Мұнайдың шығу тегі

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 30 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫ МИНИСТРЛІГІ
Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлы-техникалық университеті

Мұнай,газ және химиялық инженерия жоғарғы мектебі

Химиялық технологияның негізгі процестері мен аппараттары
пәні бойынша

ТҮСІНІКТЕМЕЛІК ЖАЗБА
ТақырыпӨнімділігі 36м3сағ мұнай беруге арналған ортадан тепкіш сорғы жобасы

Орындаған : студент Капизов М.С
Топ : ХТОВ-21 2-курс
Тексерген : а.о Ермуханова С.Т.
Қорғау күні : ___ _____20_ж

Орал 2020 ж
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ АУЫЛ ШАРУАШЫЛЫҒЫ МИНИСТРЛІГІ
Жәңгір хан атындағы Батыс Қазақстан аграрлық - техникалық университеті

Бекітемін
Мұнай, газ және химиялық инженерия жоғары мектеп жетекшісі, т.ғ.к., ____________К.А.Нариков
____ ______________20__ж.

Химиялық технологияның негізгі процесстері мен аппараттары
пәні бойынша курстық жобаға

Тапсырма

Студент____________________________ ___________________________________ _____
(Аты - жөні)
Курс 2 Топ ХТОВ - 21

Жобаның тақырыбы___________________________ ____________________________
___________________________________ ___________________________________ _______

Жобаға қолданылатын мәліметтер_________________________ ____________
___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________________________________ ___________
___________________________________ ___________________________________ _______
___________________________________ ___________________________________ _______
___________________________________ ___________________________________ _______

Графикалық мәліметтердің тізімдері
1. ___________________________________ __________аппараттың жалпы көрініс сызбасы және оның бөлшектері
2. ___________________________________ __________процесінің технологиялық сұлбасы
Негізгі қолданылатын әдебиеттер
1.Основные процессы и аппараты химической технологии (Пособие по проектированию). Под ред. Ю.И.Дытнерского. М.: Химия, 1991, - 496 б.
2. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1995, 768 б (б.1, 400 б.; б.2,368 б.)
3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия: 1987, - 576 б.
4. Скобло А.И., Трегубов И.А. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Химия, 1982, - 584 б.
Тапсырманы орындауға алды ____ _________________20__ ж.
Студент ________________ Капизов М.С
(қолы)
Жоба жетекшісі _____________________ аға оқытушы Ермуханова С.Т.
(қолы)

МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

1.Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5

1.1 Мұнайдың шығу тегі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...5

1.2 Мұнайдың химиялық және элементтік құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 8

1.3 Мұнайдың фракциялық және топтық құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..9

1.4 Мұнайдың негізгі технологиялық сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... 11
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.5 Насостар.Насостар классификациясы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...14
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.6 Насостардың негізгі параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..15
----------------------------------- ----------------------------------- ----------

----------------------------------- ----------------------------------- ----------
1.7 Насостың жалпы тегеуіріні.Сору биіктігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..16

1.8 Ортадан тепкіш сорғылардың жұмыс істеу принципі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .18

1.9 Ортадан тепкіш сорғылардың жіктелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..19

2. Ортадан тепкіш сорғыны пайдалану аймағы мен оның маркировкасы ... ... ... ... ... ..2 2

2.1 Сорғыштарға берілетін пайдалы әрекеттің қуаты мен коэффициенті ... ... ... ... ... ..2 3

2.2 Есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...25

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 27

Қолданылған әдебиеттер ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...28

КІРІСПЕ
Курстық жобаның өзектілігі:Қазіргі замаңғы дүниежүзілік экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше.Бүгінгі таңда миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын,сағат сайын қолданады.Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды пайдаланамыз.Үйімізде шам жанып,ыстық суымыз ағып тұрады,машинамен,қоғамдық көлікпен,ұшақпен,кемелермен жүреміз.Тіпті ракеталарды алсақ осылардың барлығы да мұнай мен газды пайдаланады.Әлемнің ірі кең орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр тереңдікке дейін мыңдаған,он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған.Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы мұнай мен газды жер астынан тартып,сорып,мұнай өнімдерінің құбырлары мен газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре байланыстыруда.
Осы мұнай саласында,әсіресе оны өңдеу,тасымалдау бағытында негізгі керек жабдықтар олар сорғылар.Сорғының түрлері көп.Осы курстық жобада қарастыратын ол-ортадан тепкіш сорғылар.Сонымен қатар ортадан текпіш сорғылардың құрылымыдары мен түрлері қарастырылды.Ортадан тепкіш сорғыларда спираль тәрізді корпус ішіне жұмысша доңғалақтар орнатылған болады.Жұмысшы доңғалақтар айналғанда ортадан тепкіш күш пайда болады.Осы күштің әсерінен сұйықтың сорылуы мен айдалуы бірқалыпты және үздіксіз болады.Ортадан тепкіш сорғыларды таңдап алғанда жұмыс нүктесі өнімділік пен тегеурінге сәйкес келу керек. Ортадан тепкіш күштің әсерінен сұйық корпус пен жұмысшы доңғалағы арасындағы әртүрлі қималы каналға беріледі.Бүл каналда сұйықтың жылдамдығы айдау құбырындағы жылдамдыққа дейін азаяды.
Курстық жобаның мақсаты:Өнімділігі 36м3сағ мұнай беруге арналған ортадан тепкіш сорғыны жобалау.
Курстық жобаның міндеттері:
1.Ортадан тепкіш сорғылардың жұмыс істеу принципін меңгеру
2.Мұнай беруге арналған ортадан тепкіш сорғыларды есептеу
3.Ортадан тепкіш сорғының технологиялық сұлбасын сызу.

1.Әдеби шолу
1.1 Мұнайдың шығу тегі

Мұнайды өндірумен адамзат бұрынғы заманнан шұғылданып келе жатқандығы белгілі және оны біздің эраға дейінгі VI ғасырдан бері өндіреді. Алғашында ең қарапайым әдістер қолданылатын: су қоймаларының бетінен мұнайды жинап алу, құдықтардың көмегімен мұнай сіңген құмдықты немесе әктастарды өңдеу. Алынған мұнайды құрылыста қолданып немесе дәріге қосып, оталдырғыш қоспа алуға,жарық беруге және басқа да көптеген жағдайларда пайдаланған.Дегенмен мұнай өндірісінің бастамасы ретінде 1859 жылы АҚШ-да ұңғымаларды мұнайға механикалық бұрғылау жасау кезеңі пайда болған уақытты есептеу қабылданған, қазіргі кезде дүниежүзінде өндірілетін мұнайдың барлығы бұрғылау ұңғымасының көмегімен алынады. Бүгінгі күні жанғыш қазбаларды негізінен энергетикалық отын ретінде қолданады, атап айтқанда мұнай мен газдың жылушығару қасиеті оларды өте пайдалы қазбаларға жатқызады.Мұнай мен газдың нағыз шын қоры туралы сұрақ геологиялық және геохимиялық жағдайда мұнай мен газдың түзілуі білімді қажет етеді.
Мұнай орындарын дәл бағалауға мүмкіндік беретін мұнайды барлау мен өндірудің жоғары технологиясының дамуына қарамастан қор мөлшері әрдайым қадағаланып отырады. Мұнай көлемі бұрын максималды алынатын қарастырылған кен орындарындағы мұнай өндіріліп қойған, ал мұнайды өндіру әлі жалғасуда.
Мұнай қорының таусылмайтындығы туралы сұраққа жауап беру үшін оның шығу тегін қарастырған жөн. Ғылым мен технологиялардың дамуына байланысты пайдалы қазбалардың сол немесе баска түрлерінің шығу тегінің алғы шарттары да бірге дамып отырды.Ондаған жылдар бойы мұнайдың шығу тегі туралы екі концепцияның - биогенді (органикалық) және абиогенді (бейорганикалық немесе минералдық) қарама қайшылығы сақталуда. Өткен жүз жылдықта мұнай проблемасы туралы химиялық, геохимиялық және геологиялық мәліметтердің біразы жинақталған болатын. Дегенмен мұнай түзілетін бастапқы зат туралы, мұнайдың концентрленген шөгінділерінің бүтін кен орындарына қалыптасу процесі осы күнге дейін аяғына дейін шешілген жоқ.
Мұнайдың органикалық генезисі туралы көзқарастарды нақты деп есептейтін ғалымдарыың көп болуына қарамастан, олардың біразы келіспеушілік тудырып, оның минералдық шығу тегінің пайдасына жаңа дәйектер іздеуде.
Мұнайдың шығу тегі туралы гипотеза алғаш рет XVlll ғасырдың бірінші жартысында пайда болды. Оны М. В. Ломоносов О слоях земных (1733 ж.) еңбегінде жазған болатын, осыған іле-шала бұл ойды неміс ғалымы И. Генкель және француз ғалымы Б. де Молье тұжырымдады. М. В. Ломоносов өзінің трактатында мұнайдың бастапқы құрамы тас көмір, ал И. Генкель мен Б. де Молье - өсімдіктер мен жануарлардың қалдықтары болып табылады деп жазды. Кейінірек академик В. И. Вернадский мұнайда органикалық әлемде кездесетін азотты қосылыстардың болатындығына көңіл аударды.XIX және ХХ ғасырдың басында ғалымдардың арасында мұнай түзетін шикізат ретінде не қолданылатындығы, өсімдік немесе жануарлар қалдықтары ма осы мәселе төңірегінде талас туды. 1888 ж. неміс химиктері Г.Гефер және К. Энглер балық майын 400°С температура мен 1 МПа қысымда айдау нәтижесінде шектеулі спирттер,парафиндер және жағар майлар алды.
Осылайша әйгілі ғалымдардың зерттеу нәтижесінде мұнайдың шығу тегінің биогендік табиғаты дәлелденген еді.1919 жылы Н. Д. Зелинский Балқаш көлінен батпақтар мен көлдердің түбіндегі өсімдіктер мен жануарлардың шіріп қалған қалдықтарынын лай қабаты - сапропельді өңдеу жұмыстарын жүргізді. Академик Н. Д. Зелинский жануарлар мен өсімдік қалдықтарының құрамына кіретін пальмитин, стеарин және басқа да қышқылдардың жоғары емес температура (150-400°C) жағдайында алюминий хлоридініңкаталитикалық әсерін зерттеді. Нәтижесінде химиялық құрамы, физикалық қасиеті және сыртқы түрі бойынша мұнайға ұқсас өнім алды.Профессор А. В. Фрост мұнай түзілу процесінде алюминий хло-ридінің ролін табиғатта кәдімгі саз, сазды әктастар және құрамындасазды минералдар болатын басқа да жыныстар атқаруы мүмкін екендігін дәлелдеді. Жалпы алғанда, барлық елдің мұнайының құрамы мен құрылы-сының ұқсастығы, біріңғай ішкі құрылымы мен элементтік құрамының бірдей болуы сияқты мәселелер органикалық теорияның аргументтерінің артығырақ екенін көрсетті.Екінші жағынан 1866 жылы француз химигі М. Бертло мұнайдың Жер қыртысында минералды заттардан түзілгендігі туралыөзінің болжамын айтты. Оны дәлелдеу үшін сілтілік металдардың көмір қышқылы және сумен әрекеттесуі нәтижесінде ацетилен С2Н2 H2 синтездеп алып, бірнеше эксперимент жасады. Сол кездері осы бағытта зертханалық зерттеулерді химиктер А. Бизссон (1866) және С. Клоэц (1878) та жүргізген болатын.Он жылдан соң 1876 жылдың 15 қазанында Орыс химиялық қоғамының мәжілісінде Д. И. Менделеев баяндама жасады. Ол өзінің мұнайдың түзілуі жөніндегі гипотезасын түсіндіріп берді. Жер қыртысын бұзып тау түзілу процестері кезінде түбіне су жиналады.Д. И. Менделеевтің көзқарасы бойынша мұнай жер қойнауында металдар карбидтері (FeC, TiC, Cr2С3,WC т.б.) сумен әрекеттесуінің нәти-жесінде түзіледі. Жер қыртысымен жанаса отырып, ол темір карбидімен жанасып, қоршаған орта температурасы мен қысымның әсерінен онымен реакцияға түседі. Осы реакцияның нәтижесінде темір оксидтері мен көмірсутектер, мысалы этан түзіледі.

2FeC + 3H2О = Fe2О3+ C2Н6

Алынған заттар сол кеуектер арқылы жер қыртысының беткі қабатына көтеріліп, кеуек жыныстарды қанықтырады. Газ және мұнай кен орындары да осылайша түзіледі. Осыны дәлелдеу үшін Д. И. Менделеев құрамында жеткілікті мөлшерде көміртек болатын шойынға күкірт қышқылымен әсер ету арқылы сутек және қанықпаған көмірсутектер алу тәжірибесін жасап көрсетті. Тәжірибелерде металл карбидтерінің сумен әрекеттесуі нәтижесінде сұйық көмірсутектердің түзілгендігі байқалды.Ресей мұнай ісінің дамуында Д. И. Менделеевтің ерекше роль атқарғандығын атап өткен жөн. XIX ғасырдың 90-шы жылдары Баку жанындағы Сураханда керосин алатын кішігірім зауыты бар орыс өндіріс саласының қызметкері Кокорев құлдырауға ұшырағалы тұрған зауыттың тиімділігі туралы кеңес алу мақсатында Менделеевті шақырады. Оның зауыт деп жүргені, шынту айтқа келгенде астынан газ жанып тұрған үлкен қазан еді. Қазаннан бөшке арқылы бос бөшкеге түтік жүргізілген. Су толтырылған бөшке тоңазытқыштың,ал бос бөшке керосинді құйып алатын қабылдағыш ролін атқаратын.Менделеев мұнай айдау технологиясын өзгертіп, сұйықтық үздіксіз құйылып тұруы үшін ыдысқа саңылау жасауды ұсынды. Бұл өз кезегінде қалдықтарды аластау үшін процесті тоқтатпауға мүмкіндік береді. Ол мұнайды арбамен тасып жүрмес үшін өндіріс орнынан түтік шығарып, осындай түтікті алынған керосин татынушыға тікелей тиуі үшін зауыттан жағалауға дейін тартты. Менделеев ағаш бөшкелерді металдан жасалған бөшкелерге ауыстырғызып, теңіз үстімен мұнайды тасымалдау үшін арнайы металдан жасалған баржаларды қолдануды ұсынды. Оның осындай кеңестері Кокорев, Рагозин, Нобель және тағы басқа өндіріс ұйымдастырушыларына Ресейдегі енді етек жайып келе жатқан мұнай өнеркәсібінің дамуына әсерін тигізді.Мұнайдың минералды (абиогенді) шығу тегі туралы гипотезалардың барлығы көмірсутектерді мұнай құрамында оттек, күкірт және азот болатын компоненттерді бастапқы жай заттар С, Н2, СО,CO2, CH4, H2O мен жоғары температурада радикалдардан және синтез өнімдерінің тереңде жатқан жыныстардың минералды бөліктерімен әрекеттесетіндігі туралы идеяны біріктірді.Д. И.
Менделеевтің абиогенді немесе карбидті теориясын күтпеген жерден астрофизиктердің қорытындылары дәлелдеді. Аспан денелерінің спектрін зерттеу нәтижесінде Юпитер және басқа да үлкен планеталар атмосферасында, сонымен бірге кометаның газ қауызында көміртектің сутекпен қосылыстары кездеседі. 1889 жылы геолог В. Д. Соколов көмірсутектердің метеориттер мен комета құйрығында болатындығын анықтады. Осының негізінде ол Жер пайда болғанда көмірсутектер магмамен жұтылып, нәтижесінде ол суығанда түзілген көмірсутектер сынықтар аймақтары арқылы стратосфераға енген деген болжам жасады.Осылайша мұнай осы гипотеза бойынша Жерге басқа космос материясымен бірге түскен космостың біріншілік көмірсутектерінің айналу өнімі болып табылады. Бұдан егер көмірсутектер космоста кең таралған болса, онда табиғатта бейорганикалық заттардан органикалық заттар синтездеу процесі жүруі керек. Менделеевтің теориясы осындай болжаммен қалыптасқан болатын.XX ғасырдың 30-шы жылдары абиогенді гипотеза мұнайдың органикалық шығу тегі теориясының негізін салушы академик И. М. Губкин санатынан сынға ұшырады. Дегенмен ол кішігірім,практикалық маңызы жоқ мұнайдың магмадан бөліну нәтижесінде туындайтын жиналуынан бейорганикашық шығу тегі болуы мүмкіндеді.XX ғасырдың ортасында мұнайдың органикалық шығу тегі туралы геологиялық және геохимиялық дәлелдеме. ері алынды. Бірақ осы кезде кейбір планеталардың қауыздарында және жұлдыздар арасындағы бұлттардың газ қабатында көп мөлшерде әртүрлі көміртекті қосылыстардың, оның ішінде көмірсутектердің болатын-дығы туралы мәліметтер алынған болатын. Метеориттерде аминқышқылдарының, көмірсутектердің, порфириндердің және басқа да органикалық қосылыстардың болатындығы дәлелденген. Осыған байланысты көмірсутектердің космостық және магмалық синтезі туралы гипотезаны тағы да дәйектеуге мүмкіндік берді. Осылайша гипотезалардың әртүрлі варианттары дами бастады.

1932 жылы И. М. Губкин өзінің Учение о нефти кітабында сол кездегі мұнай мен газдын даму тарихынын қорытындыларын жасады.Мұнай түзілу үшін бастапқы зат ретінде сапропельді, яғни теңіздер мен басқа да су қоймаларының шөгінділерінде ыдыраған өнімдерді қарастырды.Органикалық заттардың мұнайға ауысуының бірінші сатысында өсімдік және жануарлар қалдықтарының тұнбаға түсуі болады. Әрі қарай екінші биохимиялық сатысында жинақталған органикалық тұнба жаймен өзгеріп, тығыздалып, біртіндеп суынан айырылады.Үшінші сатысы - шөгінділердің тау жыныстарына айналуы.Органикалық тұнбаның бөліктері бетінде жаңа тұнбалардың қабаты пайда болып біртіндеп 1,5-2 км тереңдікке жылжиды (1 сурет).
1-сурет.Мұнайдың органикалық шығу тегіне сәйкес мұнай мен газдың түзілу сатылары.
1.Өсімдік және жануарлар қалдықтарының тұнбаға түсуі.2.Органикалық материалдың химиялық реакция нәтижесінде тығыздалуы.3.Шөгінділердің тау жыныстарына айналуы.4.Мұнай катагенезі.5.Газдың түзілуі.

Органикалық қалдықтармен байытылған қабат терең бойлаған сайын ондағы температура мен қысым артады. Микроорганизмдердің жойылуы салдарынан биохимялық процестер толық тоқтап қалады да органикалық жоғары конденсирленген макромолекулалар - керогендерге өзгеруін туғызатын белсенді термокаталикалық реакциялар жүре бастайды.Керогеннің одан әрі пісуі одан микромұнай деп аталатын көмірсутек компоненттерінің біртіндеп бөлінуі мен бірге жүреді де,катагенез деп аталды. Олар ұзақ және көп сатылы, ондаған және жүздеген миллон жыл бойы жалғаса береді. Жаңа мұнайдың жасын 50-60 млн жыл деп бағалау жеткілікті.Мұнай мен газдың шығу тегі проблемасының күрделілігі онын өзіне тән қасиеті - жер қыртысындағы қабат суларымен бірге көшіп жүру қабілетінде. Микромұнай аналық тау жынысынан өткізгіш қабатқа көшеді. Осылайша қозғала отырып, көмірсутектер әлсіз өтетін жыныстармен шектелген табиғи резервуарлар қабаттар коллекторларға түсіп, оларда топталады. Мұнайдың түзілуі туралы Губкиннің көзқарасы оның органикалық шығу тегінің осы заманғы гипотезасының негізін құрайды.Энергия тасымалдаушылардың бағасының және оларға деген сұраныстың өсуін ескере отырып, мұнай мен газдың шығу тегі сұрақтарының стратегиялық мәні бар.Егер мұнай органикалық заттардың өзгеруінің ұзақ процестері есебінен түзілсе, оның қоры бітіп қалуы мүмкін және адамзат энергиясының альтернативті көздері туралы ойланулары керек. Егер мұнай көміртек пен сутектен тереңнен синтезделіп алған өнім болса,оның қорын сарқылмайды деп санауға болады. Геологиялық ғылыммен мұнай өндіру практикасының алдында мұнайдың нақты қорын дәл анықтау және ескі, қайтадан ашылатын кен орындарының ерек-шеліктерін ескере отырып, жұмыстар жүргізу мәселелері тұр.

1.2 Мұнайдың химиялық және элементтік құрамы.

Мұнайдың сапасы және оны әрі қарай өңдеу маңызды физикалық және химиялық сипаттамалармен анықталады. Оның тығыздығын, тұтқырлығын, химиялық құрамын осы және басқа да көптеген қасиеттерінің өзгеру заңдылықтарын білмейінше мұнайдың сапасын,сәйкесінше оның бағасын және өңдеу сұлбасын анықтау мүмкін емес Табиғатта мұнай-жанғыш майлы сұйықтық, судан жеңіл, өзіне тән исі бар, көбінесе қара түсті болады. Мұнайдың түсі жоғары молекулалы шайырлы заттардың құрылысы мен санына байланысты,ашық сары түстен қараға дейін, кейбір мұнайлар жарыққа шағылысқанда жасыл немесе пурпур түске флуоресцирленеді.
Мұнай түрлері қасиеттері бойынша бір-бірінен ерекшеленеді: түсі, тығыздығы, ұшқыштығы, қайнау температурасы. Дегенмен кез келген мұнай - суда мүлдем ерімейтін, құрамы бойынша - көп компонентті (бірнеше мың әртүрлі химиялық қосылыстар) көміртек атомдарының саны 100-ге дейің және одан да көп гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың қоспасынан тұратын көмірсутектердің күрделі қоспасы.Көмірсутектердің молекулалары құрылымы бойынша әртүрлі,олардың құрамында көміртек атомының жай және күрделі атомдары болады, олардың ішінде нормальді, тармақталған, сақинаға тұйықталған, көп шығыршықты құрылымды айта кеткен жөн...Мұнайдың химиялық құрамының әртүрлілігіне қарамастан оның элементік құрамы бес химиялық элементтің - көміртек, сутек, оттек,күкірт, азот міндетті түрде болуымен сипатталады.Мұнай мен мұнай өнімдерінің көп бөлігін көміртек (83-87%)және сутек (12-14%) құрайды. Гетероатомдық қосылыстардың мөлшері мұнайдың жасы мен шығу тегіне байланысты. Гетереатомды гетероорганикалық қосылыстар - құрамында күкірт, азот және оттек,сонымен қатар барлық мұнайда болатын минералды қосылыстар.Күкірт мөлшері 0,2 ден 8,0%-ға дейін, одан көп болуы мүмкін, оттек мұнайда 0,05-тен 3,6%-ға дейін болады, ал азот 1,7%-тен аспайды.
Мұнайдың құрамынан аз мөлшерде басқа да кейбір элементтер, оның ішінде металдар табылған. Табиғи жанғыш газ негізінен газтәрізді парафинді көмірсутектер - метан,этан,пропаннан тұрады.Баку (Апшерон) кенінде 86,6-87,0% көміртек және 13,1-13,4% сутек болады. Пенсильвания (АҚШ) мұнайында - 83-84% көміртек және 13,7-14,7% сутек, Огай (АҚШ) мұнайында 83,8% көміртек және 12,7% сутек болады.Көрініп тұрғандай элементтік құрамындағы айырмашылық азғантай ғана, бірақ Баку мен Пенсильвания мұнайының қасиеттерінің айырмашылығы айтарлықтай.Америка мұнайының 12 грамына (атомдық мөлшері) 1,95 грамға жуық сутек келеді, ал Баку мұнайында тек 1,82 бұл мұнай сапасына әсерін тигізеді.
Көмірсутекті қосылыстар парафинді (метанды немесе алканды) нафтенді (полиметиленді немесе цикландар), ароматты көмірсутектер (арендер) және аралас көмірсутектер болып бөлінеді.Жалпы формуласы СпH2п+2 парафиндер немесе алкандар нормальді және тармақталған болып бөлінеді. Нафтендерге формуласы СпНm болатын көмірсутектер (мононафтендер) жатады СnH2n-2 немесе CH2n-4 (полинафтендер). Ароматты көмірсутектер сондай-ақ моноарендер (бензол және оның гомологтары CnH2n-6) және полиарендер (CnH2n-8,CnH2n-12,CnH2n-24) болып бөлінеді. Аралас көмірсутектердің молекулаларында әртүрлі құрылымдық элементтер болады. Конденсирленген ароматты сақина парафинді тізбек, бес және алты мүшелі нафтен циклдер.Гетеороорганикалық қосылыстардың саны шикі мұнайда 10-20% жетуі мүмкін. Көптеген мұнайдың күлінде никель, ванадий, натрий,күміс, кальций, алюминий, мыс және басқалары табылған. Бұл элементтер кейбір органикалық қосылыстардың құрамында болған болуы керек.1860 жылы пенсильвания мұнайының жеңіл көмірсутектермен (бензинмен) жүргізілген алғашқы зерттеулері онда қаныққан (май)көмірсутектердің CnH2n+2, болатынын көрсетті. Мұндайда еріген газтәріздіден бастап (метан СН4 мұнайымен бірге жүреді), одан соң неғұрлым жоғары n мәнімен сипатталады. Лигроин мен бензинде парафиндер C5H12-ден C8H18, дейін, керосинде C9H20-дан бастап неғұрлым жоғары молекулалы көмірсутектер болады. Парафиндерден басқа сутектің аз мөлшерімен CnH2n,CnH2n-2 қатарындағы көмірсутектер теңдестірілген. Мұнайдың барлық түрінің басты массасын шектеулі CnH2n+2 көмірсутектер мен CnH2n нафтендер және CnH2n-2 ден CnH2n-6, ароматты көмірсутектермен қоспасы құрайтындығы қазіргі кезде белгілі.

1.3 Мұнайдың фракциялық және топтық құрамы

Мұнай бірнеше мың химиялық қосылыстардың қоспасы болып табылады және олардың көбісінің өзінің қайнау температурасымен сипатталады да, бұл қасиетін мұнайды және мұнай өнімдерін жеке қоспаларға бөлу үшін кеңінен қолданылады. Қарапайым қайнату арқылы мұнайды құраушы қоспаларға бөлу айдау деп аталады. Бұл процестің мәні өте қарапайым. Мұнайдағы кез келген сұйық көмірсутектің өзіне тән қайнау температурасы болады, одан жоғары температурада буланып кетеді. Егер осы көмірсутектің буын қайнау температурасынан төмен суытса, ал қайтадан сұйық күйге ауысады. Айдау осы қасиетке негізделген. Мұнайдың қайнауының әрбір сатысында белгілі бір қосылыс буланады. Күрделі қосылыстарды неғұрлым қарапайым немесе жеке компоненттерге бөлу фракциялау деп атала-ды. Мұнайды фракциялауға қолданыпатын әдістер бөлінетін компоненттердің физикалық және химиялық қасиеттерінің әртүрлілігіне негізделген. Фракцияға бөлудің неғұрлым кең таралған әдістері - айдау(дистилдеу) және ректификация. Айдауды мұнай өңдейтін зауыттарда ілеспе газдарды бөліп алған соң жүргізеді.Ол мұнай құрамына кіретін көмірсутектердің қайнау температураларының айырымына негізделген. Мұнайдың құрамында көбісінің қайнау температуралары бір-біріне жақын жүздеген әртүрлі заттар болатындықтан жеке көмірсутектер бөліп алу мүмкін емес.Сондықтан да мұнайды айдау арқылы жеке фракцияларға бөледі. Берілген температура аралығында буланатын қосылыстарды фракциялар, қайнаудың бастапқы және соңғы температураларын фракциялаудың қайнау шегі деп атайды.Бастапқы және соңғы қайнау (б. қ) және соңғы қайнау (с.қ.) температуралары қайнау температурасы бір-біріне жақын көмірсутектер қоспасы фракцияларының қарқынды булануы жүретін температуралық аралықты көрсетеді. Булану аяқталғанда келесі фракция бөліну үшін және т. с. с. температураны жоғарлату керек.Осылайша, айдау арқылы оны жеке фракцияларға бөледі.
Мұнайдың фракциялық құрамын стандартты айдау аппараттарында (АРН-2 типтегі) зертханалық тәсілімен анықтайды. Әдетте 350°C дейін қайнайтын фракциялардашық түсті мұнай өнімдерін алады, атап айтқанда ұшақ және автомобиль бензиндері, бензиндер еріткіштер, дизель майларының әртүрлі сұрыптары өндіріледі. Өндіісте мұнайды фракцияларға бөлу үздіксіз жұмыс істейтін ректификациялық колонналарда (2 сурет) жүзеге асады. Ректификациялық колонна биіктігі 50-60 м, диаметрі 3 м болат цилиндр. Оның ішінде көлденең орналасқан тесіктері бар бірнеше ондаған қалқалардан (тәрелкелерден) тұрады. 300-350°С-ға дейін қыздырылған мұнай ректификациялық колоннаның төменгі бөлігіне беріледі.Мұнай буы саңылаулар арқылы біртіндеп суып жоғары көтеріледі. Неғұрлым жеңіл ұшатын көмірсүтектер (бу аралық) колоннаның ең басына дейін көтеріліп, жоғарғы тәрелкеде сұйылады. Неғұрлым аз ұшатындары аз ғана биіктікке көтеріліп төменде сұйылады. Түзілген сұйық фракциялар колонна тәрелкелерімен шығарылады. Қалыпты қысымда айдау арқылы мұнайды төрт фракцияға бөледі: бензин (30-180°C), керосин (120-315 °C), дизель отыны (180-350°С) және мазут (айдаудан кейін қалған қалдық) (3 сурет).

2-сурет.Ректификациялық колонна: 3-сурет.Мұнайдың фракциялық құрамы
1-сүйенетін түтік,2-қақпағы,3-тәрелке, 4 -патрубок.

Өте тиянақты айдауда осы фракциялардың бірнеше фракцияларға (төменгі температуралар аралығында қайнайтын фракциялар) бөледі. Бензин фракциясынан (С5-С12 көмірсутектердің қоспасы) петролейнді эфир (40-70 °C), бензин (70-120°C) және лигроин (120-180°C) бөліп алуға болады. Петролейн эфирінің құрамына жеңіл қайнайтын көмірсутектер пентан және гексан кіреді.Петролейн эфирі - майлар мен шайырларды өте жақсы ерітеді.Бензиннің құрамында пентаннан деканға дейін тармақталмаған құрылысты шектеулі көмірсутектер, циклоалкандар (циклопентан және циклогексан) және бензол болады. Бензин ұшақ пен көліктердің двигетельдері үшін жанармай ретінде қолданылады. Шикі мұнай мынадай фракциялардан тұрады (1 кесте).
1 кесте
Құрамына байланысты жеңіл және ауыр мұнай деп бөледі.Жеңіл мұнайдың құрамында аз мөлшерде май фракциясы болады,бірақ ол өте сирек кездеседі. Жеңіл мұнайда әдетте бензин,нафталар мен керосин, ал ауыр мұнайда газойль мен мазут көп болады. Бензин мөлшері шамамен 20-30% болатын мұнай көп кездеседі. Мұнайдан ашық түсті өнімдерді бөліп алғаннан кейін қара түсті тұтқыр да қоймалжың сұйықтық - мазут қалады.Әртүрлі кен орындарындағы мұнай құрамдарының бір-бірінен біршама айырмашылығы болады, сәйкесінше олардың фракциялық құрамы да әртүрлі, демек, бензин, керосин, дизель және май дистилляттарының да мөлшері әртүрлі. Жағар май алу үшін мазутты әрі қарай вакуумда айдайды. Мазут фракциясы қайнау температурасы бойынша емес, тұтқырлығы бойынша ерекшеленеді. Тұтқырлағының арту реті бойынша мазуттың мынадай дистилляттарын алады: соляр, трансформатор, ұршық, машина, автол, цилиндр майлары. Айырған соң алынатын мазут қалдығын гудрон деп атайды. Шикі мұнайдың түрлі сұрыптарында болатын фракциялардың саны мен қатынасы әртүрлі.Ашық түсті фракциялар мөлшері 30-50 масс. % құрайды.Мұнайға сипаттама беру мен оған кіретін компоненттерді жіктеу, сонымен қатар айдаудың процесінің болашағын болжау үшін мұнайдың фракциялық құрамын білу жеткіліксіз. Осы міндетті шешу үшін мұнайдың құрылымдық-топтық құрамын анықтайды. Құрылымдық-топтық талдау осы фракцияға жататып заттардың құрамы туралы түсінік береді, сондай-ақ мұнай көмірсутектері кластарының арендердің, циклоалкандардың және алкандардың құрамын анықтауға мүмкіндік береді.Топтық құрамы мынадай көмірсутектерден тұрады:
- парафинді (метанды) көмірсутектер (алкандар);
- нафтен көмірсутектері (циклоалкандар);
- ароматты көмірсутектер (арендер);
- гибридті көмірсутектер (парафин-нафтен-ароматты).
Шикі мұнайда көмірсутектер әртүрлі қатынаста болады, сондықтан мұнайда әртүрлі және парафин көмірсутектерінен тұратынпарафиндіден құрамында негізінен циклопарафинді көмірсутектер болатын нафтенді немесе асфальтендіге дейін өзгереді. Мұнайдың көптеген аралық немесе аралас типтері болады. Шикі мұнайда құрамы мен құрылысы бойынша табиғи газдарға сәйкес келетін еріген газдардың біршама мөлшері болады және жеңіл парафинді көмірсутектерден тұрады. Парафинді мұнайда нафтенді немесе асфальтенді мұнайға қарағанда бензин мөлшері көп, күкірт аз болады ол жағар май мен парафиндер алуда басты шикізат болып табылады. Қазақстанда парафинді мұнайға Маңғыстау (Узень, Жетібай) мұнайы жатады. Шикі мұнайдың нафтенді түрінде бензин мөлшері аз, бірақ күкірт пен мазут, сондай-ақ асфальт көп болады.

1.4 Мұнайдың негізгі технологиялық сипаттамалары

Мұнайдың және мұнай өнімдерінің тауар ретіндегі сапасы әртүрлі технологиялық параметрлермен сипатталады және бұл көрсеткіштер өте әралуан. Фракциялық және химиялық құрамының басқа негізгі көрсеткіштері:
- тығыздығы;
- молекулалық массасы;
- тұтқырлығы;
- температуралық сипаттамалары (тұтану, лаулау, өздігінен лаулау, кату температурасы және басқалары).
Көптеген сипаттамалары зертханалық бақылау және технологиялық процестерді реттеу үшін қолданылады, сонымен бірге мұнай көрсеткіштерінің мәндері мұнай зауыттарындағы аппараттарды есептеу үшін қажет. Мұнайдың техникалық сипаттамаларының біразы олардың жіктеуде пайдаланылады. Осындай көрсеткіштер шамаларын анықтаудың стандартты әдістері, сонымен бірге олардың есептеуге мүмкіндік беретін жартылай эмпирикалык әдістер болады.
Тығыздығы. Мұнай өнімдерін тиеу, тасымалдау, сақтау және тұтыну процестеріне әсер ететін негізгі сипаттамаларының бірі.Тығыздық мәні бойынша оның сапасын және бағасын айтуға болады.Мұнай өнеркәсібінің дамуының алғашқы кезеңінде шикі мұнайдың сапа көрсеткішін тек тығыздығы арқылы анықтаған. Әдетте,мұнайдың экологиялық жасы үлкен болса, оның орналасу тереңдігі үлкен, тығыздығы аз болады.Мұнай фракциясының тығыздығы оның химиялық және фракциялық құрамына байланысты.Құрамында арендер көп болатын мұнай фракциясына қарағанда парафинді мұнайдан алынған фракцияның тығыздығы аз болады.Мұнайдың қайнау температурасы жоғарлаған сайын және онда ароматты көмірсутектер қатарының болуымен тығыздығы жоғарлайды. Бұған бензин фракциясындағы көмірсутектер мөлшерін анықтаудың өлшемдік тәсілі негізделген. Берілген температурада тығыздықты анықтау-мұнай құрамын анықтау процесіндегі кең таралған әдістердің бірі. Бірақ әдетте, көмірсутектердің молекулалық массасының жоғарлауымен және парафиндерден олефиндерге, нафтендер мен ароматты қатардың көмірсутектеріне ауысқанда тығыздықтың артатынын есте ұстаған жөн.Мұнай фракциясының тығыздығы қысымға да байланысты.Көбінесе мұнай фракциясы қоспаларының тығыздығын, әсіресе араластырылатын өнімдердің тығыздығы өзгеше болса, бұл ереже әрдайым сақталмаса да аддитивті шама ретінде табады.Жеке қосылыстың тазалығын бағалаудың жеткілікті критериі тығыздық болып табылады. Көмірсутектердің күрделі қоспасынан тұратын мұнай фракциясы үшін ол тек қана құрамындағы молекулалар шамасы мен типінің көрсеткіштерінің бірі болады (2 кесте).
2 кесте
Көптеген мұнай үшін тығыздық 0,80-нен 0,90-ға дейін болады.Тұтқырлығы жоғары шайырлы мұнайдың тығыздығы бірге жуық.Мұнай тығыздығының шамасына ондағы еріген газдардың болуы,мұнайдың фракциялық құрамы және шайырлы заттардың мөлшері зор әсерін тигізеді. Келесі фракцияның тығыздығы жаймен жоғарлайды. Мұнайдың фракцияларының тығыздығы сонымен бірге химиялық құрамына да байланысты. Көміртек атомдарының сандары бірдей орташа фракция көмірсутектері үшін әртүрлі өкілдер үшін тығыздығы артады. Бензин фракциясы үшін бензол және оның гомологтарының мөлшерінің өсуімен тығыздығы да артады. Мұнай және мұнай өнімдерінің тығыздығын білу олардың мөлшерін массалық үлеспен белгілеуге байланысты әртүрлі есептеулер үшін қажет. Кейбір мұнай өнімдері үшін тығыздық әртүрлі есептеулер жүргізгенде сапа көрсеткіші қолданылады.Мұнай өңдеуге мұнай өнімдерінің физика-химиялық қасиеттерін анықтауда салыстырмалы немесе меншікті тығыздық қолданылады
Тұтқырлық. Сыртқы күштердің әсерінен бөлшектерінің орын ауыстыруына қарсы тұратын сұйықтардың қасиеті - тұтқырлық немесе іштей үйкелу деп аталады. Мұнай өнімдерінің тұтқырлығы двигательдерді, машиналар мен механизмдерді пайдалану кезінде сұйықтықтар мен газдардың қозғалуын анықтайды, оны тасымалдауда энергия шығынына зор әсер етеді және т. с. с.
Басқа да сипаттамалары тәрізді тұтқырлық химиялық құрамына байланысты және жоғарлаған сайын тұтқырлығы артатын молекула аралық әсерлесу күштерімен анықталады. Жағар майлардың двигательдердің істен шығуын болдырмау қабілеті тұтқырлыққа байланысты. Тұтқырлыкты динамикалық (n), кинематикалық (ν) және шартты (шт) деп бөледі. Көбінесе мұнай жайлайтын майларының негізгі физика-механикалық сипаттамасы болып табылатын кинематикалық тұтқырлық қолданылады.
Кинематикалық тұтқырлық - бір-бірінен 1 см қашықта орналасқан көлемі 1 см2 сұйықтықтың екі қабатының күші және сұйықтық тығыздығының бірлігіне қатысты 1дин күштің әсерінен бір-біріне 1смс жылдамдықпен ауысатын кедергі күші. Басқаша айтқанда кинематикалық тұтқырлық - мұнай өнімінің динамикалық тұтқырлығының оның тығыздығына қатынасы:
ν=μρ.
Мұндағы, μ-динамикалық тұтқырлық, кг(м,сек.).
Кинематикалық тұтқырлықтың өлшем бірлігі стокс (Ст)=1см2сек немесе сантистокс (сСт) =1 мм2сек, 10-2 ст сәйкес келеді. Тез жүретін дизель двигательдерінің отынының МЕСТ-да кинематикалық тұтқырлық 20°С-да мөлшерленеді және қысқы сұрыптары үшін 2-3 сСт, ал жазғы сұрыптары үшін 3-6 сСт күрсйды. Майлайтын материалдар үшін тұтқырлық майдың двигательде қолданылуына болатындығын сипаттайтын маңызды көрсеткіштердің бірі. Бұл өз кезегінде әртүрлі температурада, жылдамдықта, жүктемеде сұйықтоқтың үйкелуін қамтамасыз етумен байланысты. Температураға байланысты тұтқырлықтың өзгеруін сипаттайтын көрсеткіш 50°C температурадағы кинематикалық тұтқырлықтың 100°С-дағы кинематикалық тұтқырлығына қатынасы болып табылады. Кинематикалық тұтқырлық шамасы көптеген майлардың индексіне кіреді.Әртүрлі кен орындарындағы мұнай тұтқырлығы 20°С-да 2-ден 300сСт аралығында өзгеріп отырады. Бірақ көптеген мұнайдың тұтқырлығы орташа есеппен 40-60 сСт-дан сирек асады. Температураны жоғарлатқанда фракция тұтқырлығы төмендейді, бірақ бұл өзгеру бір жақты болмайды да, өзіне тән сипатқа ие. Динамикалық және кинематикалық тұтқырлықты анықтау калибрлі капиллярлармен жабдықталған арнайы конструкциялы шыны вискозиметрлерде жүргізіледі. Көптеген мұнай өнімдері үшін металдан жасалған вискозиметрлерде анықталатын шартты тұтқырлық белгіленеді. Мұнай өнімдерін практика жүзінде сипаттау үшін шартты тұтқырлық мәнін қолданады. Шартты тұтқырлық - сынау температурасында вискозиметрден 200 мл зерттелетін мұнай өнімінің ағуының 20 °С-да 200 мл дистилденген су ағу уақытына қатынасы.Шартты тұтқырлық - салыстырмалы шама (яғни өлшемсіз) және шартты градуспен өлшенеді. Шартты градуста тұтқырлықты анықтау дәлдігі әдетте жеткіліксіз.
Технологиялық есептеулер үшін әртүрлі эипирикалық формулалар қолданылады, олардың бірі Вальтер формуласы:

lglg(νt+0,6)=A-B lgT

Мұндағы, А және В ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.