Мұнай құрамынан шайырлы асфальтты заттарды анықтау әдістерін зерттеп талдау

Жоспар

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3

1 Асфальтендер мен шайырлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4

2 Асфальтендер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..11
2.1 Асфальтендердің физикалық қасиеттері, химиялық құрамы ... ... ... ... ... ... ..11
2.2 Табиғи және жасанды асфальт ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...12
2.3 Асфальттың шығу тарихы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..13
2.4 Асфальтсыздандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 14

3 Шайырлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 15
3.1 Шайыр туралы жалпы түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...15
3.2 Шайырлардың сыртқы түрі мен ерекшелігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
3.3 Шайырлардың химиялық құрамы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16

4 Асфальтты . шайырлы заттармен күресудің өзекті проблемалары ... ... ... ... 18
5 Эксперименталды бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...19
5.1 Әдістемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
5.2 Жұмыстың жасалу барысы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 22

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 23

Пайдаланылған әдебиеттер көзі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24

Кіріспе

Курстық жұмыстың өзектілігі.
Мұнайдың жоғары молекулалық қосылыстарын физикалық және физикалық – химиялық әдістерімен қарқынды зерттегеніне қарамастан, соңғы кезге дейін асфальтті – шайырлы заттардың құрылысы жөніндегі мәселе әлі ашылған жоқ. Асфальтті – шайырлы және парафинді заттарды азайту өзекті мәселесі мұнай өнімдерін отын қорларында және мұнай базаларында ұзақ уақыт сақтағандықтан пайда болады. Нәтижесінде тотығу полимеризациясы мен конденсациясынан резервуарлардың қабырғалары мен түбінде асфальтті – шайырлы заттардың жинала бастайды. Олармен күресу айтарлықтай материалдық және күштік шығынға алып келеді.

Курстық жұмыстың мақсаты.
Мұнай құрамынан шайырлы асфальтты заттарды анықтау әдістерін зерттеп талдау.

Курстық жұмыстың міндеттері.
Қойылған мақсатқа жету үшін келесі міндеттер қойылды:
1 Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамын зерттеу;
2 Құрамындағы асфальтендердің қасиеттерін зерттеу;
3 Асфальтсыздандыру процесін меңгеру;
4 Асфальтсыздандырудың экспериментальді әдістемесін зерттеу.

Тірек сөздер: Асфальтендер, асфальтсыздандыру, битум, вулканизациялық агент, гипергенез, гидрогенолиз, дипольді әрекеттестік, карбендер, криоскопия, мицелла, осмометрия, спектроскопия, пиридин, шайырлар, эбулископиялық,

Қысқартылған сөздер:
ПЦНҚ – Полициклонафтенді қосылыстар
МЦАҚ – Моноциклонды ароматты қосылыстар
БЦАҚ – Бициклоароматты қосылыстар
ТШ – Толуолды шайырлар
СТШ – Спирттік толуолды шайырлар
А – Асфальтендер
ЭПР – электронды парамагнитті резонанс
ЯМР – ядролы магнитті резонанс

Курстық жұмыс: 5 бөлімнен, 2 суреттен, 24 беттен, 20 пайдаланылған әдебиет көзінен тұрады.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1 Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Изд. 2. М.: «Химия» 2001. – 568 бет.
2 Технология переработки нефти. 1 бөлім: Первичная перепаботка нефти./ Под ред. О. Ф. Глаголевой және В. М. Капустина. М.: «Химия, Колосс» 2005. – 400 бет.
3 Смирнов А. С. Технология углеводородных газов. М.: «Гостоптехиздат» 1946. – 544 бет.
4 Каминский Э. Ф., Хавкин В. А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. М.: «Техника» 2001. – 384 бет.
5 Вержичинская Е. В., Дегуров Н. Г., Синицин С. А. Химия и технология нефти и газа. М.: «Форум» : Инфра-М, 2007. –400 бет.
6 Гуреевич И. Л. Технология переработки нефти и газа. М.: « Химия» 1972. 368 бет.
7 Мановян А.К Технология первичной переработки нефти и природного газа – М. «Химия» 2001.- 568 бет.
8 Ахметов С.А Технология глубокой переработки нефти и газа.- Уфа: Гилем, 2002. – 672 бет.
9 Глаголева О.Ф, Капустин В.М, Чернышева Е.А Технология переработки нефти.- М.: «Химия» 2005.- 400 бет.
10 Скобло А.И, Молоканов Ю.К, Владимиров А.И, Щелкунов В.А Процессы и аппараты нефтепереработки и нефтехими. – М.: «Химия» 2000 - 677 бет.
11 Сафиева Р.З Физикохимия нефти.Физико – химические основы переработки нефти.- М.: «Химия» 1998. - 448 бет.
12 Фукс Г.И Вязкость и пластичность нефтепродуктов. –М. Ижевск 2003. -328 бет.
13 Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: «Химия» 19767 – 400 бет.
14 Данилов А.М. Введение в химмотологию. – М.: «Техника» 2003.- 464 бет.
15 Сюняев З.И Нефтяной углерод. – М.: «Химия» 1980. - 272 бет.
16 Позднышев Г.Н. Стабилизация и разрушение нефтяных эмульсий. – M.: Недра, 1992. -223 бет.
17 Рябов В.Д. Химия нефти и газа. – М.: «Химия» 1976 – 720 бет.
18 Эрих В.И. Химия нефти и газа. М.: –Л. «Химия» 1967.- 220 бет.
19 Омаралиев Т.О Мұнай мен газ өңдеу химиясы және технологиясы. Құрылымды өзгертпей өңдеу процестері 1 бөлім. – Алматы.: «Білім» 2001. – 450 бет.
20 Антониади Д.Г Научные основы разработки нефтяных месторождений термическими методами.- М.: «Недра» 19957 – 314 бет.

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 23 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

1. Асфальтендер мен
шайырлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... .4

2
Асфальтендер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...11
2.1 Асфальтендердің физикалық қасиеттері, химиялық
құрамы ... ... ... ... ... ... ..11
2.2 Табиғи және жасанды
асфальт ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..12
2.3 Асфальттың шығу
тарихы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... 13
2.4
Асфальтсыздандыру ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... .14

3
Шайырлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
3.1 Шайыр туралы жалпы
түсінік ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ..15
3.2 Шайырлардың сыртқы түрі мен
ерекшелігі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... 16
3.3 Шайырлардың химиялық
құрамы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .1
6

4 Асфальтты – шайырлы заттармен күресудің өзекті проблемалары
... ... ... ... 18

5 Эксперименталды
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 19
5.1
Әдістемесі ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...20
5.2 Жұмыстың жасалу
барысы ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ..22

Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 23

Пайдаланылған әдебиеттер
көзі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... .24

Кіріспе

Курстық жұмыстың өзектілігі.
Мұнайдың жоғары молекулалық қосылыстарын физикалық және физикалық –
химиялық әдістерімен қарқынды зерттегеніне қарамастан, соңғы кезге дейін
асфальтті – шайырлы заттардың құрылысы жөніндегі мәселе әлі ашылған жоқ.
Асфальтті – шайырлы және парафинді заттарды азайту өзекті мәселесі мұнай
өнімдерін отын қорларында және мұнай базаларында ұзақ уақыт сақтағандықтан
пайда болады. Нәтижесінде тотығу полимеризациясы мен конденсациясынан
резервуарлардың қабырғалары мен түбінде асфальтті – шайырлы заттардың
жинала бастайды. Олармен күресу айтарлықтай материалдық және күштік
шығынға алып келеді.

Курстық жұмыстың мақсаты.
Мұнай құрамынан шайырлы асфальтты заттарды анықтау әдістерін зерттеп
талдау.

Курстық жұмыстың міндеттері.
Қойылған мақсатқа жету үшін келесі міндеттер қойылды:
1 Мұнай және мұнай өнімдерінің құрамын зерттеу;
2 Құрамындағы асфальтендердің қасиеттерін зерттеу;
3 Асфальтсыздандыру процесін меңгеру;
4 Асфальтсыздандырудың экспериментальді әдістемесін зерттеу.

Тірек сөздер: Асфальтендер, асфальтсыздандыру, битум, вулканизациялық
агент, гипергенез, гидрогенолиз, дипольді әрекеттестік, карбендер,
криоскопия, мицелла, осмометрия, спектроскопия, пиридин, шайырлар,
эбулископиялық,

Қысқартылған сөздер:
ПЦНҚ – Полициклонафтенді қосылыстар
МЦАҚ – Моноциклонды ароматты қосылыстар
БЦАҚ – Бициклоароматты қосылыстар
ТШ – Толуолды шайырлар
СТШ – Спирттік толуолды шайырлар
А – Асфальтендер
ЭПР – электронды парамагнитті резонанс
ЯМР – ядролы магнитті резонанс

Курстық жұмыс: 5 бөлімнен, 2 суреттен, 24 беттен, 20 пайдаланылған
әдебиет көзінен тұрады.

1 Асфальтендер мен шайырлар

Асфальтендер, мұнайлы шайырлар және мұнайлы майлар арасында генетикалық
байланыс бар. Майдан шайырға және асфальтенге ауысқанда конденсирленген
циклдардың, гетероциклдардың саны көбееді, Н:С қатынасы төмендейді.
Асфальтендердің термополиконденсациясы алдымен карбендердің, кейін
карбоидтар мен кокстың түзуіне алып келеді. Шайырдың термополиконденсациясы
немесе гудронның висбрекингі кезінде дегидрлену, дегидроциклдену,
деалкилдену жүреді, осының салдарынан жоғары ароматты екіншілік
асфальтендер түзіледі. Жұмсақ гидрогенолиз шартымен асфальтендер шайырлы
және май тәрізді заттарға айналады.
Асфальттар мен шайырлар мұнай микроэлементтерінің негізгі бөлігінен
құралған , сондай - ақ құрамында металдар да кездеседі. Улы емес және аз
улы металдардың ішінен Si, Fe, Al, Mn, Ca, Mg, P-ды атап кетуге болады.
Басқа микроэлементтер де V, Ni , Co, Pb, Cu, As, Hg жатады. Жоғары
концентрацияда биоценозге улы әсерін тигізуі мүмкін.
Асфальтті – шайырлы компоненттердің жер қыртысының экосжүйесіне зиянды
экологиялық әсері химиялық улылықта емес, жер қыртысының сулы физикалық
қасиеттерінің мәні өзгеруінде. Егер мұнай жоғары жағына өтсе, оның
асфальтті шайырлы компоненттері, негізінен жоғары бөлікке, горизонтқа тығыз
сіңіріледі. Сонымен қатар, жер қыртысының бос кеңістікті жерлері
төмендейді.
Асфальтті – шайырлы компоненттер гидрофобты. Олар өсімдіктердің
тамырларын қаптап, бүркеп, оларға ылғалдың жіберілуін төмендетеді. Соның
әсерінен өсімдіктердің өсуі баяулап, төмендейді. Бұл заттардың
микроорганизмдерге қол жеткізуі қиын, олардың метоболизм процессі асықпай,
жай өтеді, кейбір кезде 10 жылға дейін жүзеге асырылады. Мұнайдың жер
қыртысындағы тотықтырушы дегидротациясында ластаушы заттардың механикалық
тазарылуы жүреді. Сондай –ақ асфальтті – шайырлы заттардың көмірсутектердің
айырылуы және шығуы жылдам жүреді.
Асфальтті – шайырлы заттар күрделі көп компонентті, тек қана
полидисперсті молекулалық массасы бойынша жоғары молекулалық көмірсутектер
мен гетероқосылыстар қоспасы, құрамына көміртек пен сутектен басқа күкірт,
азот, оттегі және металдар: ванадий, никель, темір, молибден және
т.б.кіреді. Ауыр мұнай қалдықтарынан жеке асфальтті шайырлы заттарды бөліп
алу өте қиын. Жаңа заман білімі мен зерттеудің ( n-d-M-әдісі, рентген
құрылыстық, ЭПР – және ЯМР – спектроскопия, Электронды микроскопия,
ерігіштігі және т.б.) физикалық – химиялық әдістерінің мүмкіндігі тек қана
құрылыстың мүмкін болатын сипатын бере алады, конденсирленген нафтенді-
ароматтылардың көлемін бекітіп ,шайыр мен асфальтендердің гипотетикалық
молекулаларының орташа статистикалық модельдерін құра алады.
Сараман кезінде мұнайлы, көмір және кокс химиялық қалдықтардың құрамы
мен құрылысын зерттеуге кеңінен Ричардсонның сольвентті әдісі қолданылады.
Бұл топтық компоненттердің органикалық еріткіштерде әр түрлі ерігіштікке
негізделуі (әлсіз, орташа және күшті). Осы белгі бойынша шартты топтық
компоненттерді бөледі:
─ Төмен молекулалы (әлсіз) еріткіштерде (изооктан, петролейн эфирі)
ериді майлар мен шайырлар (мальтен немесе кокс мальтендерден шайырды
бөліп алады ( селикагельде немесе алюминий оксидінде);
─ Төмен молекулалы С5 – C8 алкандарында ерімейді, бірақ бензол,
толуол, төрт хлорлы көміртекте ериді – асфальтендер ( немесе (- фракциясы);
─ Бензинде, толуолда және төрт хлорлы көміртекте ерімейді, бірақ күкірт-
көміртекте және хинолинде ериді -карбендер (немесе (2 –фракциясы);
─ Ешқандай еріткіште ерімейді -карбоидтар (немесе (1 –фракциясы).
─ Шайырлар мен асфальтендер айтарлықтай маңызды роль атқарады, оларды
көбіне кокс түзуші компоненттер деп атайды және ауыр мұнай қалдықтарын
өңдеген кезде технологиялық қиындықтар туғызады.
Шайырлар мен асфальтендер жоғарғы молекулалы көмірсутекті емес мұнай
өнімі.
Шайырлар тұтқыр, мазь тәрәздес зат, асфальтендер – қатты, ерімейтін
төменгі молекулалы көмірсутектер. Шайыр асфальтен құрамына қарай мұнай:
─ Шайыры аз ( 1-2-ден 10 % дейін шайыр мен асфальтенге ие.
─ Шайырлы (10-20 %)
─ Жоғарғы шайырлы ( 23-40 %) болып 3-ке бөлінеді.
Шайыр мен асфальтендер мұнай микроэлементтерінің негізгі бөлігін,
соның ішінде барлық металдардан тұрады. Уытты емес және уытты металдар
ішінен Si, Fe, Al, Mn,Ca, Mg, P бөлуге болады. Басқа микроэлементтер: V,
Ni, Co, Pb, Cu, U, As, Hg, Mg жоғарғы концентрация жағдайында биоценозға
уытты әсер етуі мүмкін. Топырақ экожүйесіне шайырлы-асфальтен
компоненттерінің зиянды экологиялық әсері химиялық уыттылыққа емес,
топырақтың су-физикалық ерекшеліктерінің түпкілікті өзгеруіне байланысты.
Егер мұнай жоғарыға қарай атқылайтын болса, оның шайырлы – асфальтенді
компоненттері жоғары, әсіресе кейде оны қатыра отырып, гумустық көкжиекте
сіңіріледі. Сонымен қатар, топырақтың булық аумақтығы азаяды.
Шайырлы – асфальтенді компоненттер гидрофобты. Өсімдіктер тамырына
ылғалдық келуін тездетеді, нәтижесінде өсімдік өледі. Бұлар
микроорганизмдерге аз жетімді, олардың митоболизм үрдісі өте жай кейде,
ондаған жылдар бойы жүреді. Топырағы мұнайдық тотығу деградациясы кезінде
шайыр – асфальтен заттардың жиналуы жүреді. УФ фракциясы компоненттерінің
бұзылуы мен шығарылуы тез жүреді.
Ф. Г. Унгердің теориясына сай шайырлар мен асфальтендердің келесідей
ерекшеліктері бар:
─ Асфальтті – шайырлы заттардың қатысында химиялық және
физика–химиялық процесстер ұжымдық сипатта болады. Асфальтендер жеке
компонент емес, олар ассоциативті комбинацияны құрады және ортасында
тұрақты бос радикалдар локализденген;
─ Шайырлар диамагнитті молекулалардан құралған, оның бөлшегі қозған
─ триплетті күй – жағдайға ауысуға қабілеті бар немесе гомолизге
ұшырауы мүмкін;
─ Асфальтті – шайырлы заттардың қасиеттері элементтік құраммен емес,
компоненттердің молекула аралық әрекетінің дәрежесімен анықталады.
Әдетте трансформаторлы дистиляттарды тазалау үрдісінде асфальтті-
шайырлы заттардың көп бөлігі жойылады. Соңғы құрам дайын трансформаторлық
майда, ереже бойынша 1,0-2,5%-тен аспайды. Мұндай салыстырмалы жоғары емес
концентрацияға қарамастан, бұл типтегі қоспалардың кейбіреуі
трансформаторлық майлардың эксплуатациялық ерекшеліктеріне әсер етеді.
Асфальтті – шайырлы қоспа трасформаторлық майға тән түс береді. Олардың
кейбіреулері тежелген әрекетке ие, ал кейбіреулері керісінше, антиоқышқыл
және шайырдың тотығуы кезінде тұнба құрамына өтеді.
Әдебиеттерде асфальтті-шайырлы заттардың келесі топтамасы көрсетілген:
─ Бейтарап шайырлар-сұйық және жартылай сұйық қоюлыққа ие мұнай
фракциясы мен петролейн эфирінде еритін қосылыстар;
─Асфальтендер – тығыздығы 1-ден жоғары, бензол қатары қосылыстарымен
күкірт көміртек, хлороформ, бензол қатары қосылыстары мен бензолда
еритін,бірақ петролейн эфирінде ерімейтін қатты заттар;
1. Карбендер-пиридин мен күкірткөміртекте біртіндеп еритін бейтарап
шайырдан ерекшеленеді.
2. Асфальтогенді қышқылдар мен олардың ангидридтері спиртте
ерігіштігімен және петролейн эфирінде ерімейтін қатты заттар.
Асфальтен мен бейтарап шайырлар қышқылқұрамды полициклдіқ қосылыстар
түзеді. Спецификалық реакциялар шайыр құрамынан азот пен күкірт, ароматты
ядроны анықтауға мүмкіндік берді, ол негізде оларды бейтарап полициклдік
гетероқосылыстарға жатқызады.
Соңғы 10-15 жылда физикалық – химиялық талдаудың кешенді әдістерін
қолдану арқасында гудрондар мен битумдар құрамына енетін заттардың химиялық
принциптері жөніндегі түсінікті қалыптастыру кеңейтуге мүмкіндік ашылды.
Талдау әдістерінің хроматографиялық және хроматомасс-спектроскопиялық
бірігу бойынша мұнайдың газды бөлігіне енетін құрылымы бойынша көміртек
қаңқасының көмірсутекпен мұнайдың ауыр қалдықтарынан (550°) бөлінген
көмірсутек бөлінді. Бұл н-алкандар мен 30-дан 40-45 дейінгі көміртектер
саны бар изоалкандар және стерана типті полициклдік қосылыстар
(тетрациклдік) мен гопан (пентациклдік) бірігулер. Полициклдік қоспалар
полициклонафтендерге бай болуы мүмкін немесе бір немесе екі ароматты
сақинадан тұруы мүмкін. Мұндай көміртектердің молекулаларында полициклдік
бөлік метилді орынбасушы мен бір ұзын, алкильді орынбасушыға (С4-С12) ие.
Талдау нәтижелері көрсеткендей Н- және изоалкандардан басқа молекуланың
ауыр мұнай қалдықтары қатарына енетін барлық компоненттері бірлік принципі
бойынша құралған. Көмірсутектер сияқты молекулалар гибридті қосылыстар
түзеді. Ондай молекулалың негізгісі 4-6 сақинадан тұратын полициклдік ядро.
Бұл полициклдік жүйе бірнеше метилдік және 1 ұзын (С3–С12) алкильді
орынауыстырушыға ие болуы мүмкін.Молекуланың циклдік бөлігіне күкірт пен
азот, оттегілік функционалды топқа ие сақиналар енуі мүмкін.
Молекула құрылымындағы айырмашылықтар компонент түрі мен мұнай
ерекшелігіне байланысты метилді орынауыстырғыштар, ароматты
(гетероароматты) циклдар қатарына байланысты.
Интегралды құрылымдық талдау әдісіне есептелген нақты ауыр мұнай
қалдықтарының молекулаларының компоненттерінің орта статистикалық
құрылымдық формулалары төменде келтірілген:

Полициклонафтенді қосылыстар (ПЦНҚ)

Моноциклонды ароматты қосылыстар (МЦАҚ)

Бициклоароматты қосылыстар (БЦАҚ)

Толуолды шайырлар (ТШ)

Спирттік толуолды шайырлар (СТШ)

Асфальтендер (А)

Молекулалардың ассоциацияға бейілділігі әсіресе оттегі құрамды
функционалды топтардың ароматты деңгейі мен гетероатом санынан өсімімен
ұлғаяды. Сондытан мұнайдағы ауыр қалдықтардағы полициклнафтенді қосылыстар
(ПЦНҚ) мен моноциклароматты қосылыстар (МЦАҚ) негізгі молекулалық деңгейде
орналасады және 2 молекуладан небары 15-20% ассоциат тудырады.
Ассоцирленген молекула үлестері БЦАҚ одан көбірек.
Ассоциаттарға әртүрлі типтегі молекулалар енуі мүмкін ассоциация
энергиясы жеткілікті жоғары және нафталиндегі молекулалық массаның
криоскопиялық анықтамасы кезінде молекулалардың бір бөлігі
ассоцирленген,сондықтан бұл фракцияның молекула массасы 400-600 а.е.м.
дейін ауытқиды.
Шайырдың сипатты белгісі молекуладағы гетереатомдардың міндетті болуы.
Шайырдағы күкірт пен азот атомдары тиофенн, пиролл немесе пиридин типті
ароматты құрылымдық циклдік бірліктерге енсе, онда молекулалық ароматты
циклдерінің бөлігі гетероароматты болады.Шайыр молекулалары 2 конденсирлі
ароматты (гетероароматты) сақинадан тұрады.

мұндағы La – қабат диаметрі;
Lc – почка қалындығы;
La – қабат арасындағы алшақтық.

Сурет 1. Асфальтен бөлігінің құрылысы

Спиртотолуолды шайырлар өз кезегінде периферлі оттек құрамды топтарымен
ерекшеленеді. Оттек құрамының арқасында спиртотолуолды шайырлар
ассоцияцияға өте бейім. Шайырдан металмен қатар кешенді пайда болуға енетін
қосылыстар бөліп шығарылды.
Асфальтендер басқа компоненттерден мына жағдайлармен ерекшеленеді,
олардың молекулалары 3 ароматты немесе гетероароматты сақиналарға ие.
Осыған байланысты асфальтен молекулалары тегіс алшақтық құрылымға ие. Б-
электронды бұлттар мен молекуланың гетероароматтардың молекулаларының
полярлы топтардың есебінен асфальтендер тегіс молекулалардың пармиль пачка
түріндегі ассоциатын тудырады.
Рентгеноқұрылымдық талдаумен 4-5 параллель остен тұратын, бұл
тегістікке перпендикуляр орналасқан түзілу пайда болады. (1 сурет). Қабат
диаметрі (La) мен почка қалыңдығы (Lc) 0,65-0,37км. Мұндай псевдосферлі
бөлік коллоидті көлемнің ауыр фазасын құрады.
Гудрондар мен битумдарда орналаса отырып, асфальтендер химиялық аз
белсенді және термикалық тұрақты. Асфальтендер 180-2800 кезінде ауа
оттегінің гудрондарының тотығуы кезінде жеңіл пайда болады. Бұл жағдайда
майлардың және шайырлардың тотығу дегидрленуі болады. Тотыту дегирленуі
сақина, конденсирленген ароматты және циклдік жүйе бір ароматты сақинаға
ұлғаяды:

Егер ароматты циклдер саны 3-ке жетсе, онда молекулалар асфальтен
бөліктерін тудыра отырып, пачкіге жиналады. Майлар мен шайырлардан
сольватты қауыз одан арғы тотығудан қорғайды және асфальтендер тотығуының
соңғы өнімі ретінде жиналады. Тотыққан гудрондағы асфальтендер санының
ұлғаюы оның тұтқырлығын жоғарлатып, біртіндеп битумға өтеді.
Фракциядағы қарастырылған асфальтендер типінен басқа төменгі
молекулалар массаға ие басқа заттар кездеседі. Бұл заттар молекулада 3
ароматты сақиналарға ие болмайды, бірақ полярлы топтар, мысалы:
асфальтогенді қышқылдар құрамының жоғарлауымен сипатталады. Олар оның
тұрақтылығына әсер етеді.
Мұнайдан бөлінген асфальтогендер салыстырмалы жоғарғы реакциялық
ерекшелікке ие болады. Олар жеңіл тотығады, галогенденеді,
харометильденеді, фосфор хлоридімен (III) реакцияға түседі; формальдегидпен
конденсирленеді; шайыр мен майға дейін гидрленеді және тағы басқа.
Аталмыш реакция негізінде асфальтендерден сіңіргіштер ионалмасқыш
заттарды және басқа өнімдерді алуға болады, бірақ асфальтендердің бұл
ерекшеліктері өндірістік қолданысқа түскен жоқ. Орнына ауыр мұнай
қалдықтарының тотығуы жүргендегі асфальтеннің тууы битумды алу мақсатында
көпжақты өндірістік үрдіс болып табылады. Ол өндірілген мұнайдың шамамен 3-
6% қолданады, органикалық химия үшін өндіріске шикізат шығынымен өлшенеді.
Битумдар келесі көрсеткіштер арқылы сипатталады: жұмсарту температурасы,
пенетерация ( стандартты жағдайда ине тығу), морттылық температурасы,
дуктильділік және т.б. Осы көрсеткіштерге байланысты битумды құрылыстық,
кровельдік және арнайы деп бөледі. Олардың барлығы халық шаруашылық
саласында кең қолданысқа ие.
Көптеген мұнай кен орындарында шығару асфальтті – шайырлы және
парафинді бөліп шығаруымен мұнай өнеркәсіптік құрылғылардың бетінде
түзіліп, оның өнімділігі мен эксплуатациясын қиындатады. Ұңғыманың діңі мен
призабойлы аймағында, арматурада түзілетін негативті зардаптар, сонымен
қатар олармен күресу кезінде пайда болатын қиындықтар осы бөлініп
шығатындардың химиялық спецификалық және реологиялық қасиеті мен мұнай
өнеркәсіптік жүйелердің қабат – ұңғыма – жер бетіндегі құрылғы
эксплуатациясымен байланысты. Бұл проблеманың шешіліп жатқанына он жыл
шамасындай болғанымен, қазіргі таңда актуальді болып қала береді.

2 Асфальтендердің физикалық қасиеттері, химиялық құрамы

Асфальтендер – күрең қоңыр немесе кара түске ие қатты, аморфты заттар.
Қыздырғанда ерімейді, керісінше 300°С температурада пластикалық жағдайға
өтеді, өте жоғарғы температурада газ тәрізді және сұйық заттар және қатты
қалдық – кокс пайда болуымен байланысты. Асфальтендер тығыздығы бірліктен
жоғары.
Асфальтендер мұнайдың жоғары комплексті компоненті. Қатты, сынғыш қара
немесе қою қара түсті заттар; инертті атмосферада 200-300°С пластикалық
күйге ауысқанда жұмсарады; тығыздығы шамамен 1,1 гсм3 ; орташа сандық
молекулалық массасы 1000-5000, полидисперстік индексі 1,2-3,5. Бензолда,
CS2, CHC13, СС14 ериді, ал парафинді көмірсутектерде, спирттерде, эфирде,
ацетонда ерімейді.
Асфальтендер ассоциацияға бейім, сондықтан анықтау әдісіне байланысты
молекулалық массасы бірнешеге өзгеруі мүмкін (2000-нан – 140 000 а.е.м.).
Қазіргі уақытта молекулалық массаны анықтаудың жалпы қабылданған
әдістерімен асфальтендер нафталиндегі криоскопия немесе күшті
араластырылған ерітінділердің осмометриясы болып табылады. Бұл әдіспен
анықталған асфальтендердің молекулалық массасы шамамаен 2000 а.е.м.
құрайды.
Асфальтендердің мұнайдың құрамында 1-ден 20%- ға дейін. Элементтік
құрамы (%): С (80-86), Н (7-9), О (2-10), S (0,5-9), N (2 дейін);
микрокөлемде V мен Ni бар (қосындысы 0,01-0,2%), Fe, Ca, Mg, Сu және басқа
да металл комплексті қосылыстардың құрамына кіретін металлдар, мысалы:
металлопорфириндер.
Асфальтендердің молекулаларының құрамына конденсирленген
көмірсутектердің гетероциклді, алициклді фрагменттері кіреді, олар 5-8
циклдан тұрады. Молекулалардың ірі фрагменттері өзара көпірлермен
байланысқан, құрамында метилен топтары мен гетероатомдары бар. Көбіне
циклдағы күшті орынбасушы – үлкен емес көміртек атом саны бар алкил тобы
және функционалды топтар, мысалы: карбонилді, карбоксилді, меркапто топтар.
Асфальтендер құрамында жалпақ молекулалардың өзара арақашықтығы шамамен
0,40 нм болатындай молекула үстілік құрылыс түзетін ассоциацияға бейім.
Молекулалық массаны анықтау әдетте эбулископиялық, яғни жоғары
температурада немесе нитробензолдың төмен концентрациясымен анықтайды.
Олардың шайырлардан айырмашылығы: көп дәрежеде кеңістікті конденсирленген
кристалл тәрізді құрылысты түзеді. Шайырлар мен асфальтендердің маңызды
ерекшеліктері мынандай негізгі көрсеткіштер арқылы байқалады: С:Н қатынасы,
төмен молекулалы алкандардағы ерігіштігімен, молекулалық масса, және
т.б.(кесте).
Асфальтендер экстракцияның гексан мен мұнайдың ауыр қалдықтарының
өнімі. (“Ыстық әдіс” Гольде). Өндірісте мұндай экстракцияны сұйық пропан
немесе бутанмен жүзеге асырады. Мұнай өңдеудегі катализаторлар улы болып
табылатын асфальтеннің құрамындағы V мен Ni мұнай қалдықтарынан моторлы
отын алу мүмкіндігін айтарлықтай шектейді.
Асфальтендер вулканизациялық агент, коррозия және радикалды
реакциялардың ингибиторы, V мен Ni алу үшін шикізат. Гудрон мен битумның
құрамында жол жабудың, гидроизоляциялық материалдар үшін, жамылтқы
(кровельный) бұйымдар үшін және т.б. қолданылады.
Асфальтендер – шайырдың толықтырғыш өнімі ретінде қарастырылады.
Асфальтендердің бір бөлшегі мицелла ретінде болады, конденсирленген
полициклді жоғары молекулалық қосылыстардан тұратын ядро, ал адсорбционды
қабат төмен молекулалы беттік активті қосылыстар түзеді. Асфальтендердің
мицелла ядросы құрылысы бойынша ароматты, ядродан мұнайдың алифаттық
компоненттеріне ауысу жүрген кезде шайыр және нафтен қышқылдарымен бірге
мицелланың солватты қабығын түзеді.
Асфальт (грек. asphaltos — таулы шайыр). Табиғи және жасанды асфальт
деп бөледі.
Табиғи асфальт мұнайдың жеңіл фракцияларының булануынан және
гипергенездің әсерінен тотығу арқылы түзіледі. Алдымен мұнай қою, өте
тұтқыр мальтаға, кейін қатты, жеңіл балқитын асфальтқа өзгереді [1].
Асфальтендер диполь – дипольді әрекеттестікке бейім.
Асфальтті – шайырлы заттар мұнай химиясының қара жәшігі болып
табылады, сондықтан дәстүрлі әдістердің механикалық ауысуы қарапайым
монокомпонентті заттар химиясы үшін жарамды, ал асфальтендер мен шайырлар
үшін әрқашан ақталған емес

2.1 Табиғи және жасанды асфальт

Табиғи асфальт мұнайдан гипергенез әсерінен тұну мен жеңіл
фракциялардың булануы нәтижесінде пайда болады. Алдымен мұнай қою, өте
тұтқыр мальтаға, кейін қатты жеңіл балқығыш асфальтқа айналады. Асфальттың
одан ары қарай өзгеруі әдетте асфальтиттің пайда болуына алып келеді. Кейде
асфальт үлкен мұнай өзендері беткейінде күшті қабат түзеді (мысалы,
Тринидад өзеніндегі асфальт өзені). Асфальт мұнай жыныстарының
Жер беткейіне шығуы немесе тайыз аймақтарында кең таралған. Әдетте
асфальт доломит, әктастардағы және басқа да жыныстардағы жарықшақтарды
толтырады. Оның жыныстардағы (салмағы бойынша) құрамы 2-3-тен 20 %-ке дейін
ауытқиды. Асфальттің ірі кен орындары КСРО-ның Куйбышев және Орынбор
облыстарында, Коми АССР, шетелдерде – Израиль, Канада, Иордания, Франция
және Венесуэланың мұнайлы аймақтарында орналасқан.
Жасанды асфальт – жұқа ұсақталған минералды толықтырғыштарға ие (басты
әктастарға) битум қоспасы (13-60 %) табиғи асфальттан мұнай майларының
үлкен құрамы мен парафиндерге (бірнеше %-ке дейін) иелілігімен
ерекшеленеді.
Асфальтті қолданудың маңызды облысы жол және құрылыс ісі. Әдетте
асфальтті гидроизоляциялық жабдық және т.б ретінде жол беткейлерін,
тротуарларды, құм, грави, асфальтті мастикамен қоспаларда қолданады.
Асфальтті мастика – асфальтобетонның құрамдас бөлігі. Сонымен қатар,
жасанды асфальтті электротехникада изоляционды жабдық ретінде, сондай-ақ
асфальтті лак, желімдер, кровельді төлді дайындау үшін пайдаланады.

2.2 Асфальттың шығу тарихы

Адам баласы танысқан, бірінші мұнай өнімі болып, мұнайды ұзақ уақыт
желдету нәтижесінде алынатын тұтқыр шайырлы зат ретінде асфальт
танылды. Әдебиетке асфальт сөзін бірінші болып Геродот енгізді, ол б.з.д.
460 – 450ж.ж. Истории греко - персидских воин- да персиялық және
месопотамдық асфальтті кен орындарды сипаттаған. Асфальт - асфалес
сөзінің туындысы (берік, мықты, сенімді). Ертедегілер асфальтті таулы шайыр
деп атаған, ал қазір жаңа көз қараспен бұл – табиғи битумның бір түрі.
Б.з.д. 700-500 ж.ж. Вавилонда асфальтті Семирамиданың аспа бағын
(висячий сад) жасаған кезде су өткізбейтін зат ретінде қолданған –
әлемнің жеті кереметінің бірі, сонымен қатар Евфрат өзенінің астында
ұзындығы1 км туннель салу үшін қолданған.
Асфальт сондай – ақ байланыстырушы зат ретінде де қолданылады. Аңызға
айналған Вавилон мұнарасын құрылысы кезінде цементтің орнына жер шайырын
қолданған, яғни асфальтті. Ұлы Қытай бекінісінің ескі орындары б.з.д. 400
ж. табиғи битум қатысында салынған.
Асфальт сонымен қатар қатты қаптағыш заттар үшін де қолданған. Америка
ашылғаннан кейін испандықтар 1532 ж. Перуге енді және олар асфальтпен
қапталған ескі жолдардың бар екенін байқаған. Ежелгі Мысырда
егін сақтайтын қоймалардың едені мен қабырғаларын асфальтпен қаптаған.
Азербайджанда табиғи асфальтті кісі тұратын және басқа да мекемелердің
жалпақ шатырларының қаптамасы үшін қолданған.
Ұлы өркениеттің құлдырауынан кейін құрылыс материалы ретінде табиғи
асфальт көпке дейін қолданыс таппады. Асфальттің жаңа тарихы XIX ғ.
басталады. 1832-1835 ж.ж. Парижде қала көшелері мен тротуарлары асфальтпен
өңдеудің бірінші маңызды жұмыстары орындалды. 1836 – 1840ж.ж. Лондонда,
Филадельфияда, Лионда, Венада және басқа да қалалардың тротуарлары
асфальттенді.
Асфальтпен қапталған қазіргі жаңа заман жолдары 239 – 240 0C мұнайды
айдағандағы бөлінген ауыр қалдықтарын ауамен тотықтыру нәтижесінде алынатын
мұнай битумдарының негізінде дайындалады . Бұл процесс 1896ж өңделіп,
өнеркәсіп қолданысына 1914 ж енгізілді [2].

2.3 Асфальтсыздандыру

Асфальтсыздандыру мұнайдың (мазут, гудрон) қалдық өнімдерін бөліп алу
олардағы жоғарғы молекулалы шайырлы – асфальтен заттарының еріген және
майдаланған өнімдерін бөліп алу. Жеңіл органикалық ерітінділерді
қолданудағы асфальтсыздау кең таралған (сұйық пропен, бутан немесе С5
фракциясы). Асфальтсыздау кезінде бір уақытта 2 процесс жүреді: ірілену
және шайырлы –асфальтендік заттарды тұндыру мен көмірсутектерді шайғындау
үрдістері. Еріткіш молекулалық массасының өсуімен олардың еріткіштік
қабілеті ұлғайып, талғамдығы төмендейді. Үрдісті механикалық радиалды
араластыру нәтижесінде шикізат пен еріткіш арасындағы масса алмасу
жақсаратын колоннаны аппараттар немесе роторлық ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.