ректификациондық құрылғының бастапқы жұмысы кезінде қоспа компонентінің ұшқыщ заттарын жинап алады, мысалға бензолды головка, сосын айдау температурамын жоғарылатып қайнау температурасы жоғарырақ компоненттерді (бензол, толуол т.б) айдауға кіріседі. Қайнау температурасы одан да жоғары компонент қоспалары кубта кубтық қалдық құрып қалады.Ректификация процессінің аяқталуымен ол ұалдықты суытып сорып алады.Процесстің үздіктілігі жылудың шамадан тыс жұмсалуы мен қондырғының өндіргіштігінің аздығымен түсіндіріледі.
Үздіксіз жұмыс жасайтын құрылғы жаңа айтылған кемшіліктердің бәрінен ажыратылған. Құрылғының принципиальды сызбасы 2суретте көрсетілген. Шикізат жылуалмастырғыш 1 арқылы жылытқышқа 2 түседіодан соң ректификациондық колоннаның 3 әртүрлі деңгейіне өтеді. Төменгі фракциялар жытылқыш 4 те қызып қайтаданректификационды колоннаға лақтырылады. Осы кезде ең ауыр бөлігі қыздырғышқа колоннаның төменгі жағымен түсіп сұйық қалдықпен бірге ары қарай ауыр фракцияның өңделуіне жібіріледі. Ал жеңілфракция конденсатор-тоңазытқышқа 5 түсіп, одан ары аккумуляторға 6 түсіп бөліктерімен суландырушы колоннаға артқа қарай түсіп, қалған бөліктері жеңіл фракцияның өңделуіне жіберіледі.
Ректификациондық колонналар алынатын заттың мөлшеріне қарай қарапайым және күрделі деп бөлінеді.Алғашқысында ректификация кезінде екі өнім алады.Екіншілері үш немесе одан да көп өнім алуға арналған. Олар өз кезегінде бірнеше қарапайым колонналар жиынтығын құрайды, әрбіреуі оған түсетін қоспаға екіден кем болмайды.
Әрбір қарапайым колоннада итергіш және концентрациялық секциялар болады. Итергіш немесе қарсы тұрушы секция шикізат енгізілетін бөліктен төменірек орналасады. Бөлуге арналған шикізат түсетін тарелка, тамақтандырушы тарелка деп аталады.Итергіш секцияның негізгі шикізаты болып сұйық қалдық табылады. Концентрациондық немесе қатаңдатқыш секция тамақтандырушы секцияның астында орналасқан. Осы секцияның негізгі шикізаты ректификат булары болып табылады.Ректификациондық колонналардың дұрыс қалыпты жұмысы үшін конденсациондық секция колоннасынан су келу керек, жылуыды еңгізу арқылы және ыстық су буы арқылы итергіш секцияға түседі.
2.Ректификациондық колонналар тарелкалы, роторлы, насадкалы және т.б. болып бөлінеді.Қысымға тәуелділігіне қарай ректификациондық колонналар қысымы жоғары колонналар атмосфералық және вакуумды болып бөлінеді.Біріншілері мұнай мен бензиннің стабилизациясында, крекинг құрылғыларында газофракционирлеуде, гидрогенизация процесстерінде қолданылады. Атмосфералықжәне вакуумды ректификациондық колонналармұнай, мұнайқалдықтары мен дистилляторларды айдауда қолданылады.
Насадкалы колоннада бу мен сұйықты бірдей мөлшерді таратып орналастыру үшін -- 1 (3сурет.) насадка ретінде -- 2 әртүрлі материалдарданшарлар, призмалар, пирамидалар, цилиндрларқолданылады.
3 сур. Насадкалы колонна сызбасы: 1- насадка қабаты, 2-бөлуші тарелка, 3-бөлуші сұйық, 4-жолкөрсетуші конус.
Насадканы арнайы тарелкаға шашыраптып орналастырады -- 4 онда флегмамен будың өтуіне арналған ойық болады -- 3. Насадқаны қолданумақсаты флегмамен соғысу аймағы үлкен болғандықтан оған будың араласып кетпеуі үшін.Осыған байланысты насадқа бірнеше қабаттарға бөлінеді, ал насадкалар орналастырылатын тарелкалар келіп жатқан ағынды бөліп тұрушы арнайы конструкциялы болады. Насадкалы колоннаны қолдану тиімділігі өте жоғары.Кемшіліктері: 1) насадканы ылғи насадканы жауып жұмыс істеуін нашарлататын қалатын шайырлы бөлшектерден тазалап отыру үшін колоннадан алып шығып отырады.2)бу қысымы мен флегмаға тусушінің санын арнайы мөлшерде қадағалап отыру.
4 сур. - Қалпақты құрылғы тарелкалары: 1-пластина, 2- стакан, 3-қалпақ , 4 бу патрубогы , 5-қалпақ кесінділері ,6-сақиналы аймақ , 7 бөгет 8- колоннаның қабырғасы.
Тарелкалық колонналарда 1 (4сурет ) флегма мен будың әсерлесу аймағын үлкейту үшін арнайы конструкиялы насадкалы тарелка қолданылады. Тарелка өз кезегінде формасын өзгерткен пластинаға ұқсайды 4 және жауып тұрушы қалпақ 3 сілтімен бірге 5 (кесінділері).патрублар, сақиналы аймақ арқылы 6 және тесіктер арқылы тарелкаға сұйық қабаты арқылы өткізіледі.Сұйық қабатының тұрақтылығын жерасты аралықпен тұрақты етеді(перегорордок) 7. Артық салмақты ағып кететін станканмен т-мен жатқан тарелкаға салады. Тарелкалы колоннаның жұмыс істеу негізі флегма мен газдың бірге байытылуымен тығыз бацланысты, газ қысым астында жүреді соның өтуі арқасында жоғарыдан төменгі қабатқа әрбір тарелкаға флегма өтеді. Соның арқасында бу флегмадан кішкентай көпіршік болып бумен сұйықтың араласу аймағына өтеді.
Тарелкалардың конструкциясыәрқилы. Сеткалы, решеткалы, каскадты, клапанды, инжекционды және комбинирленген тарелкалар қолданылады.
Өндірісте ректификациондық колоннаның күрделі құрылғылары қолданылады, ол әртүлі колонналар мен әрқилы типтерді біріктіреді.
Колонналардың қосылу мүмкіндігі бар:
Соңғысы алдыңғы колоннадағы ауыр шикізатты алып отырады ол өз кезегінде оның алдындағы колонна ұшін флегма қызметін атқарады. Ілініп тұрған колонна көмекші, оған әр колоннадан алынған дистилятор түсіп ұосымша тазалауға түсіреді.
Көмекші колонналардың қалдықтары артқа қарай негізгі колоннаға лақтырылады.Бір біріне көмектесуші колонналардың қосылуы мүмкін, ол уақыт колоннаның бірінде негізгі шикізат шықса( төменгі орналасқан цикл бойынша) ал екіншісі флегма қызметін атқарады (цикл бойынша жоғары да орналасқан).Көмекші колонналар әртүрлі концтрукцияға ие бола алады, әртүрлі тарелка типтері де болады, технологиялық шарттары (қысым, температура) т.бәртүрлі болады.
3. Қарапайым колонна үшін материалдық баланс режимі келесідей болады:
Мұндағы L және α - аз қайнайтын компонентті шикізат үшін концентрация мен шикізат мөлшері (АЕК); D және xD - АЕК колоннаның жоғары жағынан келетін ректификат концентрациясы; Rжәне xR - колоннаның төменгі жағынан келетін қалдық мөлшері мен оның концентрациясы;
Ректификационды колоннаны қорғашан ортадан алыстады, сондықтан ортаға жылудың шығып кетуі аз осы арқылы жылулық балансты азайтуға болады. Барлық ректификациондық колонна үшін жылулық баланс теңдеуі бірдей, келесідей өрнектеледі:
Мұндағы L-колоннаға түсетун шикізат мөлшері, кг; е- ібулы фазада температура кезіндегі шикізат бөлігі t0; q[п]t0 - температураны колоннаға еңгізу кезіндегі булар энтальпиясы t0, ккалкг; (1-е) - сұйық фаза бөлігі;q[ж]t0 - температуре кезіндегі сұйық энтальпиясы t0, ккалкг; QR - қыздырғыш арқасындағы еңгізілетін жылу мөлшері ккал; Dq[п]tD - температура кезіндегі ректификатқа бумен енген жылу мөлшері tD, ккал; Rq[ж]iR - белгілі температура кезіндегі еңгізілген сұйықтың жылу мөлшері tR, ккал; QD - сумен тазаланып алынған жулы мөлшері, ккал.
Бұл теңдеу бойынша QDтабуға немесе керісінше QRтабуға болады.Егер колонна қыздырғышсыз жүмыс істесе,онда QR=0.
Температуралық режим процесстің негізгі параметрі болып табылады, ол заттың ректификациясымен реттеліп отырады. Ең маңызды температуралық нүкте болып еғгізілетін шикізат пен ректификация өнімінің температуарсы табылады. Ректификациондық колоннаның температуралық режимін біртекті булану кезіндегі қисықтар көмегімен анықтауға болады.
Айдалатын мұнай жеңіл болған сайын, қисық тұзу емес, ал буландырғыштағы қысым аз болған сайын мұнайдың шығатын жеріндегі температура аз болады. Мұнайды атмосфералық қсым кезінде айдаукезінде шикізат температурасы (ректификациондық колоннаға шикізат енер кезде) 320-360 0С болады. Жанындағы нүктелердің температурасы нольдікке келеді ол парциальды қысымға тең. Алынатын заттың фракциондық құрамы және енгізілетін су буы жанындағы нүктедегі температуралары мынағын тең: лигроинды дистиллятта 135-165 0С, керосиндіде 165-225 0С, дизельдіде 210-265 0С, веретендіде 245-270 0С, машиналыда 270-290 0С, жеңіл цилиндрде 290-320 0С, ауыр цилиндрде 320-360 0С. Мұнайлы будың температурасын100%-дық қисық бойынша анықтайды сонымен қатар қоспының парциальды қысымы су буымен қосқандағына да пайызбен анықтайды.Колоннадағы қалдық температурасы су буымен жұмыс істесе ондағы температура 20-40 0С
4. Мұнай мен оныңқалдықтарын фракциондау кезінде дистилляттың үлкен мәнін алады.Мұнай бөлулер үшін азколонналы жүйе қолданылады.АВТ ның күрделі колонналары келесі түрлерге бөлінеді: вакуум колонналар, бу айдаушы колонналар. Бу айдаушы колонналарда жеңіл фракцияларды су буымен айдау жүреді.Конструктивті айдаушы колонналар ректификациондық колонналардың ішінде орналастырылуы мүмкін немесе арнайы жеке колонкаларда болуы мүмкін.Ішкі айдағыш колонналар өзіне орта есеппен 2-3 қақпалы тарелка, бір саңырау мойындықты болуы мүмкін. Осы мойындықпен мұнай булары төменгі секциялан жоғарысына арапылады. Төзімді айдаушы колонналар бірсекциялы немесе көп секциялы болады. Жандық итеру айдауға сәйкес үстіңгі тарелка арқылы ағып өтеді. Қажетті шартына қарай төзімді колнналар4 пен 8 аралығында тарелкаға ие бола алады.
5сурет - Вакуумды колонна сызбасы: 1-корпус, 2-ректификиционды тарелкалар, 3-қарсы тұрушы, 4-конденсатор, 5-отстойник, 6-тоңазытқыш
Вакуумды колонналар өте жоғары температурада терең вакуумда қайнау температурасы жоғары көмірсутектер ректификациясында қолданылады(5сурет). Тарелка саны айдау кезіндегі тура бөлу санының туралығына тәуелді.Шикізат ретінде майлы дистиляттарды бөлуде олардың саны 8-14, ал май өндірісі үшін - 38-42. Шикізат еңгізбес бұрын колоннаға қарсы тұрушы тарелкалар орналастырылады. Тарелка флегмамен суланады. Ол көбіктенуге қарсы қолданылады, сосын шикізатпен бірге пештен силикон ретінде шығарылады.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:ректификалық колоналардың құрылысы. Ректификациялық колонналардың классификациясы. Ректификациялық колоналардың материлдық және жылулық баланстары, колонналардың температуралық режимдері, АВТ колоналардың күрделі қондырғылары
Өзін-өзі бақылауға аранлаған сұрақтар:
1. Ректификациялық колонналардың жіктелуі.
2. Ректификациялық колонналардың материалдық және жылулық баланстары қалай есептелінеді?
3. Ректификацияның айдаумен салыстырғанда артықшылықтары қандай?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 208-216.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 155-163 б.
Дәріс 7 - Жылуалмастырғышқұрылғылары
Дәріс жоспары:
1.Жылуалмастырғыш құрылғылардың жіктелуі мен құрылысы
2. Жылуалмастырғыш құрылғының есептелуі.
3. Түтікше пештер:классификациясы, температуралық режимі
4. Жылулық баланс. Негізгі жылулық көрсеткіштер
1.Жұмыс істеу принципіне қарай жылуалмастырғыш құрылғылары беттік және араластырғыш құрылғылар болып бөлінеді. Беттік жылуалмастырғыш құрылғылардың орталары қатты қабырғалармен бөлінген. Араластырғышты жылуалмастырғыш құрылғыларда жылуберілу араларында шелсіз, жылуалмасушы орталар арасындағы байланыс арқылы жүзеге асады.Беттік жылуалмастырғыштардың конструктивті оформлениесі мынадай түрлерге бөлінеді: жылан тәрізді құбыр құбырда және қозғалыссыз трубкалы торлы терілітрубкалы, U тәрізді басы айланбалы трубкалы. Монтаж тәсілі бойынша тік, көлденең және иілімду құрылғылар болып бөлінеді.
Құбырда құбыр жылуалмастырғыш бірі бірінде орналасқан концентрациялық екі құбыр, онда жылуберілу коэффиценті жоғары және жылуалмасушылар арасындағы қозғалыс жылдамдығын жеңіл түрде жоғары өте алады. Оларды жоғары тұтқырлықты, тезқататын гудрондар мен қалдық крекинкті заттардың жылу регенерациясы үшін қолданады.Ыстық жылутасымалдағыштарды құбырдың ішінде шайқайды.
Теріліқұбырлы жылуалмастырғыш қозғалмайтын трубкалы торлы болады, оларды трубалы пучокпен қосқандағы құрылғы мен корпусының температуралар айырмасы 500С.Оларды беттік жылуалмасуда11-350 м2де 2-25 ат. қысым астында жұмысқа дайындайды. Труабкалы пучоктар болат трубалардан дайындалады, диаметі 25 немесе 38 мм иал ұзындығы 3-6 м болады. Кемшіліктері: трубоаралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, труба мен корпус арасындағы температураның әртүрлілігін ескеретін компенсациялы құрылғының жоқтығы.
U тәрізді жылуалмастырғыш жоғары қысымды процесстерде қолданылады.Трубкалы пучок қозғалмайтын трубалы тордан,U- тәрізді трубадан тұрады. U- тәрізді трубадан тұратын пучок корпус пен пучок арасындағы көріністі сырттан қарағанда минимальды азайтуға көмектеседі.Нәтижесінде жылутасымалдағыштығ қозғалыс жылдамдығы өседі, трубоаралық аймақтың жылубері коэффиценті өседі. Кемшіліктері: трубалар аралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, көп жүретін жылуалмастырғыш трубалар арасындағы сұйықтың таралуының икемділігінің аздығы.
Басы қозғалмалы жылуалмастырғыштардың ерекшеліктері жүзу мен орынауыстыру мүмкіндігінің кеңдігі. Пучка мен корпус арасындағы температуралар компенсациясын қалыптастырады. Құрылғының конструкциясы трубкалы пучокты алып шығып олардың яғни трубалар арасындағы аймақты тазалауға мүмкіндік береді. Әржерде орналастырылған коробка перегордка құрылғыда екі немес үш немесе одан да көп жулыалмастырғышты трубкамен қозғалуына мүмкіндік береді. Қиындылары ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
СЕМЕЙ қ. ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
СМК 3 деңгейдегі құжат
ПОӘК
ПОӘК 042-18-10.1.2603-2013
Мұнай және газ өнімдерін өңдеу технологиясы менжабдықтары пәнінен оқу-әдістемелік материлдары
18.09.2013ж басылым №1
МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ӨНІМДЕРІН ӨҢДЕУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ МЕН ЖАБДЫҚТАРЫ
ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ
5В072100 - Органикалық заттардың химиялық технологиясы
мамандығына арналған
ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ
СЕМЕЙ2013
МАЗМҰНЫ
№
Аталуы
1.
Глоссарий
3
2.
Лекциялар
4-84
3.
Практикалық сабақтар
84-87
4.
Студенттердің өздік жұмыстары
87
ГЛОССАРИЙ
1. Айдау - қарапайым қайнату арқылы мұнайды құраушы қоспаларға бөлу
2. Адиабаттық реакторлар - қоршаған ортамен жылуалмастыру болмайтын, себебі, жақсы сақтағышпен жабдықталған реакторлар
3. Газосепараторлар - газдарды сұйықтықтардан және механикалық қоспалардан тазарту аппараттары
4. Газофракционирование - процесс разделения смеси углеводородных газов на составляющие компоненты путем ректификации
5. Еріткіштермен парафинсіздендіру - парафиндерді жою әдісі, олар майдың қату температурасын ұлғайтады
6. Изотермиялық реакторлар - реакциялық көлемінің барлық нүктелерінде тұрақты температура болатын реакторлар, яғни уақыт аралығында және кеңістікте tс = tор
7. Катализ - катализаторлар деп аталатын заттардың көмегімен химиялық реакциялар механизмі мен жылдамдығы өзгеруінің физика химиялық процесі
8. Каталитикалық крекинг - мұнай өнімдерінен сапалы бензиннің шығымын арттыру мақсатымен катализатор қолдануымен жүретін процесс
9. Кокстеу - ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестері
10. Мұнай көп компонентті көміртек атомдарының саңы 100-ге дейін және одан да көп гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың қоспасынан тұратын көмірсутектердің күрделі қоспасы
11. Пиролиз - жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген жоғары температуралық процесс
12. Реакторлар - химиялық реакциялар жүретін аппаратттар
13. Ректификациялық колонна - ректификациялық табақшалармен немесе насадкамен қамтамасыз етілген вертикаль цилиндр тәріздес мұнайды айдап өңдеуге арналған аппарат
14. Ректификация - қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөліп жоғары дәрежедегі таза өнімдерді түзіп алу
15. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру- кальций, магний және басқа металдардың тұздарын судан аластату
16. Эмульсия - өзара ерімейтін сұйықтарды немесе ерітінділерді араластырғанда түзілетін системалар
17. Эмульгаторлар - эмульсия түзілуіне жағдай жасайтын және эмульсияны тұрақтандыратын заттар
Микромодуль 1 - Мұнай және газды біріншілік өңдеу. Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі
1Дәріс - Табиғи көмірсутекті газдарды өңдеудің физикалық әдістері
Дәріс жоспары:
1. Газдарды өңдеуге дайындау
2. Табиғи газдарды өңдеу
3. Сұйытылған газдарды тасымалдау және сақтау
1.Мұнай химиялық синтез үшін және жағармай өндірісінің маңызды шикізаты ретінде табиғи және мұнаймен серіктес көмірсутек газдары табылады. Газдарды өңдеудің бастапқы негізгі өнімдері - газды бензин, баяуланған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектер: пропан, изобутан, н-бутан, пентан.
Газды өңдеуші заводтардың құрылғыларының эксплуатация шарттары мен өнімнің сапасын арттыру үшін көмірсутекті газдарды алдын ала арнайы механикалық қоспалардан тазалайды, кептіреді,сонымен қатар күкіртсутекті және СО көміртектерінен тазалайды.
Механикалық қоспалардан тазалау. Табиғи газдарды механикалық қоспалардан тазалау механикалық құрылғылар көмегімен жүзеге асырылады.
Газды тазалау әдісіні құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді. Құрғақ тазалауға құрғақ шаңұстағыштар қолданылады: циклондар, тұндырғыш құрылғылары және электрофильтрлер.
Циклондарда газдың тазалануы дәрежесін тазалау коэффицентімен анықтайды γ0Ч, ол құрылғыдағы ұсталынған шаңның массаға қатынасының бірдей уақыттағы құрылғыдағы шаң мөлшерінің массасымен анықталады ( %):
(1)
мұндағы Gул - құрылғыдағы ұсталынып қалған шаң мөлшері; Gвхжәне Gвых - құрылғыдан шыққан және кірген шаң мөлшері;Тұнбаға түсіруші құрылғы тік немесе көлденең цилиндр, оның диаметрі 0,5 -- 1,5 м. Оның жұмыс істеуі мынаған негізделген: газдың шаңды бөліктер
қатты қуат әсерінен түбінде тұнады, нәтижесінде жылдамдық бірден азаяды.
Шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы Стокс теңдеуімен сипатталуы мүмкін:
(2)
Мұндағыw - шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы,смсек; d - шаң бөліктерінің диаметр, см; γ1жәнеγ2 - шаң мен газ бөліктерінің тығыздығы, гсм3, g - үдемелі ауырлық күші, смсек2; η - газдың динамикалық тұтқырлығы, г(см.сек).Қатты заттардың тұнуының оптимальды шарттары тұндырғыш құрылғыларында төменгі қысым мен жоғарғы температура.
Газдарды шаңнан тазалаудың ең тиімдісі электрофильтрлерде ғана болады.
Сулы газды тазарту газдың сұйықпен тығыз контактіде аралауына негізделген (минеральды маймен). Бұл кезде қатты заттар сұйықпен ұсталынып қалады. Газды сулы тазалауда скубберлер, сулы циклондар, айналмалы жуғыш және т.б қолданылады. Скруббердағы еркін ағыста газ жылдамдығы 0,5 -- 1,5 мсек тең болуы мүмкін. Мұндай скрубберлер тазалаудың орташа құрылғыларына жатады (80 -- 90%).
Газды кептіру. Судың буы көмірсутек комплекстерімен -- гидраттар түзеді (СН4.6Н20, СН4.7Н20, С2Н6.7Н20, С3Н8.18Н20 және т.б). Гидраттар құбырларды тығындап оның экслуатациясын қиындатады және компрессор жұмысын бұзады.
Газдарды кептірудің бірнеше әдістері бар. Олар газдарды кеңейтуге негізделген, кеңейту кезінде сыртқы жұмыс әсерінен антифриз атылып газдан сұйық сорылып, қатты жұтылады. Газды кептірудің кең таралған әдісі сұйықтардың немесе қатты заттар көмегімен жұту.
Көмірсутекті газдарды сұйық жұтқыштар көмегімен кептіру абсорбциялық процесстерге жатады, яғни су буы ерітінділермен жұтылады. Кептіргіш ретінде глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль қолданылады.Сонымен қатар тұз ерітінділері де қолданылады, мысалға кальций хлориді.
Қатты жұтқыштармен газдарды кептіру адсорбцияға негізделген.Өндірістік адсорбенттердің ішінен газдарды кептіруге силикагель, алюмогель (алюминийдің активтелген оксиді), активтелген боксит және молекулярлы сита 4А және 5А.
Табиғи газдарды күкіртсутек пен СО көміртегінен тазалау.
Әдістердің ішінде көбірек қызықтыратыны этаноламинмен тазалау, ол H2S, С02 және Н20 тазалаудың бәрін біріктіреді.
С02және H2S моноэтаноламмен журетін адсорцияның негізгі теңдеулері келесідей етіп көрсетуге болады:
Күкіртсутек пен СО ны этаноламинмен жұту процессі жоғарғы қысымда 25 -- 40° С температурада жүреді, алжұтудың регенерациясы төменгі қысымда 105° С және одан да жоғары температурада жүреді.
Этаноламинмен H2S, С02 және Н20 тазалаудың бәрін біркелкі жүргізуде этиленглик қолданылады.
Сумен жуу және карбонатты тазалау.H2SжәнеСО2этаноламинамменаб сорбциялау кезінде газдағы қоспа концентрациялары2 -- 2,5 мол. % аспайды.
Одан жоғары концентрацияда келесі абсорбенттенді қолданған тиімді болып келеді: су, натрий карбонаты (Na2C03) немесе калий карбонаты (К2С03) -- поташтың судағы ерітінділері. Оларды H2S және С02 2 -- 2,5 мол. % концентрациясына дейін қолданады, ал негізгі тазалау этиламинмен жүреді.
Күкірт өндірісі. Табиғи және кездейсоқ газдарды өңдеуге дайындаудың соңғы сатысы болып күкіртсутекті утилизациялау табылады, ал ол мұнай және табиғи газдың улы қоспасы болып табылады. Күкіртсутектен күкітті бөліп алудың ең қарапайым әдісі болып Клаус процессі табылады,ол күкіртсутектің толық емес жануына негізделген.Бұл кезде келесі реакция жүреді:
2. Газды бөлу мұнайды бөлуден бөлек болады. Газдарды бөлу келесі схемамен жүреді: бірінші барлық газдық салмақты сығады және суытады.Бірінші контурда суыту кезінде су мен ауа қолданылады. Осы кезде 0,5 МПа қысымда және 350С температурада газдың С3-С4бөліктерінің конденсациясы жүреді. Пайда болған газдысулы қоспаны бензинди абсорбенті бар колоннадан өткізеді. Молекуламен конденсирленген пропан мен бутан онда ериді. Газбен қаныққан бензин абсорбердан десорбцияға түседі, онда арнайы қысыммен температурада еріген газды айдап шығарады. Қалған газдың қоспасының бөлігін ары қарай сығып оын суытуды жалғастырады. Алдымен оны аммикты немесе фреонды циклда, сосын этанда немесе этиленде (-800 С), қажет болғанда -100 0Стемпературадан төмен және 4 МПа қысымды метанды тоңазытқышты циклқолданылады. Мұндай газдыфракциондау циклдары қосалқы газдарды өңдеуде қолданылады.
3. Сұйытылған көміртекті газдарды қоршаған орта температурасында жоғары қысымда сақтайды немесе төменірек температурада және қысымы атмосфералыққа жақын етіп сақтайды. Қысылған газдарды сақтау мыналардан тұрады: сыйымдылық, компрессор, жылуалмастырғыш және конденсатор. Қысылған газ сыйымдылық 1,05 атмосфералық қысымда -30 тан - 42 0С аралығындағы температурада сақталады. Оның буланатын бөлігі жылуалмастырғышқа түседі компрессор арқылы сығылып конденсаторға бағытталады. Конденсат сыйымдылыққа қайта оралып түбінде кептіргіш - диэтиленгликоль орналастырылады. Қазіргі уақытты қысылған газды жерастында сақтау кеңінен таралған.Ол жерасты сақтағыштар жасанды бос кеңістікте жасалады, оған көмірсутектің газдары мен булар өте алмайды.
Жерасты сақтағыш жертөлелер арнайы буровой скважиналармен қалың тұз ортасында болады.
Қысым астындағы газдарды құбырларда немесе арнайы цистерналарда темір жолдармен автокөліктермен тасымалдайды. Тасымалдаудың негізгі шарттары - ешқай құбырөткізгіш нүктеде қысым қысылған қаныққан газ қысымынан төмен болмау керек. Трубоөткізгіште минимальды қысымының мәні 10-12 атмосфералық қаныққан қысымнен жоғары болады. Темір жолдарда қысылған газдарды арнайы цистерналар мен баллондарда тасымалдайды. Темір жол цистерналарының сыйымдылықтары 30 т, ал максимальды қысым 20 ат. Автокөліктерде қысылған газдарды автоцистерна мен баллондарда тасымалдайды.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:газдарды механикалық қоспалардан тазарту, кептіру, күкіртсутектен және көміртек диоксидінен тазарту, сумен жуу, карбонатты тазалау.
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Табиғи және серіктес газдарды өңдеудің негізгі бағыытамалырын атап, сипаттаныздар
2. Газды бөлу тәсілдерін атаныздар.
3. Сұйытылған газдарды тасымалдау ерікшеліктері қандай?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 188-194.
2. Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 115-121 б.
2 Дәріс-Мұнайды өңдеуге дайындау
Дәріс жоспары:
1. Мұнайдағы зиянды қоспалар
2. Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру.Эмульсия типтері.
3. Мұнай эмульсияларын бұзу тәсілдері
1.Жер қыртысымен қоысылған мұнай еріген газдармен бірге қоспалардан тұрады -- топырақтың бөліктері, құм, тұз кристалдары және су. Мұнайдағы тазаланбаған қатты заттар мөлшері 1,5%дан аспайды,ал судың мөлшері белгісіз өзгере беруі мүмкін. Пайдалы қазбаның алыну жеріне байланысты мұнайдағы су мқлшері де өсе береді.Мұнай құбырларыннан мұнай қткізгенде су мөлшері бір пайыздан аспауы керек. Өңдеуге түсетін мұнай құрамында 0,3% дан су мөлшері аспауы керек.
Мұнайда кристалл түрінде кездесетін суда еріген тұздар өзін әртүрлі көрсетеді.Натрий хлориді гидролизденбейді.Кальций хлориді 10%дейінНС1түзілгенше гидролизденеді. Магний хлориді 90% дейін гидролизденеді, гидролиз бұл кезде ең төменгі температурада өтеді. Сондықтан тұздар мұнайлы құрылғылардың коррозиясының себебі болуы мүмкін. Магний хлоридінің гидролиз реакциясы:
Бұл реакция мұнай құрамындағы су арқасында өтуі мүмкін және магний хлоридіндегі кристаллизациялық судан да болуы мүмкін. Құрылғыларды өнімдердің гидролиз арқылы бөлуі жоғары температуралық айтмақта да(пештердің трубалары, буландырғыштар, ректификациялық колонналар)және төменгі температуралы құрылғыларда да өтуі мүмкін (конденсато - рлар және тоңазтқыштар).
Күкіртсутек су қатысында немесе жоғары температура әсерінен құрылғы металлымен күкіртті темір түзеді:
Fe+H2S --FeS + H2
Құрамында тұз қышқылы болатын болса ондағы сақтандырғыш пленка бұзылып темірлі күкіртте бұзылады:
FeS+2HCl -- FeCl2+H2S
Темір хлориді сулы ерітіндіге айналып, босатылған күкірттісутек қайтадан темірмен реакцияласады.
Мұнайды қатты бөлшектерден судың негізгі бөліктерінен ысытылған немесе суық резервуарда ажыратады.Ал соңғы майсыздандыру мен тұзсыздандыруды арнайы құрылғыларда жүргізеді.
2.Су мен мұнай көбінесе ұиын ажыратылытын мұнайлы эмульсия түзеді.Құрамында нафтилинды қышқылдары мен күкіртті қосылыстары бар шайырлы мұнай эмульсия түзуге аса қабілеттілігімен ерекшеленеді. Мұнайдың эмульдануға икемделуі оны алу кезінде сумен әсерлесуінен де болады. Мұнайлы эмульсияның екі түрін ажыратып көрсетуге болады: судағы мұнай (СМ) немесс басқаша гидрофильды эмульсия деп те аталады және мұнайдағы су (МС) басқаша гидрофобты эмульсяи деп те аталады. Бірінші жағдайда мұнай тамшылары сулы ортада дисперсті фаза түзеді, ал екіншісінде су тамшылары мұнайлы ортада дисперсті фаза түзеді.
Суда еритін (гидрофильді) эмульгаторларсудағы мұнай типті эмульсия түзуге себебші болады, ал ерімейтін мұнай өнімдері (гидрофобты) -- мұнайдағы суды түзеді. Гидрофильды эмульгаторларға мынандай БАЗ жатады: сілтілі сабын, желатин, крахмал. Гидрофобты болып мұнай өнімдерінде жақсы еритін органикалық қышқылдарды, шайырдың сілтілік жер тұздары және батпақтын төмендисперсті бөліктері, құм, металл оксидтері және т.б. суға қарағанда мұнайда оңай еритін заттар жатады. Эмульсияға осы типті эмульгаторларды еңгізу оның қабатының ыдырауын туғызып қарама қарсы типті эмульсияның пайда болуына әсер етеді.
Мұнайдың тұрақтылығын, мықтылығын анықтайтын негізгі факторлар болып мұнайдың физико-химиялық қасиеттері, дисперстілік дәрежесі (бөлшектердің мөлшері), температура және эмульсияның түзілу уақыты табылады. Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы жоғары болған сайын эмульсия да берік болады. Дисперстену дәрежесі эмульсияның түзілу шарттарына байланысты, судағы мұнай жүйесіндетамшылау 0,2 -- 100 мк аралығында болады.Тамшылардың саны 20 мкболғанда эмульсия аздисперсті болып саналады,ал 20 -- 50 мк -- аралығында орташадисперсті және 50 мкдан жоғары болса -- дөрекідисперсті болады. Ең қиын бұзылатыназ - дисперсті эмульсиялар. Температура жоғары болған сайын мұнай эмульсиясының беріктігі кемиді.
3.Мұнайдың эмульсияларын бұзудың үш түрі кездеседі: механикалық, химиялық және электрлік.
Механикалық әдіске келесілер жатады: центрифугирлеу және фильтрлеу арқылы эмульсияны бұзу.
1.Тұнуды жаңағана түзілген беріктігі аз эмульсияларға қолданады, ол құрамындағы қосылыстардың әртүрлілігіне байланысты қабаттарға бөлініп тұрған қалыптасып келе жатқан эмульсияны жояды. Дисперсті фазаның бөліктері аз болған сайын,су мен мұнайдың тығыздықтарының әртүрліліктері болған сайын тұтқырлық көбейіп қатпарлану процессі ақырын жүреді.
Эмульсяны қыздыру оның бұзылуын жылдамдатады, өйткені ол кезде эмульгатордың қорғаушы қабатының мұнайда еруі өседі және ортаның тұтқырлығы азайып, тығыздық өседі.
Мұнайды майсыздандыру кезіндегі құрылғы мұнайдан судың тұндырушы -- дегидратор - жылытқыш.Мұнай айдағыш құрылғыларда мұнайды судан бөлу үшін қосымша 120 -- 160° Сқа дейін қыздырады және тұндыруды судың буланбауын қадағалап 8 -- 15 am қысымды жүргізеді.Өту уақыты 2 -- 3сағат.
2. Центрифугирлеу.Суды центрифугирлеуде механикалық қосымшалар мұнайдан центребежды күш астында бөлінедіоны келесі формуламен көрсетуге болады:
(1),
Мұндағы m - су тамшыларының массасы, г; R - айналу радиусы , см; n центрифугиялы ротордың айнауы минутпен есептегенде.
Центрлік күш пен су тамшыларыныңжылдамдығы айналу радиусына қарсы өзгереді және ротордың айналуының квадрат мәніне тең болады.
3. Фильтрлеу.Суды мұнайдан бөлу фильтрлеу көмегімен жүзеге асады ол әртүрлі сұйықтардың таңдалынып алынған затқа малынуына негізделген.
Фильтровальды колонналар көбінесе мұнайдың эмульсиясмен бұзылып қойған жерлерінде қолданылады, бірақ су тамшылары әлі төменге түспей жоғары қабатында ұсталынып тұратын болса ғана.Фильтрлеудің кемшілігі болып фильтрленетін жазықтықтың механикалық қоспалармен және керектігіне қарай өзгермелі бөліктерімен салыстырмалы тез бітелуі табылады.
Химиялық әдіс.Бұл жағдайда мұнай эмульсияларының бұзылуы беттік активті заттар БАЗ көмегімен жүреді, олар деэмульгаторлардай әсер береді.Мұнай эмульсияларының бұзылуыкелесі жағдайлардың нәтижесі болады: а) жұмыс істеп тұрғанадағы үлкен активті зат адсорбциясы одан азырақ адсорбциялық қабатты итеріп шығаруынан;б) қарама қарсы типті эмульсияның түзілуінен (фазалар инверсиясы) және в) жүйеге енгізілген деэмульгаторлармен химиялық реакциясы нәтижесінде адсорбциялық қабаттың еруі (бұзылуы). Деэмульгаторларды тұнушы резервуарлаға, трубоөткізгіштерге еңгізеді, ол ашытушы құрылғылармен мұнайлы скважиналарды байланыстырады.Химиялық деэмульгирлеу үшін мұнайды алдын ала қыздырады (1сурет).
1сурет. Мұнайды термохимиялық деэмульгирлеу құрылғысының сызбасы:1 -- жылуалмастырғыш; 2 -- булы жылытқыш; 3 -- тұндырғыш. Сызықтар: I -- шикі мұнай; II -- деэмульгатор; III -- таза су; IV -- ашыған мұнай; V -- су буы; VI -- тұрып қалған су.
Мұнайға әсер етуі бойынша эмульсия деэмульгаторлары электролиттер, бейэлектролиттер және коллоидттар болып бөлінеді. Электролиттер эмуль - сияның тұрақтылығын азайтады, эмульгатордың қабатының бұзылуына әкеледі, ол эмульсия құрамына кіретін ерімейтін тұзы бар тұнба түзеді.Бейэлектролиттер -- эмульгатролардың қорғаушы қабатын ерітетін,мұнай тұтқырлығын азайтатын, сонысымен су бөлшектерінің тұнуын тұғызатын органикалық заттар. Оларға бензол, күкірттікөміртек, ацетон, спирттер, фенол, эфирлер, бензин және т.б жатады.
Деэмульгаторлар-коллоидтар тобына қалыптағы эмульсияны қарама қарсы типтегі эмульсияға айналдыра алатын БАЗ кіреді, ол эмульгатордың қабатын бұзып әлсіретеді. Ондай БАЗ заттарға келесі үш топ жатады: анионды-активті, катионоактивті және ионогенсіз.
АнионактивтіБАЗға карбонқышқылдары оның тұздары, сульфоқышқылдар, сульфоэфирлер, және алкилсульфонаттар т.б жатады.
ИоногенсізБАЗға этилен оксидінің октилфенолмен конденсацияға түсетінзаттар жатады, сонымен қатароксиэтилирленген синтетикалық майлы қышқылдар фракциясы С20 (ОЖК), спирттер (ОЭС), блокполимерлер пропилен оксиді және этилен оксиді жатады.
Мұнайлы эмульсияларды электрлік бұзушы әдістер.
Электрлік майсыздандыру құрылғысының технологиялық сызбасы (ЭЛМҚ)2суретте көрсетілген.
2 сурет - ЭЛМҚ сызбасы: 1-булы жылытқыш; 2 - араластырғыш;
3 - электродегидраторы. I -- шикі мұнай; II -- сулы бу; III -- деэмульгатор; IV -- майсызданған тұзсызданған мұнай; V -- тұрып қалған су.
Эмульгирленген мұнай жылытылған соң таза сумен араласады.Осы қоспаға деэмульгатор қосады, сосынол параллель жұмыс істеп тұрған электродегидраторға түседі. Осы жерде мұнайлы эмульсия бұзылып, су астындағы канализацияға түседі, ал мұнай тұндарғышта қалып қояды.Майсызданған тұзсызданған мұнай мұнайсақтағышұа айдалып сосын ғана мұнайпроводқа түседі.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: мұнайдағы зиянды қоспалар, мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру әдістері мен тәсілдері. Мұнай эмульсияларының түрлері. Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері: механикалық (тұндыру, центрифугалау, фильтрлеу), химиялық, электрлік.
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Мұнайда қандай улы заттар болады?
2. Мұнай эмульсиялары қалай түзіледі? Мұнай эмульсияларының түрлерін атаңыз.
3. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қандай тәсілдер қолданылады?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 174-180.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 127-144 б.
Дәрістер 3-5 - Мұнайды біріншілік өңдеу
Дәріс жоспары:
1. Мұнайды өңдеу әдістері. Біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау.
2. Буландырғыш агент қатысында айдау. Вакуумды айдау.
3. Азеотропты немесе экстрактивті ректификация.
1. Мұнайды айдаудың бірінші және екінші тектілігі ажыратылады.Біріншілк процесстерге мұнайды фракциядан айыру жатады, ол кезде оның ассортимент бойынша потенциальды мүмкіндіктері қолданылады, алынатын шикізат мен жартылай шикізаттың саны мен сапасы ажыратылады бұл -- мұнайды айдау.
Айдау біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау болып бөлінеді.
Біртекті булаумен айдау кезінде мұнайды белгілі температураға дейін қыздырып оны фракциядан бөліп алады, ол булы фазаға өтеді. Мұнайды алдын ала температурасы орнатылған имек түтікте(змеевике) қыздырады.Температураның жоғарлауына байланысты буда көбейе береді,ол сұйық фазамен тепе теңдікте болады және осы кезде берілген температурада бусұйықтықты қоспа жылытқыштан кетіп адиабатты буландырғышқа түседі, ол өз кезегінде цилиндр онда булы фаза сұйықтан ажырайды. Булы және сұйық фазаларды температура бұл кезде бірдей. Мұнайды фракцияларға айдау кезінде тура бөлу бірінші текті айдауда ең нашар (1сурет).
1 сурет - Біртекті булы айдаудағы ЖТҚ қисығы: 1 - бастапқы фракция, 2,4,6 - булы фазаның жеңіл фракциялары; 3, 5, 7 - сұйық фазаның ауыр фракциялары
1суретте тарқатылған қисықтардың суреті (ЖТҚ - жеке температуралық қисықтар) 40 -- 285°С фракциясында бейнеленген.Суретте дайын болған өнімдердің температуралары бір бірінен аз ажырайтыны көрсетілген.
Көптекті булы мұнайды айдаумұнайды этапты қыздыру арқылы жүзеге асады және әрбір этапта мұнай фракция бойынша алынып отырады. Әрбір этапта температура жоғарылай береді.
Егер мұнайды біртекті булауда пайда болған бу сұйық фазадан бөлініп отырса, ол ондай буланудың саны көбейе берсе онда ондай айдаубіртекті булану арқылы айдау деп аталады.
Егер фракицяларды тура әрі нақтылы бөлу керек болмаса, онда біртекті булы айдау тиімдірек.Сонымен қатар мұнайдың максимальды қыздыру температурасы 350 -- 370°С, ал одан көп болып кетсе көптеген өнімдер көптекті мен ақырын өтетін айдауға қарағанда булы фазаға өтіп кетеді. 350 -- 370°С тан жоғарыда қайнайтын заттар үшін мұнайдан фракцияны бөліп алға вакуум немес су буын пайдаланады.
2. Ректификациялық колоннаға буландырғыш агентті мұнайды айдаудан қалған жоғарықайнаушы компоненттердің концентрациясын жоғарылату үшін еңгізеді. Буландырғыш агент ретінде бензиннің, лигориннің, керосиннің булары және көп жағыдайда су буы қолданылады.
Су буының қатысында ректификациялық колоннада көмірсутектердің парциальды қысымы азайады, сонымен бірге әлбетте қайнау температурасы да төмендейді. Нәтижесінде төменқайнаушы көмірсутектер біртекті буланудан кейінгі сұйық фазада қалған көмірсутектер булы жағдайға өтеді сосын сулы бумен колоннаның жоғары жағына көтеріледі. Су буы бүкіл ректификациондық колоннадан өтіп жоғарға өніммен кетедіондағы температураны 10 -- 20°Сқа азайтып кетеді. Тәжірибелерде қызып кеткен бу қолданылады оны колоннаға температурамен еңгізеді берілетін температурамен бірдей немесе одан біраз жоғарырақ болады (әдетте қанықпаған бу температурасы 350 -- 450°С ,2 -- 3ат қысымда болады).
Су буының әсері келесілермен көрсетіледі:
Қайнап жатқан сұйық қатты араласып азқайнайтын көмірсутектердің булануна әсер етеді;
Көмірсутектердің булануында су буының ішінде көптеген көпіршіктер түзеді сондықтан ол буланудың үлкен аймағын түзеді;
Су буының таралуы буланатын қоспалардан, оның табиғатына және колоннаның төменгі шарттарына тәуелді.Ректификация жақсы болу үшін төмендегі колоннадағы сұйық фаза жидкой мөлшермен 25% аймағы булы аймаққа айналуы керек.
Буландырушы агент ретінде инертті газ қолданылса онда жылуға көп тиімділік болады, ол жылу қызып кеткен газ үшін қолданылады, сонымен қатар конденсацияға кететін суда аз қолданылады. Күкіртті шикізатты айдау кезінде көбінесе рациональды инертті газ қолданылады, өйткені күкіртті қосылыстар ылғал қатысында құрылғыда коррозия туғызады. Буландырушы агент ретінде мұнайдың жеңіл фракцияларын қолданған тиімді -- лигроинды-керосинді-газды фракция, өйткені күкіртті шикізатты ашық су буында оны бөліп алады, вакуум және вакуумтүзуші құрылғы инертті газбен жұмыстың қиындықтарынан құтқарады.
Буланатын агенттің қайнау температурасы төмен болған сайын оған қатысты айдау температурасы азаяды.Бірақ буландырушы агент жеңіл болған сайын оны айдау кезінде соншалықты жоғалтады. Сондықтан буандырушы агент ретінделигроинды-керосинді-газды фракцияны қолдануға кеңес береді.
Вакуумда мұнайды айдау. Мұнайды айдаудың нәтижесінде атмосфеарлыққысымда350 -- 370°С температурада мазут қалады оны айдау үшін арнай шарттар қарастырылуы керек ол шарттар крекинг және максимальды дистлятор мөлшерінен аспауы керек. Фракциялан мазутты бөліп алудыңең танымалы әдісі вакуум астында айдау. Вакуум көмірсутектің қайнау температурасын азайтады сонысымен 410 -- 420°Ста дистиллятты алады,ал онда қайнау температурасы 500°С ( атмосфералық қысымға өлшенген).
3. Көмірсутектердің тазалығының жоғары болуы үшін айдаудың арнайы түрлері қолданылады: азеотропты немесе экстрактивті ректификация. Бұлар бөлініп алынатын көмірсутектердің ұшқыштығын және осы жүйедегі артық заттардың болмауын қарастыруға негізделген.
Ұшқыштық (u1) булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесімен анықталуы мүмкін:
u1=y1х1
мұндағы y1және х1 -- булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесі
Көмірсутектерді бөлудің жеңілдігі оның ұшқыштығына салыстырмалы тәуелді. Екі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы (α) олардың ұшқыштық арақатынастарымен анықталады (u1 және u2), яғни
α= u1u2= y1х2y2х1.
Рауль мен Дальтон заңдарына сәйкес
y1=P1x1p және y2=P2x2p,
мұндағы P1және P2 -- көмірсутектердің қаныққан буларының қысымдары, x1және x2 -- сұйық фазадағы көмірсутектердің мольдік үлестері, p -- жүйенің жалпы қысымы. Осыдан
α=P1x1px1 : P2x2px2= P1P2.
Яғни идеалды ерітіндідегі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы ертітіннің қайнау температурасы кезіндегі таза заттардың қаныққан буының қатынасымен тең келеді, ол бірге жақын болған сайын ол көмірсутектерді айдау арқылы бөлу де қиындай береді.
Бөлінетін көмірсутектердің ұшқыштығын арттыру үшін еңгізілетін үшінші компонент алдынғы көмірсутектерге қарағанда ұшқыш болады, оны ректификациондық колоннаның жоғары жағынан еңгізіп еріткіш деп атап, төменгі жағынан тұнбамен бірге шығарады. Мұндай ректификация экстрактивті деп аталады. Ерітіндіге қойылатын шарттар: 1)қайнау температурасы жоғары болу керек, себебі бір фазамен алынған ерітінді компонентін айдау кезінде еркін ажырата алу үшін; 2) бөлінетін компоненттерді жақсы еріту керек, өйткені болар тарелкада екі сұйық фаза түзбеуі керек.Экстрактивті ректификацияда еріткіш ретінде фенол, крезолдар, фурфурол, анилин және алкилфталаттар қолданылады.
Бастапқы затқа қарағанда қосылған зат ұшқышырақ болса, онда оны ректификациондық колоннаға шикізатпен бірге еңгізіп жоғарыдағы өнімнің буымен бірге шығарады. Мұндай ректификацияны азеотропты деп атайды. Бұл жағдайда азеотропты қоспаны еңгізілген заттардың бірі шикізаттың бірімен түзеді.Оларды алып кетуші деп атайды.
Оларға қойылатын талаптар: 1) Ол айдалынынатын бір немес бірнеше компоненттердің бірімен ылғи ұайнап тұратын қоспа түзуі керек. Азеотропты ректификацияда алып кетуші ретінде мелит және этил спирттері, метилэтилкетон (МЭК) қолданылады; 2) Айланынатын заттың температурасына жақын қайнау температурасын ие болуы керек. Бұл қоспа компоненттері мен азеотроп температурасы арасындағы айырмашылықты айқын көрсетеді; 3) Азеотропты қоспадан еркін ажыратылып көрініп тұруы керек.
Көбінесе бөлу толықтай болады, оны тек температурадан ажыратып алуға болады.Ол жүйенің идельды екенінен алыс екенін көрсетеді.
Алыстатуды бағалау үшін тұзетуші коэффицент еңгізеді, ал ол фактикалық активтілік коэффиценті болып табылады, яғни
p1=j1P1x1.
Активтілік коэффициентіj қоспаның басқа компоненттерінің және олардың концентрацияларының физико химиялық функциясының құрамы болып табылады. Әрбір компоненттің активтіліккоэффициентіконцентрацияс ының өсуіне қарай 0 ден 100%ға дейін өседі, бірақ әрбір қоспа компоненті үшін дәреже әртүрлі болады.Сөйтіп нақты қоспалар үшін салыстырмалы ұшқыштық будың қаныққан қысымы мен активтілік коэффицентіне тең:
a=j1P1j2P2.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:мұнайды өңдеу әдістері, мұнайды өңдеу әдістерінің классификациясы, бір ретті буландыру, көп ретті буландыру және біртіндеп буландыру, буландыру агент қатысында айдау, вакууді айдау, азеотропті немесе экстрактивті ректификация
Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:
1. Мұнайды және мұнай өнімдерін өндеу әдістері қандай?
2. Мұнайды біріншілік өндеудің физикалық-химиялық негізі қандай?
3. Неліктен мазутты вакуумда айдайды?
4. Азеотропты ректификация дегеніміз не? Қандай жағдайда оны қолданылады?
Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 194-216.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 144-166 б.
Дәріс 6 - Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі
Дәріс жоспары:
1. Ректификациялық колонналар.Құрылымдар.
2.Ректификациялық колонналаржіктелуі.
3.Ректификациялық колонналардыңматериалдықжәне жылулық баланстары.Колоннаныңтемпературалық режимі.
4. АВТ қондырғыларының күрделі колонналары.
1.Қарапайым және күрде қоспалардыңректификациясы үздікті және үздіксіз жұмыс істейтін колонналарды жүзеге асырылады.
Үздікті жұмыс істейтін колонналар аз өнімділікті өндірісте қолданылады керектігіне қарай жоғары айқындылықты бөлу мен үлкен санды фракцияны жүзеге асыруда да қолданылады. Ондай құрылғының классикалықсызбасы 1-суретте көрсетілген.
1сурет - Үздікті ректификация құрылғысының сызбасы: 1 - куб, 2 - ректификациондық колонна, 3 - конденсатор-тоңазтқыш, 4 - аккумулятор, 5 - тоңазтқыш, 6 - сорғыш. Сызықтар: I - шикізат, II-булар, III - жоғарыдағы шикізат буы, IV - жоғарығы шикізат, V-суландырғыш VI-кубдық қалдық, VII-су, VIII-су буы
2 сурет - Екі компонентті үздіксіз ректификациондық құрылғы сызбасы: 1- жылытқыш, 2-ректификациондық колонна, 3-жылуалмастырғыш, 4-конденсатор-тоңазтқыш, 5-қайнатқыш.Сызықтар: I - шикізат, II-изопентан, III-н-пентан
Шикізат айдағыш куб 1ге жоғарыдан түседі оның диаметрі 23, ол жерде бумен жылыту жүреді.Ректификациондық құрылғының бастапқы жұмысы кезінде қоспа компонентінің ұшқыщ заттарын жинап алады, мысалға бензолды головка, сосын айдау температурамын жоғарылатып қайнау температурасы жоғарырақ компоненттерді (бензол, толуол т.б) айдауға кіріседі. Қайнау температурасы одан да жоғары компонент қоспалары кубта кубтық қалдық құрып қалады.Ректификация процессінің аяқталуымен ол ұалдықты суытып сорып алады.Процесстің үздіктілігі жылудың шамадан тыс жұмсалуы мен қондырғының өндіргіштігінің аздығымен түсіндіріледі.
Үздіксіз жұмыс жасайтын құрылғы жаңа айтылған кемшіліктердің бәрінен ажыратылған. Құрылғының принципиальды сызбасы 2суретте көрсетілген. Шикізат жылуалмастырғыш 1 арқылы жылытқышқа 2 түседіодан соң ректификациондық колоннаның 3 әртүрлі деңгейіне өтеді. Төменгі фракциялар жытылқыш 4 те қызып қайтаданректификационды колоннаға лақтырылады. Осы кезде ең ауыр бөлігі қыздырғышқа колоннаның төменгі жағымен түсіп сұйық қалдықпен бірге ары қарай ауыр фракцияның өңделуіне жібіріледі. Ал жеңілфракция конденсатор-тоңазытқышқа 5 түсіп, одан ары аккумуляторға 6 түсіп бөліктерімен суландырушы колоннаға артқа қарай түсіп, қалған бөліктері жеңіл фракцияның өңделуіне жіберіледі.
Ректификациондық колонналар алынатын заттың мөлшеріне қарай қарапайым және күрделі деп бөлінеді.Алғашқысында ректификация кезінде екі өнім алады.Екіншілері үш немесе одан да көп өнім алуға арналған. Олар өз кезегінде бірнеше қарапайым колонналар жиынтығын құрайды, әрбіреуі оған түсетін қоспаға екіден кем болмайды.
Әрбір қарапайым колоннада итергіш және концентрациялық секциялар болады. Итергіш немесе қарсы тұрушы секция шикізат енгізілетін бөліктен төменірек орналасады. Бөлуге арналған шикізат түсетін тарелка, тамақтандырушы тарелка деп аталады.Итергіш секцияның негізгі шикізаты болып сұйық қалдық табылады. Концентрациондық немесе қатаңдатқыш секция тамақтандырушы секцияның астында орналасқан. Осы секцияның негізгі шикізаты ректификат булары болып табылады.Ректификациондық колонналардың дұрыс қалыпты жұмысы үшін конденсациондық секция колоннасынан су келу керек, жылуыды еңгізу арқылы және ыстық су буы арқылы итергіш секцияға түседі.
2.Ректификациондық колонналар тарелкалы, роторлы, насадкалы және т.б. болып бөлінеді.Қысымға тәуелділігіне қарай ректификациондық колонналар қысымы жоғары колонналар атмосфералық және вакуумды болып бөлінеді.Біріншілері мұнай мен бензиннің стабилизациясында, крекинг құрылғыларында газофракционирлеуде, гидрогенизация процесстерінде қолданылады. Атмосфералықжәне вакуумды ректификациондық колонналармұнай, мұнайқалдықтары мен дистилляторларды айдауда қолданылады.
Насадкалы колоннада бу мен сұйықты бірдей мөлшерді таратып орналастыру үшін -- 1 (3сурет.) насадка ретінде -- 2 әртүрлі материалдарданшарлар, призмалар, пирамидалар, цилиндрларқолданылады.
3 сур. Насадкалы колонна сызбасы: 1- насадка қабаты, 2-бөлуші тарелка, 3-бөлуші сұйық, 4-жолкөрсетуші конус.
Насадканы арнайы тарелкаға шашыраптып орналастырады -- 4 онда флегмамен будың өтуіне арналған ойық болады -- 3. Насадқаны қолданумақсаты флегмамен соғысу аймағы үлкен болғандықтан оған будың араласып кетпеуі үшін.Осыған байланысты насадқа бірнеше қабаттарға бөлінеді, ал насадкалар орналастырылатын тарелкалар келіп жатқан ағынды бөліп тұрушы арнайы конструкциялы болады. Насадкалы колоннаны қолдану тиімділігі өте жоғары.Кемшіліктері: 1) насадканы ылғи насадканы жауып жұмыс істеуін нашарлататын қалатын шайырлы бөлшектерден тазалап отыру үшін колоннадан алып шығып отырады.2)бу қысымы мен флегмаға тусушінің санын арнайы мөлшерде қадағалап отыру.
4 сур. - Қалпақты құрылғы тарелкалары: 1-пластина, 2- стакан, 3-қалпақ , 4 бу патрубогы , 5-қалпақ кесінділері ,6-сақиналы аймақ , 7 бөгет 8- колоннаның қабырғасы.
Тарелкалық колонналарда 1 (4сурет ) флегма мен будың әсерлесу аймағын үлкейту үшін арнайы конструкиялы насадкалы тарелка қолданылады. Тарелка өз кезегінде формасын өзгерткен пластинаға ұқсайды 4 және жауып тұрушы қалпақ 3 сілтімен бірге 5 (кесінділері).патрублар, сақиналы аймақ арқылы 6 және тесіктер арқылы тарелкаға сұйық қабаты арқылы өткізіледі.Сұйық қабатының тұрақтылығын жерасты аралықпен тұрақты етеді(перегорордок) 7. Артық салмақты ағып кететін станканмен т-мен жатқан тарелкаға салады. Тарелкалы колоннаның жұмыс істеу негізі флегма мен газдың бірге байытылуымен тығыз бацланысты, газ қысым астында жүреді соның өтуі арқасында жоғарыдан төменгі қабатқа әрбір тарелкаға флегма өтеді. Соның арқасында бу флегмадан кішкентай көпіршік болып бумен сұйықтың араласу аймағына өтеді.
Тарелкалардың конструкциясыәрқилы. Сеткалы, решеткалы, каскадты, клапанды, инжекционды және комбинирленген тарелкалар қолданылады.
Өндірісте ректификациондық колоннаның күрделі құрылғылары қолданылады, ол әртүлі колонналар мен әрқилы типтерді біріктіреді.
Колонналардың қосылу мүмкіндігі бар:
Соңғысы алдыңғы колоннадағы ауыр шикізатты алып отырады ол өз кезегінде оның алдындағы колонна ұшін флегма қызметін атқарады. Ілініп тұрған колонна көмекші, оған әр колоннадан алынған дистилятор түсіп ұосымша тазалауға түсіреді.
Көмекші колонналардың қалдықтары артқа қарай негізгі колоннаға лақтырылады.Бір біріне көмектесуші колонналардың қосылуы мүмкін, ол уақыт колоннаның бірінде негізгі шикізат шықса( төменгі орналасқан цикл бойынша) ал екіншісі флегма қызметін атқарады (цикл бойынша жоғары да орналасқан).Көмекші колонналар әртүрлі концтрукцияға ие бола алады, әртүрлі тарелка типтері де болады, технологиялық шарттары (қысым, температура) т.бәртүрлі болады.
3. Қарапайым колонна үшін материалдық баланс режимі келесідей болады:
Мұндағы L және α - аз қайнайтын компонентті шикізат үшін концентрация мен шикізат мөлшері (АЕК); D және xD - АЕК колоннаның жоғары жағынан келетін ректификат концентрациясы; Rжәне xR - колоннаның төменгі жағынан келетін қалдық мөлшері мен оның концентрациясы;
Ректификационды колоннаны қорғашан ортадан алыстады, сондықтан ортаға жылудың шығып кетуі аз осы арқылы жылулық балансты азайтуға болады. Барлық ректификациондық колонна үшін жылулық баланс теңдеуі бірдей, келесідей өрнектеледі:
Мұндағы L-колоннаға түсетун шикізат мөлшері, кг; е- ібулы фазада температура кезіндегі шикізат бөлігі t0; q[п]t0 - температураны колоннаға еңгізу кезіндегі булар энтальпиясы t0, ккалкг; (1-е) - сұйық фаза бөлігі;q[ж]t0 - температуре кезіндегі сұйық энтальпиясы t0, ккалкг; QR - қыздырғыш арқасындағы еңгізілетін жылу мөлшері ккал; Dq[п]tD - температура кезіндегі ректификатқа бумен енген жылу мөлшері tD, ккал; Rq[ж]iR - белгілі температура кезіндегі еңгізілген сұйықтың жылу мөлшері tR, ккал; QD - сумен тазаланып алынған жулы мөлшері, ккал.
Бұл теңдеу бойынша QDтабуға немесе керісінше QRтабуға болады.Егер колонна қыздырғышсыз жүмыс істесе,онда QR=0.
Температуралық режим процесстің негізгі параметрі болып табылады, ол заттың ректификациясымен реттеліп отырады. Ең маңызды температуралық нүкте болып еғгізілетін шикізат пен ректификация өнімінің температуарсы табылады. Ректификациондық колоннаның температуралық режимін біртекті булану кезіндегі қисықтар көмегімен анықтауға болады.
Айдалатын мұнай жеңіл болған сайын, қисық тұзу емес, ал буландырғыштағы қысым аз болған сайын мұнайдың шығатын жеріндегі температура аз болады. Мұнайды атмосфералық қсым кезінде айдаукезінде шикізат температурасы (ректификациондық колоннаға шикізат енер кезде) 320-360 0С болады. Жанындағы нүктелердің температурасы нольдікке келеді ол парциальды қысымға тең. Алынатын заттың фракциондық құрамы және енгізілетін су буы жанындағы нүктедегі температуралары мынағын тең: лигроинды дистиллятта 135-165 0С, керосиндіде 165-225 0С, дизельдіде 210-265 0С, веретендіде 245-270 0С, машиналыда 270-290 0С, жеңіл цилиндрде 290-320 0С, ауыр цилиндрде 320-360 0С. Мұнайлы будың температурасын100%-дық қисық бойынша анықтайды сонымен қатар қоспының парциальды қысымы су буымен қосқандағына да пайызбен анықтайды.Колоннадағы қалдық температурасы су буымен жұмыс істесе ондағы температура 20-40 0С
4. Мұнай мен оныңқалдықтарын фракциондау кезінде дистилляттың үлкен мәнін алады.Мұнай бөлулер үшін азколонналы жүйе қолданылады.АВТ ның күрделі колонналары келесі түрлерге бөлінеді: вакуум колонналар, бу айдаушы колонналар. Бу айдаушы колонналарда жеңіл фракцияларды су буымен айдау жүреді.Конструктивті айдаушы колонналар ректификациондық колонналардың ішінде орналастырылуы мүмкін немесе арнайы жеке колонкаларда болуы мүмкін.Ішкі айдағыш колонналар өзіне орта есеппен 2-3 қақпалы тарелка, бір саңырау мойындықты болуы мүмкін. Осы мойындықпен мұнай булары төменгі секциялан жоғарысына арапылады. Төзімді айдаушы колонналар бірсекциялы немесе көп секциялы болады. Жандық итеру айдауға сәйкес үстіңгі тарелка арқылы ағып өтеді. Қажетті шартына қарай төзімді колнналар4 пен 8 аралығында тарелкаға ие бола алады.
5сурет - Вакуумды колонна сызбасы: 1-корпус, 2-ректификиционды тарелкалар, 3-қарсы тұрушы, 4-конденсатор, 5-отстойник, 6-тоңазытқыш
Вакуумды колонналар өте жоғары температурада терең вакуумда қайнау температурасы жоғары көмірсутектер ректификациясында қолданылады(5сурет). Тарелка саны айдау кезіндегі тура бөлу санының туралығына тәуелді.Шикізат ретінде майлы дистиляттарды бөлуде олардың саны 8-14, ал май өндірісі үшін - 38-42. Шикізат еңгізбес бұрын колоннаға қарсы тұрушы тарелкалар орналастырылады. Тарелка флегмамен суланады. Ол көбіктенуге қарсы қолданылады, сосын шикізатпен бірге пештен силикон ретінде шығарылады.
Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:ректификалық колоналардың құрылысы. Ректификациялық колонналардың классификациясы. Ректификациялық колоналардың материлдық және жылулық баланстары, колонналардың температуралық режимдері, АВТ колоналардың күрделі қондырғылары
Өзін-өзі бақылауға аранлаған сұрақтар:
1. Ректификациялық колонналардың жіктелуі.
2. Ректификациялық колонналардың материалдық және жылулық баланстары қалай есептелінеді?
3. Ректификацияның айдаумен салыстырғанда артықшылықтары қандай?
Ұсынылған әдебиеттер:
1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 208-216.
2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. - Алматы.: Бастау, 2007. 155-163 б.
Дәріс 7 - Жылуалмастырғышқұрылғылары
Дәріс жоспары:
1.Жылуалмастырғыш құрылғылардың жіктелуі мен құрылысы
2. Жылуалмастырғыш құрылғының есептелуі.
3. Түтікше пештер:классификациясы, температуралық режимі
4. Жылулық баланс. Негізгі жылулық көрсеткіштер
1.Жұмыс істеу принципіне қарай жылуалмастырғыш құрылғылары беттік және араластырғыш құрылғылар болып бөлінеді. Беттік жылуалмастырғыш құрылғылардың орталары қатты қабырғалармен бөлінген. Араластырғышты жылуалмастырғыш құрылғыларда жылуберілу араларында шелсіз, жылуалмасушы орталар арасындағы байланыс арқылы жүзеге асады.Беттік жылуалмастырғыштардың конструктивті оформлениесі мынадай түрлерге бөлінеді: жылан тәрізді құбыр құбырда және қозғалыссыз трубкалы торлы терілітрубкалы, U тәрізді басы айланбалы трубкалы. Монтаж тәсілі бойынша тік, көлденең және иілімду құрылғылар болып бөлінеді.
Құбырда құбыр жылуалмастырғыш бірі бірінде орналасқан концентрациялық екі құбыр, онда жылуберілу коэффиценті жоғары және жылуалмасушылар арасындағы қозғалыс жылдамдығын жеңіл түрде жоғары өте алады. Оларды жоғары тұтқырлықты, тезқататын гудрондар мен қалдық крекинкті заттардың жылу регенерациясы үшін қолданады.Ыстық жылутасымалдағыштарды құбырдың ішінде шайқайды.
Теріліқұбырлы жылуалмастырғыш қозғалмайтын трубкалы торлы болады, оларды трубалы пучокпен қосқандағы құрылғы мен корпусының температуралар айырмасы 500С.Оларды беттік жылуалмасуда11-350 м2де 2-25 ат. қысым астында жұмысқа дайындайды. Труабкалы пучоктар болат трубалардан дайындалады, диаметі 25 немесе 38 мм иал ұзындығы 3-6 м болады. Кемшіліктері: трубоаралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, труба мен корпус арасындағы температураның әртүрлілігін ескеретін компенсациялы құрылғының жоқтығы.
U тәрізді жылуалмастырғыш жоғары қысымды процесстерде қолданылады.Трубкалы пучок қозғалмайтын трубалы тордан,U- тәрізді трубадан тұрады. U- тәрізді трубадан тұратын пучок корпус пен пучок арасындағы көріністі сырттан қарағанда минимальды азайтуға көмектеседі.Нәтижесінде жылутасымалдағыштығ қозғалыс жылдамдығы өседі, трубоаралық аймақтың жылубері коэффиценті өседі. Кемшіліктері: трубалар аралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, көп жүретін жылуалмастырғыш трубалар арасындағы сұйықтың таралуының икемділігінің аздығы.
Басы қозғалмалы жылуалмастырғыштардың ерекшеліктері жүзу мен орынауыстыру мүмкіндігінің кеңдігі. Пучка мен корпус арасындағы температуралар компенсациясын қалыптастырады. Құрылғының конструкциясы трубкалы пучокты алып шығып олардың яғни трубалар арасындағы аймақты тазалауға мүмкіндік береді. Әржерде орналастырылған коробка перегордка құрылғыда екі немес үш немесе одан да көп жулыалмастырғышты трубкамен қозғалуына мүмкіндік береді. Қиындылары ... 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