Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау
Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Мұнай мен газдың алғашкы тарихынан ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы түсініктеме ... ... ... ... ... ... ... .4
1.2 Мұнай өңдеу өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы проблемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.4 Мұнай және оның қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
1.6 Мұнай өнімдерін асылдандырудың гидрогенизациялық
процестері. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
1.7 Шикізат гетероорганикалық қосылыстарының гидрогенолизінің
негізгі реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.8 Гидротазалау процестерінің негізгі параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ...21
1.9 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру
және гидрокрекингтеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
1.10 Төменгі қысымда жүретін гидрокрекинг процесі ... ... ... ... ... ... ... ..25
1.11 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру және
гидрокрекингтеу процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.1 Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және
термокаталитикалық айналуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .33
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Мұнай мен газдың алғашкы тарихынан ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..4
1.1Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы түсініктеме ... ... ... ... ... ... ... .4
1.2 Мұнай өңдеу өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 5
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы проблемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.4 Мұнай және оның қасиеттері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...8
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10
1.6 Мұнай өнімдерін асылдандырудың гидрогенизациялық
процестері. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .16
1.7 Шикізат гетероорганикалық қосылыстарының гидрогенолизінің
негізгі реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
1.8 Гидротазалау процестерінің негізгі параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ...21
1.9 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру
және гидрокрекингтеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24
1.10 Төменгі қысымда жүретін гидрокрекинг процесі ... ... ... ... ... ... ... ..25
1.11 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру және
гидрокрекингтеу процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..27
2 Тәжірибелік бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..29
2.1 Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және
термокаталитикалық айналуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .32
Қолданылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .33
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау тәжірибе жүзінде анықтау. Бұл көрсеткіш арқылы мұнай өнімдерінің химиялық қасиеттері анықталады. Анықталған мәндер арқылы мұнай сапасын меңгеру болып табылады.
Курстық жұмыстың мақсаты. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау.
Курстық жұмыстың міндеттері.
1. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау туралы жалпы түсінік беру;
2. Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және термокаталитикалық айналуын тәжірибе арқылы анықтау;
Тірек сөздер: бензотиофен, гидротазалау, гидрокрекингтеу, гидрокүкіртсіздендіру, гудрон, кокстеу, катализатор, көлемдік коэффициенті, каустебиолит, кинематикалық тұтқырлық, қысым, меркаптан, мұнай, нафтен, олефин, парафин, пиролиз, пропан, термиялық крекинг, температура, тығыздық, тұтқырлық.
Қысқартылған сөздер.
МДЖ – мұнай дисперсті жүйе;
МЕСТ – мемлекеттік стандарт;
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты;
КС – көмірсутектер;
ОС – октан саны
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, пайдаланылған әдебиеттен және қосымшадан тұрады. Келтірілген бөлімдер бес суреттен, төрт кестеден, 20 падаланылған әдебиеттен құралған.
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау тәжірибе жүзінде анықтау. Бұл көрсеткіш арқылы мұнай өнімдерінің химиялық қасиеттері анықталады. Анықталған мәндер арқылы мұнай сапасын меңгеру болып табылады.
Курстық жұмыстың мақсаты. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау.
Курстық жұмыстың міндеттері.
1. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау туралы жалпы түсінік беру;
2. Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және термокаталитикалық айналуын тәжірибе арқылы анықтау;
Тірек сөздер: бензотиофен, гидротазалау, гидрокрекингтеу, гидрокүкіртсіздендіру, гудрон, кокстеу, катализатор, көлемдік коэффициенті, каустебиолит, кинематикалық тұтқырлық, қысым, меркаптан, мұнай, нафтен, олефин, парафин, пиролиз, пропан, термиялық крекинг, температура, тығыздық, тұтқырлық.
Қысқартылған сөздер.
МДЖ – мұнай дисперсті жүйе;
МЕСТ – мемлекеттік стандарт;
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты;
КС – көмірсутектер;
ОС – октан саны
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, пайдаланылған әдебиеттен және қосымшадан тұрады. Келтірілген бөлімдер бес суреттен, төрт кестеден, 20 падаланылған әдебиеттен құралған.
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.
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.
Жоспар
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Мұнай мен газдың алғашкы
тарихынан ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 4
1.1Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы
түсініктеме ... ... ... ... ... ... ... .4
1.2 Мұнай өңдеу
өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... 5
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы
проблемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.4 Мұнай және оның
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.8
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.6 Мұнай өнімдерін асылдандырудың гидрогенизациялық
процестері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...16
1.7 Шикізат гетероорганикалық қосылыстарының гидрогенолизінің
негізгі
реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 17
1.8 Гидротазалау процестерінің негізгі
параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... 21
1.9 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру
және
гидрокрекингтеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 24
1.10 Төменгі қысымда жүретін гидрокрекинг
процесі ... ... ... ... ... ... ... ..25
1.11 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру және
гидрокрекингтеу
процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.27
2 Тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...29
2.1 Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және
термокаталитикалық
айналуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .29
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...32
Қолданылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
3
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді
талдау тәжірибе жүзінде анықтау. Бұл көрсеткіш арқылы мұнай өнімдерінің
химиялық қасиеттері анықталады. Анықталған мәндер арқылы мұнай сапасын
меңгеру болып табылады.
Курстық жұмыстың мақсаты. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді
талдау.
Курстық жұмыстың міндеттері.
1. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау туралы жалпы
түсінік беру;
2. Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және термокаталитикалық
айналуын тәжірибе арқылы анықтау;
Тірек сөздер: бензотиофен, гидротазалау, гидрокрекингтеу,
гидрокүкіртсіздендіру, гудрон, кокстеу, катализатор, көлемдік коэффициенті,
каустебиолит, кинематикалық тұтқырлық, қысым, меркаптан, мұнай, нафтен,
олефин, парафин, пиролиз, пропан, термиялық крекинг, температура, тығыздық,
тұтқырлық.
Қысқартылған сөздер.
МДЖ – мұнай дисперсті жүйе;
МЕСТ – мемлекеттік стандарт;
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты;
КС – көмірсутектер;
ОС – октан саны
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, пайдаланылған әдебиеттен және қосымшадан
тұрады. Келтірілген бөлімдер бес суреттен, төрт кестеден, 20 падаланылған
әдебиеттен құралған.
1 Мұнай мен газдың алғашқы тарихынан
Мұнай грек халқының "нафта" деген сөзінен шыққан "нафта" жарып шығатын
қасиеті бар деген мағынаны білдіреді. Шынында, жер бетінде кездесетін мұнай
мен газ көздерінің терең орналасқан қабаттармен байланысты екені белгілі.
Бірақ бұл жағдай алғашкы кездерде адам баласына жұмбақ .болып келеді.
Кейбір ойпаттарда жер қойнауын жарып шығып атқылаи, кейде бұлақ болып ағып
жататын "қарамай" немесе үзілмес от болып жанып тұратын танғажайып
жаратылыс кубылыстары халыққа әр заманда "құдіретті күш" деп танылды.
Ерте дәуірлерде адам баласы тepicтік Италия мемлекетінде жер қойнауын
жарып шыгғып, қайнар болып ағып жатқан мұнайды тастан жасалған ыдыстарға
құйып, караңғы мезгілдерде жарық ретінде пайдалануды білген. Геродот озінің
шығармасында Tигр мен Евфрат озендерінің бойында көптеген мұнай көздерінің,
болғандығын, жиналған мұнайдан пайда болған асфальтті Вавилон қаласында
құрылыс материалдары (цемент) есебінде қолданғаны туралы айтады.
Плутарх "Александрдың өмipi туралы" шығармасында мәңгі бақи лаулап
жанып тұратын көгілдір жалын туралы әсерелеп жазған.
Византия мемлелетінің жауынгерлері өздерінің дұшпандарына қарсы
соғыстарда таркатылған кендірді (пакля) ағаш басына орап, оны мұнайға малып
алып тұтатып, жау кемелеріне лақтыру арқылы жеңіске жетіп отырған. Бұл
оқиға "Грек оты" деген атпен қалды.
Француздар Пенсельванияның терістік батыс жағын бетіп жаулап алғаннан
жергілікті халыктардың, мұнайды дәрі-дәрмек есебінде пайдаланатынын сезіп,
сол кездегі ағаш пен шегенделген тайыз құдықтардың мұнайын өз еліне
тасыған.
1.1 Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы түсініктеме
Мұнайдың неден жаратылып, алғашқы пайда болуы дұрыс зерттеліп, шешілген
болса оның қандай табиғи жағдайлармен байланысты басқа қабаттарға көшіп,
шоғырланатын жерлерін білу онша қиынға түспеген болар еді. Бұл жағдайда
мұнай жатақтарын іздестіру, барлау жұмыстары да қысқа иерзімде әрі
экономикалық тиімді жағдайда орындалған болар еді. Бірақ осы күндерге дейін
мұнайдың жаратылу тарихы (генезисі) және орналасуы әлі түбегейлі зерттеліп
біткен жоқ.
Мұнайдың пайда болуы туралы бірнеше теориялар (болжамдар-гипотезалар)
бар. Бұл болжамдар екі топқа бөлінеді. Олар органикалық және анорганикалық
(органикалық емес) болжамдар-гипотезалар.
Аталған топтардың өздері бірнеше бөлімшелерден тұрады. Мысалы:
органикалық теория – мұнайды жәндіктер мен өсімдіктердің және аралас-
өсімдік пен жәндіктердің қалдығынан пайда болуының мүмкіндігін дәлелдейді.
Ал, анорганикалық теория мұнайдың жаратылуы карбид теориясы, жанартау
теориясы, космос т.б. теориялар арқылы дәлелденеді. Көрстілген теориялардың
негізіне тәжірибелік және лабораториялық зерттеулердің қорытындылары
алынды.
Мұнайдың пайда болуын органикалық теория бойынша дәлелдегендердің бірі
М.В.Ломоносов еді. Ол алғашқы рет 1763 жылы мұнайдың жер қойнауында
жиналған өсімдіктердің жоғары қысымы әрі температура арқылы көмірленіп,
өзгерген қалдықтарынан түзіллу мүмкіндігін атап көрсетті. Бірақ мұнай
жөнінде нақтылы ынта-ықылас қойылған кез ХІХ ғасырдың екінші жартысы еді.
Осы мезгілде Л.Лекер мұнайды балдырдың шіруімен байланыстырды. Ал, К.Энглер
мен Г.Гефер мұнайдың пайда болуын терең білу үшін лабораториялық зерттеуге
теңіз жануарларның майын алғызды. Кейінгі кездерде органикалық теорияны
қолданғандар А.Д.Архангельский, И.М.Губкин, В.В.Вебер, Н.Б.Воссаевич,
П.Смит болды. Мұнай туралы оорганикалық теория осылай орныға бастады.
Атақты мұнайшы академик И.М.Губкин дүние жүзілік мұнай және газ кен
орындарын зерттей келе іргелі теориямен байланысты Учение о нефти деген
еңбегін жазды. Бұл еңбегінде ол жер шарының мұнай газ аудандарының
құрылысын, мұнайдың орналасу заңдарын жете зерттей келе мұнайды органикалық
жағдайлармен байланыстырады.
Орал-Еділ, Каспий ойпатында, Қазақстанда Түркменияға, Өзбекстанға,
Батыс Сібір т.б. аймақтардағы ұйымдастырылған мұнай іздестіру, барлау,
мұнай газ кен орындарын ашып игеру, олардың геологиялық зерттеу жөніндегі
И.М.Губкиннің еңбегі өте зор.
Қазіргі мезгілде біздің елімізде және шет мемлекеттердегі мамандар мен
оқыммыстылардың көбі И.М.Губкиннің мұнай органикалық жолдарымен пайда
болады деген болжамын мойындайды.
Мұнайдың органикалық қалдықтардан пайда болуының мүмкіндігін дәлелдеу
мақсатында жер қойнауында кездесетін әр түрлі табиғи процестерді орныұты
зерттеген Б.Тиссо (Франция) және Д.Вельте (ФРГ) деген мұнайшы-геохимиктер.
1.2 Мұнай өңдеу өндірісі
Дүние жүзінде соңғы жылдары мұнай өңдеу көлемі оның өндіру мөлшеріне
сәйкес өзгереді. Мұнай дауы уақытында (60-70 жылдары), арзан Жақыншығыс
және Латынамериканың мұнайы бар кезде, дүние жүзінде мұнай өңдеу
зауыттардың (МӨЗ) саны және олардың қосынды қуаты тез қарқынмен өсті.Осы
кезде өркендеген елдердің (АҚШ-тан басқа), сонымен қатар, өркендеуші Латын
Америка, Жақын және Орта Шығыс және Африка елдерінде, мұнай өңдеудің
негізінен терең емес өңдеу немесе аздау терең өңдеу жүйесі орын алды.
АҚШ-та қозғалтқыш отынының қолдануының жоғарылығынан және табиғи газ
бен көмірдің арзан қорының барлығынан, мұнай терең өңдеу жүйесі іске
асырылды.
Дүние жүзілік мұнай өңдеу өсуінде сапалы және сандысекіріс 1970-
1980жылдарында байқалды.Осы кезеңде мұнай бағасының күрт төмендеуі, оның
өндірілуін және қазанпеш отыны есебінде пайдалануын төмендетті, иұнайды
терең өңдеу керек екенін күшейте түсті. 1979ж. кейін мұнай өңдеу көлемі,
МӨЗ қосынды қуаты мен саны біртіндеп азая бастады.Бұл өз кезінде МӨЗ
сыбағалы қуатын асырды.Мұнай өңдіру көлемінің кемуі МӨЗ-да бос қуат қалып
қоюына алып кеп соқты, негізінен мұнайды тіке айдау процестерінде, оларды
басқа екінші кезектегі процестерде қайтадан өңдеу көзделінді.
Мұнай өңдеу көлемі мұнай өнімдерін өндіру жағынан дүние жүзінде және
өркендеген елдер арасында АҚШ жетекші орында.АҚШтың мұнай өңдеу ерекшелігі,
оның өте жоғары өңдеу тереңдігі (қозғалқыш отынының шығымы дүние жүзінде ең
жоғары көрсеткіште 75%), МӨЗ бағыты бензин өндіру жүйесіне, екінші
кезектегі өңдеу процестерді көп қолдану арқылы , дәлірек айтқанда
каталитикалық крекинг (~38%), каталикалық риформинг (~23%), гидротазалау
және гидрокүкіртсіздендіру (~54%), гидрокрекинг (7,2%), кокстеу, алкилдеу,
изомерлеу және басқа процестері басым.АҚШ-та ең көп қолданылатын өнім-ол
автобензин.Бензиннің дизель отынына қатынасы 2,11 тең.Қазан отыны, мұнайға
есептегенде, аз мөлшерде өндіріледі-8%.АҚШ-та мұнайды өңдеудің тереңдігі
терең өңдеу процестерін қолданумен, әсіресе вакуум газойлін және мазутты
каталитикалық крекингке, гидрокрекингке ссалу және кокстеу процестерін көп
қолдану нәтижесінде жетеді. Бұл процестердің қуаты жөнінен АҚШ дүние
жүзіндегі елдердің бәрінен ілгері. Канада мұнай өңдеуде, мұнай өнімдерінің
қолдану және өңдіру құрылымы жағынан, отын сапасы жағынан, екінші кезектегі
өңдейтін процестердің көптігі жағынан және басқа көрсеткіштерімен АҚШ-қа
үлкен ұқсастық байқалады.
Өркендеген елдер арасына МӨЗ ең үлкен қуаттары Батыс Еуропа (Италия,
Франция, ГФР, Ұлыбритания), сонымен катар Жапонияда орналасқа.Батыс
Еуропадағы өркендеген елдер және Жапония МӨЗ-дағы мұнай өңдеу тереңдігі АҚШ-
қа қарағанда төмен.Бұл көрсеткіш Жапония мен Италияда ең төмен (60%төмен),
Франция, Англия және ГФР МӨЗ орташа.Жапония мен Италияда мұнай өңдеу
тереңдігінің төмендігі оларда өздерінің көмір және табиғи газ қорларының
жоқтығынан.Жапония мен Италиядағы МӨЗ-да (мотор) қозғалтқыш отынының шығымы
(53,7 және 50% тиісінше) төмен, ал олардың ГФР, Франция және Англия МӨЗ-да
шығымы жоғары. АҚШ пен Канададан кейін Ұлыбритания МӨЗ-да бензин шығымы
-25% жоғары.Бұл көрсеткіш басқа елдердің МӨЗ-да 12-22%.Бензиннің дизель
отынына қатынасының аздығы Батыс Еуропа МӨЗ-да дизель отынының көбірек
өндірілу себебі, бұларда автомобиль көліктерін дизель қозғалтқыштарымен
жабдықтауға бет алғандығынан.Жапония мен Италия МӨЗ-да мұнай өнімдері
құрылымында, бірінші орында қазан отыны (35 және 37%тиісінше).Басқа
өркендеген Батыс Еуропа және Жапония МӨЗ екінші кезктегі өңдеу
процестерінен қамтылу жағынан АҚШ-тан әлде қайда төмен.Мұнай өңдеуді
тереңдету процестер үлесі (термиялық, гидрокрекинг, каталитикалық крекинг
және алкилдеу) АҚШ-та 1985 ж. 60,8% болды.Батыс мұнайды терең өңдеу
процестерінің бағдары іске асырылуда, каталитикалық крекинг, висбрекинг,
гидрокрекинг және кокстеу процестері көбеюде.АҚШ-та каталитикалық крекинг
қуаты бензинге сұранысты керекті мөлшерде өтейтіндіктен, олардың құрылысы
соңғы жылдары бәсеңдеді.Соның есебінен, дизель отынын өндіретін қуат
гидрокрекинг есебінен, өсе бастады.
АҚШ-та және БатысЕуропа елдерінде этилденген бензинді пайдалану азайып
келеді, ал Жапонияда этилденген бензинді тіпті өндірмейді де.Бұл жағдай
автобензинді жоғары октанды басқа отынмен ауыстыру қажеттілігін туғызды,
метанол, метилтертбутил эфир, ацетон, бутанол, этанол және басқа қолданыла
бастады.Мұнай ШШЕБ мүшелері 1985 ж. 52 МӨЗ-да 278 млн.т. мұнай өңдеді,
олардың ішінде ең ірі қуатты МӨЗ-тары Венесуэла мен Сауд Арабияда (7және 4
МӨЗ тиісінше).Өркендеуші елдер ішінде мұнай өңдеу Мексикада жақсы өскен (9
МӨЗ, мұнай өңдеу көлемі-60млнтж).Мұнайды шетке шығаратын елдердің мұнай
өңдеудегі ерекшеліктері-оларда мұнай өңдедің тереңдігі төмен (мөлдір мұнай
өнімдерінің шығымы-45%) және МӨЗ құрамында екінші кезектегі жүретін
процестер аз (45%).
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы проблемалар
Дүниежүзілік жаңа мұнай өңдеу саласының алдында қазіргі кезде тұрған
проблемалар мыналар:
- мұнай өңдеуді одан әрі треңдету, бұл оны үнемдеуде және дұрыс
пайдалануда ең тиімді жол;
- автобензиндердің октан санын қорғасын антидетонаторын қолданбай
көбейту;
- катализ саласындағы жетістіктерді іске қоса отырып, процестердің
талғамдығын көтеру және энергия сыйымдылығын кеміту; жылу және масса
алмасу процестерін жақсарту, мұнайды терең қалдықсыз және экология
жөнінен таза өңдеудің жетік пен интенсивті технологиясын жасау;
- мұнайдың ауыр қалдықтарын каталитикалық және термодеструкциялы жолмен
өңдеудің тиімді технологиясын жасауда мұнай шикізатын өңдеп қозғалтқыш
отындарын өндіруді альтернативті шикізаттар қорынан-көмірден,
сланецтерден, ауыр және битумды мұнайлардан алудың ауыспалы кезеңі деп
қарау керек.
Біздің ел мұнайды өңдеу көлемі жағынан дүние жүзінде АҚШ-тан кейін 2-ші
орында.Осы жақын кезеңге дейін елде мұнай өңдеу көлемі оның өндірілуіне
байланысты өсіп келді.МӨЗ соғысқа дейін іске қосылғандарды және 1940-1950
жылдары жұмыс істегендерінде мұнайды едәір терең өңдеуге бағытталған еді.
1960-1970 жылдары Поволжье, Маңғыстау-өзен және Батыс Сібірден арзан мұнай
өндіру көбейген соң, жаңадан МӨЗ негізінен мұнайды терең емес жүйемен
өңдеуге бағыт алды, әсіресе Еуропалық бөлігіндегілері.Мұнай өңдеу өсуі тек
сан жағынан ғана емес, сонымен қатар жоғары өнімді процестерді біріктіру,
істеп тұрған қондырғылардың жұмысын жаңарту арқылы, сапа жағынан да
өзгерді.Осылай саланың өркендеуі мұнай сапасының төмендеуі (1980ж. күкіртті
және жоғары күкіртті мұнай үлесі 83,7% жетті) және мұнай өнімдеріне сапа
жөнінен қойылатын талаптың өсуі жағдайында іске асуда.Қазір елде ең көп
пайдаланатын мұнай өнімдерінің қатарында қазан отыны (42%) тұр.Екінші болып
мұнай өнімдерінің ішінен өндіру көлемі жағынан дизель отыны (23%), себебі
өте ауыр заттар таситын автокөлік, тракторлар және комбайындар, карбюратор
қозғалтқыштарына қарағанда, экономикалық жағынан тиімді
дизельқозғалтқыштарымен жабдықталған.Елде ұшақ және автобензиндер өндіру
көлемі (16%), дизель отыны өндіруге қарағанда, төмен (бензиндизель отыны
есебінен, автокөліктердің дизель қоғалқыштарын пайдалану есебінен ары қарай
өсуі күтілуде (2000ж. Бұл қатынас ½-3жетеді).
Соңғы он жылдықта, мұнай өңдеу тереңдігінің өзгеруі мынадай: 1975ж.-
57,9; 1980ж.-56,2; және 1985-58,2%.Осы көрсеткішке қарап, тағы да бензин
мен қозғалтқыш отынының қосынды шығымына қарап, біздің елдің мұнай өңдеу
деңгейі, сонымен қатар, дүние жүзілік орта көрсеткіштерден төмен екендігі
байқалады.Бұл жағдай мұнай өнімдерінің қалыптасқан пайдалану құрылымынан
және екінші кезектегі іске асатын процестердің, бірінші кезектегі
процестерге қарағанда, іске қосылуы кенже қалуының әсерінен.
Мұнай өңдеу саласы өндірілген мұнай өнімдерінің сапасын әрдайым
көтеруде. Жоғары октанды бензин өндіу (А-80, АИ-93, АИ-98 және басқа) оның
жалпы өнімінің 80% жетті.1970 ж. Бастап А-66, А-72 бензинін өндіру
тоқтатылды.Аз күкіртті дизель отынының үлесі оның жалпы өндірілуінің 95 %
құрайды. Бірақ, мұнай өнімдерінің сапасының артуына қарамай, қазір біздің
кейбір мұнай және мұнайхимия өнімдері дүние жүзілік сапа жөніндегі
стандарттан, сонымен қатар өте маңызды мынадай техника-экономикалық
көрсеткіштерден де-металл жұмсау, энергия шығыны, зауыттардың өндіріске
пайдалану жөнінен көрсеткіштері жоғары, өндірісті автоматтандыру деңгейі
төмен, жұмыс істейтін адам саны көп және басқа көрсеткіштерден төмен.Мұндай
кешелдеу процестердің моральді және физикалық ескеруінен ғана емес.Тіптен,
соңғы жылдары жасалып іске қосылған, жоғары қуатты процестер және
каталитикалық жүйелер бұл көрсеткіштер бойынша шет елдегі өзіне ұқсас
процестерден көрсеткіштері өте төмен.МӨЗ-да мөлдір мұнай өнімдерін, оның
мұнайдағы бар мөлшері деңгейінде бөліп алу да, қапағаттанарлықтай емес, бұл
атмосфералық колонналарда дизель фракциясының толық бөлінуіне кедергі
жасайды.Біздің катализаторлар активтігі, тұрақтығы, талғамдығы және басқа
көрсеткіштері жағынан шет елден алынған катализаторлардан төмен.
1.4 Мұнай және оның қасиеттері
Мұнай – сұйық каустебиолиттер қатарына жататын табиғи ішкі зат. Мұнай
ашық сары, жасыл және қоңыр қошқыл, кейде қара түсті болып келетін, өзіне
тән исі бар, ультракүлгін сәуле жарығын шығаратын сұйықтық. Оның түсі
құрамындағы элементтерге байланысты. Кей жағдайларда түсі ақшыл мұнай да
кездеседі, мысалы, Азербайжан мемлекеттеріндегі Сурахана кен орнынан ақ
түсті мұнай өндіріп келеді. Генетикалық тұрғыдан алғанда мұнай шөгінді тау
жыныстары орталағында пайда болған, басқаша айтқанда мұнай тектерінің
өзгерістерге ұшырауынан пайда болған органикалық заттардың қалдығынан өз
алдына көшу (миграция) арқылы шоғырланып жиылған табиғи консентрат болып
саналады.
Химиялық жағынан мұнай сұйық көмірсутектерінің метандық (СпН2п+2),
нафтендік (СпН2п), ароматтық (СпН2п-6) қатарларының күкіртті, азотты және
оттекті қосылыстардың қоспаларынан тұрады. Мұнай құрамындағы шекті
көмірсутектері (парафиндер) метаннан (СН4), этаннан (С2Н6), пропаннан
(С2Н8), бутаннан (С4Н10) бастап гексакантанға (С60Н122) дейінгі
көмірсутектерінен тұрады. Ароматтық көмірсутектері: бензол (С6Н6) мен
дефелиннің (С6Н5) туындылары. Бұларда нафталин сияқты қоюланған жүйелер де
ұшырайды. Нафтендер шекті және ароматтық көмірсутектер аралығынан орын
алады. Мұнайда 82,5-87%-ке дейін көміртек, 11,5-14,5 % сутек кездеседі.
Мұнайдың физикалық қасиеттеріне оның тығыздығы жатады. Бұл көрсеткіш
тұщы судың тығыздығымен 1 гсм3 салыстырылады. Салмағына қарай мұнай ауыр
және жеңіл мұнай деп екіге бөлінеді. Жеңіл мұнай қатарына тығыздығы 0,9
гсм3-ге дейінгі, ал ауыр мұнай қатарына тығыздығы 0,9 гсм3-ден жоғары
мұннайлар жатады. Мұнайдың тығыздығы жоғарлаған сайын қайнау температурасы
арта бастайды. Мұнай құрамында 0,001-5,3%, кейде одан да жоғарылау
мөлшерге күкірт, 0,001-1,8% азот, 0,7% оттегі, 10%-тен көбірек парафин ,
35%-ке дейін (әдетте 5-10%) асфальт-шайырлы заттар болады. Мұнайдың құрамын
зерттеу мақсатныда элементтік және фракциялық анализдер қолданылады.
Фракциялық құрамына байланысты мұнай бензинді-керосинді және бензинсіз
болып ажыратылады. Табиғатта метанды, метан-нафтинді, аз күкіртті және
құрамында 2%-ке дейін күкірті бар мұнайлар көбірек тараған. Негізінде мұнай
өз денесінен электр тогын нашар өткізеді, көбінесе өткізбейді. Мұнай суда
ерімейді, бірақ тұрақты эмульсия құрауы мүмкін. Мұнайдың жылу бөлгіштік
қабілеті 10400-11000 ккалкг шамасында, бұл ең жоғарғы жылу беретін отын
қатарынна жатады.
Жер қойнауындағы мұнайдың физикалық жағдайын оны жер бетіне
шығарғандағы қасиетімен салыстыруға болмайды. Себебі, жер астында мұнай
шығаруға температура және қабат қысымымен байланысты сақталады. Ал, оны жер
үстіне шығарғанда температура төмендейді, қысым жойылады, мұнайдан газ
бөлініп шығады, мұнайдың көлемі кішірейеді.
Мұнайдың қабат бойындағы физиккалық қасиеттерін білу, әсіресе мұнай
қорын есептеу мұнай өндірудің технологиялық схемаларын орындау, техникалық
және технологиялық шараларды іске асырып, меңгеру жұмыс салаларында өте
қажет.
Жер қойнауындағы мұнай көлемінің жер бетіне шығарғандағы көлеміне
қатынасы – мұнайдың көлемдік коэффициенті деп аталады. Ол былай жазылады:
b = VплVпор
мұндағы: b – мұнайдың көлемдік коэффициенті; = Vпл – мұнайдың қабат
бойындағы көлемі, м3; Vпор – мұнайдың жер бетіне шығарылғандағы көлемі, м3.
Бұл коэффициент арқылы жер бетіне шығарылған 1 м3 мұнай жер астында
қандай орын алатынын білуге болады. Көп жағдайларда бұл коэффициенттің
мазмұны 1 –ден артық болып, 3-ке дейін жетуі же мүмкін.
Мұнайдың негізгі қасиеттерінің бірі - тұтқырлық. Мұнай тұтқырлығының
өндіріс саласындағы маңызы өте зор. Ол арқылы мұнай өндіру үрдісімен, оны
құбыр арқылы айдағанда жұмыс қарқынына көптеген әсер келтіретіні белгілі.
Тұтқырлығы төмен, жеңіл, сұйық мұнайлар құбыр арқылы тез өтеді, ал
тұтқырлығы басым, қою мұнайды өндіру, жинақтау, құбыр арқылы жүргізу
жұмыстары көптеген қосымша еңбекті керек етеді.
Негізінде мұнайдың тұтқырлығына әсер ететін жағдайлар-оның құрамындағы
парафин, шайыр қосымшалары және температура.
Мұнайдың температурасы әр түрлі болып келіп, кезекте орын алады.
Мысалы, Грозныйдағы парафинді мұнай 110С салқындықта да тоңазын қоюланады
да жылжып ақпайтын жағдайға келеді. Ал, сол кен орнының парафиннің 190С
салқындықта сұйық күйінде сақталады. Маңғышлақтағы Жетібай және Өзен
алаңдағы мұнайының парафині көп болғандықтан +340С жылылықта қоюланып,
жылжып ақпайтын жағдайға келеді т.б.
Мұнай кейбір органикалық – бензин, хлопофарм, эфир сияқты ерітінділерде
тез ериді. Сонымен бірге ол йод, күкірт, каучук, шайыр, өсімдік майлары
ерітетін еріткіш ретінде пайдаланылады. Бірақ мұнай суда ерімейді. Бұл
қасиет жер қойнауының қосымша мұнай өндіру жұмыстарында қабатқа су айдау
процестерінде мол қолданып, оның мұнай бергіштік коэффициентін өсіруде
пайдасы мол.
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз
Жоғары температураның әсерімен мұнайды өңдеуді термиялық өңдеу
процестері деп атайды. Оған күрделі көмірсутектерді жоғары температура
әсерінен қарапайым көмірсутектерге ыдырату (термиялық крекинг),ауыр мұнай
қалдықтарын кокстеу (қортқылау), құрамында қанықпаған көмірсутектер көп
болып келетін газдар қоспасын алу үшін жүргізілетін пиролиз процестері
жатады.
Көмірсутектердің термиялық ыдырауы 380-4000С-та басталады. Күрделі
реакциялардың – термиялық полимерлену мен конденсациялану – нәтижесінде
қанықпаған және ароматты көмірсутектерден шикі мұнайдың құрамына кіретін
заттар – көмірсутекті газдары, сұйық мұнай өнімдерінің қосымша мөлшері,
сонымен бірге мұнай коксы (қатты көмірсутек қалдығы) түзіледі. Мұнай
шикізатын термиялық өңдеу жүйелері шарттарға және тағайындалуына байланысты
крекинг, кокстеу және пиролиз аталымдарын алды.
Термиялық крекинг. Шикі мұнайлардың ауыр фракцияларының белгілі
температурадан аса қыздырылуы жағдайында қосымша бөліну икемділігі крекинг
жүйесін пайдалануда үлкен жетістіктерге әкелді. Мұнайдың жоғары
температурада қайнайтын фракцияларының бөліну кезеңінде, С-С байланыстары
бұзылады,сутегі көмірсутегі молекуларынан үзіліп, нәтижесінде бастапқы шикі
мұнай құрамымен салыстырғанда, түрлі өнімдер спектрі шығарылады.
Мысалы, 290-4000С температура интервалында қайнайтын дистилляттар,
крекингтеу нәтижесінде газ, жанармай және ауыр шайірға ұқсас қалдық
өнімдерін шығарады. Крекингтеу жүйесі шикі мұнайдан бастапқы айдау
нәтижесінде құрылған аса ауыр дистилляттар мен қалдықтарды деструкциялау
жолымен жанармайдың шығарылуын ұлғайтады.
Бүгінгі таңда қазіргі қозғалтқыштардың талаптарына сәйкес келмейтіні
және шығарылатын өнімнің төменгі сапалылығы үшін (жанармай), термиялық
крекинг басқа, мұнайды қайталау өңдеудің қазіргі әдістерімен шегерілген.
Бүгінгі таңда термиялық крекингтің жаңа құрылғыларын енді жаңадан
орнатпайды, ал әрекеттегі құрылғыларды каталитикалық крекинг және басқа
қазіргі жүйелер құрылғыларын қайта жабдықтайды. Ал термиялық крекинг
негізінде кокстеу қондырғының дистиллятты шикізатын термодаярлау, оның бір
түрі – висбрекинг процесі ретінде іске асады. Висбрекинг – қазандық отынның
тұтқырлығын төмендету мақсатында мұнай шикізатын термиялық өңдеу процесі.
Кокстеу немесе көмірді жартылай қортқылау және қортқылау процесіне –
ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестерін айтады.
Жартылай қорқылау процесін 500-5500С, ал қортқлау – 11000С дейін жүргізеді.
Термиялық крекингте қортқы көмірдің түзілуі әрекеттің тереңдеу
мүмкіншлігін шектейді. Гудрон немесе мазут крекинггінде ашық түсті
өнімдердің қозғалысы 35-40 %-дан аспайды. Егр термиялық крекингте қөнімді
зиянсыз санап, қортқы көмірдің түзілуінен қауіптенбесе, ашық түсті
өнімдердің шығуын көбейтуге болады.
Көмірді қортқылау – термиялық әрекеттердің бір түрі. Көмірді қортқылау
кезінде сутекті қатты қалдық – қортқы көмір – шығатын негізгі өнім болып
табылады. Сонымен қатар, қортқы көмірмен қоса – жанармай, газойлдық
қоспалар мен газ алуға болады. Көмірді қортқылау арқылы ашық-түсті мұнай
өнімдерінен басқа асфальт, май өндірісінің қоспалары секілді өнімдер
алынады. Мұнда тауарлық сапасы жөнінен қортқы көмір өзгелерден жоғары
болады. Шикізат болып – жоғары молекулалық мұнай қалдықтары – гудрон
,термиялық крекингінің қалдығы, асфальт және бояу-май өндірісінін қоспалары
мен пиролиз шайыры.
Шикізат сапасының негізгі көрсеткіші – көмір қортқыланушылығы, күкірт
пен күл нақтылығы және кермектігі. Шикізатта жоғары молекулалық шайырлы –
асфальты заттар неғұрлым көп болған сайын , оның кокстелуі, яғни, қортқы
көмірдің шығуы көбірек болады. Егер кокстену 10 % тең төмен болса, онда
пештің кокстену әрекеті жүргізіледі, сондықтан кокстеу әрекетіне шикізатты
дұрыс таңдаған жөн.
Кокстеу өнімдерінің қабілеті. Газ – құрамы бойынша термиялық крекинг
газына ұқсамағанмен, онда олефинді көмірсутектер аздау болады . Жанармай –
құрамында шектеусіз КС болғандықтан , химиялық тұрақтылығы аз, октан саны –
ОС – 68-72.
Мұнайлы кокс – электрод, абразивтік шикізаттар, көмірграфитті
шикізаттар алуға және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Кубте кокстеу - мерзімдік әрекет, көп қолданылмайды. Кокстердің
жартылай үзіліссіз жүйесі – қыздырылмайтын кокс камерасында өтеді –
баяулатылған кокстеу. Баяулатылған кокстеу шикізатты құбыр пішіндес пешке
5000С дейін қыздырылады және ол толық жылытылмаған тік цилиндрлік аппаратқа
– кокс камерасына жіберіледі. Шикізат камерада ұзақ жатады да бұрын
жинақталған жылу арқасында кокстеледі. Жұмыс камерасының жоғары бөлігінен
тазарту ағымы келеді. Реактор коксқа толған кезде, шикізат тобы келесі
камераға ауыстырылып , кокс босатылады. Баяулатылған кокстеудің артықшылығы
– кокс көп мөлшерде шығарылады.
Кокстеу процесін 0,1-0,4 МПа қысымда және 470-5400С температурада
жүргізеді.
Пиролиз – жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген
жоғары температуралық процесс. Мұнай өндеудің термиялық жүйесінің ең қатаңы
болып табылады. Бастапқыда пиролиз этилен өндіру үшін ғана
қолданылған,қазіргі кезде пропилен, бутадиен, бензол және басқа да өнімдер
шығаруда кеңінен пайдалынылады. Бұл жүйедегі әрекет 750-9000С
температурасында жүреді және ол мұнай – химиялық синтез шикізаты – жоғары
бағалы олефин сутегін өндіруде қолданылады.
Олефин алуға негізделген пиролизге ең жақсы шикізат парафинді
көмірсутегілер болып саналады. Қалыпты парафиндердің – өзгеруінен : этан
тұтастай этилинге айналады, пропан мен бутанннан жоғары шығымымен этилен
мен пропилен түзіледі, сутегі атомдарының саны 4-тен асатын парафинді
көмірсутегіден 45-50 % салмақтағы этилен , пропилен және шектеусіз С4
көмірсутегісі алынады. Изопарафиндер пиролизінде газ түріндегі парафинді
көмірсутегілер пайда болады және оның қасиеттері ұқсас келеді. Орташа
температурадағы пиролиз кезінде ароматты көмірсутегілер балласт болып
табылады, ал аса жоғары температурада белгілі дәрежеде кокс пен шайыр
түзеді.
Табиғи және серіктес газдар, сондай-ақ мұнай өңдеу өнімдерін пиролизге
түсіруге болады. Табиғи газдардың құрамында 93-98 % метан, 2 % дейін этан
және 1 % дейін пропан кездеседі. Пиролизге этан мен пропан ғана
қолданылатындықтан, табиғи газдар пиролиз үшін төменгі бағалы шикізат болып
саналады.
Серіктес газдар мен мұнайды тұрақтандырушы өнімдердің құрамында 60-70
% этан, пропан және жақсы қайнағыш парафинді КС болады, сондықтан бұлар
бағалы пиролиз шикізаттары болып табылады. Кейде пиролизге серіктес газды
тұтастай түсірмей-ақ, одан бөлініп алынған этан , пропан және бутанды ғана
салуға болады.
Мұнай пиролизде қолданылатын өңдеу өнімдеріне тікелей айдалған жанармай
және ароматты көмірсутегілердің экстракция қондырғылардың шыққан бензин-
рафинат жатады. Бензин фракцияларын пиролиз кезінде бутадиен, бутилен,
ароматты көмірсутегілер секілді жоғары бағалы өнімдер алумен қатар , күл
мен нафталин өндірісіне қажетті шикізаттар дайындалады.
Тікелей айдалған жанармайдың тазартылған жанармайдан артықшылығы, оның
құраиының негізгі бөлігі парафин көмірсутегілерінен тұрады, ал тазартылған
жанармай құрамында 50 %-ға дейін ғана изопарафин бар.
Алдағы уақыттарда құбыр пештердегі пиролиз үшін шикізат ретінде
керосинді – газды қоспалар қолданылуы мүмкін. Бірақ бұл шикізат алдын-ала
дайындауды қажет етеді, яғни оны күкіртті қоспалардан тазартып, қайта
ароматтау қажет.
Қанықпаған көмірсутегілер – пиролиздің қорытынды өнімдері – тек өте
жоғары температура кезінде термодинамикалық тұрғыда тұрақты келеді.Этилен
үшін бұл көрсеткіш 7500С температураны құрайды. Сондықтан пиролиз
процесінің ең басты параметрлері – пиролиз температурасы , әрекеттесу
уақыты , шикізат буының парциалды қысымы. Пропан пиролизі кезінде
температураны жоғарлату этилен мен пропиленнің шығымын көбейтеді.Төмендету
температурада пропиленнің шығымы максимальді болғандықтан, этилен мен
пропиленнің шығымын және арақатнасын реттеп отыруға болады.
Этилен мен пропиленнің арақатынасын әрекеттесу уақытын өзгерту арқылы
да басқаруға болады. Шикізаттың парциалды қысымның төмендетілуі этиленнің
шығымын арттырады.Пиролиз процесі атмосфералық қысыммен шамалас қысымда
жүргізіледі, ал парциалды қысымды шикізатты су буымен араластыру арқылы
басқарады.Шикізатты су буымен араластыру олефиндер молекулаларының өзара
бір-бірімен соқтығысу ықтималдығын азайтады,соның нәтижесінде полимерлеу
және тығыздалу реакциясының маңызы төмендейді. Газ түріндегі немесе
тығыздалған газ пиролизі кезінде шикізатқа 10-20% су буы қосылды, ал
жанармай және өзге де ауыр көмірсутегілер пиролизінде 25%-дан 30%-ға су буы
араластырылады.
Пиролиз кезінде пиролиз газы мен пиролиздің сұйық өнімдері (пиролиз
шайыры) түзіледі. Пиролиз газында көп көлемдегі түрлі заттар бар. Оның
құрамы пиролиз температурасына реакция аймағында болу уақытына (әрекеттесу
уақыты) және бастапқы шикізат сапасына байланысты. Әрекеттесу уақыты ұзақ
болғанда (2-3 секундтан жоғары) шикізат сипаты пиролиз газының құрамына
айтарлықтай әсер етпейді. Пиролиз газы құрылғының газ бөлу аймағында
сутегі,метан , этан, этилен, пропилен , пропан бутилен-бутадиен қоспаларына
бөлінеді. Бутилен-бутадиен қоспасынан бутадиен-1,3 алынады, бұл шикізат
синтетикалық көк қағаз өнеркәсібінде қолданылады.
Пиролиз шайыры деп жүйеден алынған сұйық С5 – тен жоғары
көмірсутегілерді атайды. Пиролиз шайыры көлемі, негізінен пиролиз
шикізатына байланысты болады. Шикізатының құрамында 10-15 % диен
көмірсутегісі, 10-15 % олефин, 25-30 % бензол, 10-15 % толуол, сондай-ақ
стирол және инден , циклоолефин-циклопентадиен секілділердің шектеусіз
қоспасы және тағы басқалары. Пиролиз шәйірін өндеу екі түрлі жылулық және
химиялық жолмен жүзеге асуы мүмкін.
Пиролиз процесінің химиялық өзгерістері негізгі бағдарларында
көрсетілген. Пиролиздің негізгі реакциясы (әсіресе, шикізат ретінде мұнай
фракциялары пайдаланылған олефин және парафин түзетін көмірсутегі қатарының
крекинг.Оның алғашқы өнімдері одан әрі бөлінуге төзімді келеді).
Нәтижесінде , олефиндері мол жеңіл көмірсутегілер қоспасы дайындалады.
Сәйкес олефиндердің дигидрленуі ацителен мен оның туындыларын , сонымен
қатар жоғары реакциялық қабілетті бутадиен және басқа да диенді
көмірсутегілердің түзілуіне әкеледі (ІV). Соңғысы пиролиз жағдайында
циклдеу реакциясына түседі (V). Циклоолефиндерді дегидрлеуде арендер
құрастырылады, жекелей алғанда , бензол түзіледі (VІ). Ол полициклді
көмірсутегі мен кокстың (VІІ) негізін қалаушы болып табылады. Соңғы
реакцияның (яғни коксты шетке ығыстыруды ұлғайту) температураның 900-10000С
дейін жоғарылауына мүмкіндік туғызады.
Келесі қалаусыз жүйе – пиролиз жағдайында қанықпаған көмірсутегілердің
полимерленуі іс-жүзінде жүзеге асырылмайды. Бұл реакция экзотермиялық және
төмен температурада басталады.
Сондықтан бұл реакция жүретін және жылдамдығы жоғары болатын
температуралы аумақтан тез өту , пиролиздегі газды суыту кезеңіндегі
негізгі міндет. Шикізаттың жоғары температуралы орындарда болу уақытын
ұзарту мақсатты өнімдердің қалаусыз өзгерістерін ұлғаюына үлес қосады.
Сондықтан пиролиздің таңдамалығын (селективтілігін) жоғарлату үшін
әрекеттесу ауқытын азайту қажет. Алайда, мұндайда; шикізатты өндеу дәрежесі
өту жолында кеміп , сол себепті өнім шығуы азаяды – ал рецикл шығындары
өседі.
Экономикалық жайларды есепке ала отырып , жүйедегі жағдайды
тиімділендіру ендігі жерде таңдаулыққа байланысты.
Stone and Webster фирмасының VSC пештері , КТІ фирмасы шығарған
соңғы үлгідегі GK – пештерінде шикізаттың реакциялық ортада болу уақыты 0,2-
0,3 секундтан аспайды, ал Kellog фирмасының Millisecond пештерінде –
0,1 секунд шамасында.
Сонымен , пиролиз процесін жүргізу негізгі шарттары :
1. Әжептауір жылу мөлшерін жылдам енгізу,
2. Көмірсутектердің парциалды қысымын төмендету ,
3. Минимальді (контакт) уақыты,
4. Олефинді қажетсиз полимерленуін болдырмау үшін реактордан шығатын
пиролиз газдарын неғұрлым аз уақытта салқындату.
Іс жүзінде осы шарттарды жүзеге асыру үшін пиролизді құбыр пештер
қолданылады. Құбырға бастапқы шикізат пен бу, ал құбыраралық қуысқа –
жылутасымалдағыш салынады. Құбырдың ішкі қабырғаларына түскен коксты
мезгілді күйдіріп тұрады.
Пиролизді пештер шикізаттың реакциялық аймағында 0,01-0,1 сек бойынша
болуына икемделген қарқынды жоғары температуралы қыздыру үшін әдейлеп
құрастырған.
Қазіргі кезде пиролиз процесі мынадай бөлімдерден тұрады: көмірсутегі
шикізатының пиролизі, пиролиз газын сығу және тазарту , газ бөлу, пиролиз
шайырын өңдеу. Көп жағдайда , пиролиз құрылғысының жобасы қолданылатын
шикізаттың сипатына байланысты анықталады. Бірақ, қандай құрылғы болмасын
оның ең негізгі екі бөлімі кездеседі: бастапқы шикізаттың пиролизі мен
рецикл өтетін, ыстық деп аталатын бөлімі , және алынатын өнімді бөлу мен
тазарту қызметін атқаратын , суық деп аталатын бөлім. Бастапқы шикізатты
пештің конвективтік аймағына (бөлігіне) салып, оны су буымен араластырып,
кететін газ есебінен тиісті температураға қыздырады.
Содан соң, көмірсутегі мен будың қосындысы пештің радиантты аймағына
түседі. Мұнда пиролиз әрекеттесуінің өтуі қыздырылған панельдердің
сәулелердің жылуы арқылы жалғасады. Өнімдер пештен шығарда 800-8500С
температурасына дейін қыздырылады.Олефиндердің полимеризациясы аталатын
қажетсіз әрекетті болдырмау үшін, әдетінше, оларды жылдам суыту немесе
ысылту арқылы екі кезеңде жасайды.
Бірінші кезеңде (түзу емес ысылту) – су қоспасымен және екіншісінде
(түзу ысылту) конденсация кезінде түзілген пиролиз майымен 350-4000С
температурадағы суытылған өнімнің ағымы ауыр қоспаларды ала келетін алғашқы
фракциялану тізбегіне түседі Мұнда ортаңғы қатардағы бөліктерден пиролиз
жанармайы мен су алынады. Пиролиздің қоспаланбаған газдары тізбектің
жоғарғы қатарына шығады. Сығымдаудан соң, сілті ерітіндісімен шайылып және
кептіріліп, оларды құрылғының суық бөлігіне жібереді.
Оның техникалық безендірілуінің біреше нұсқасы бар : аз немесе көп
қоспалы сутегі, 99,9% тазалықтағы этилен ,95-99,5% тазалықтағы пропилен ,
25%-дан 50% дейін бутадиені бар С4 қосындысы , С5 қосындысы және ароматты
көмірсутегілерге бай пиролиз жанармайын алу.
Этилен бойынша шығымды жоғары деңгейге жеткізу үшін (нафта кеінде 30%-
дан жоғары) 8500С температураны қолданады, әрекеттесу уақыты 0,2-0,3 с және
Н2О шикізат массалық қатынасы 0,5-0,6 ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
1 Мұнай мен газдың алғашкы
тарихынан ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 4
1.1Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы
түсініктеме ... ... ... ... ... ... ... .4
1.2 Мұнай өңдеу
өндірісі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... 5
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы
проблемалар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1.4 Мұнай және оның
қасиеттері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.8
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .10
1.6 Мұнай өнімдерін асылдандырудың гидрогенизациялық
процестері ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ...16
1.7 Шикізат гетероорганикалық қосылыстарының гидрогенолизінің
негізгі
реакциялары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 17
1.8 Гидротазалау процестерінің негізгі
параметрлері ... ... ... ... ... ... ... ... 21
1.9 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру
және
гидрокрекингтеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... 24
1.10 Төменгі қысымда жүретін гидрокрекинг
процесі ... ... ... ... ... ... ... ..25
1.11 Мұнай қалдықтарын гидрокүкіртсіздендіру және
гидрокрекингтеу
процесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
.27
2 Тәжірибелік
бөлім ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...29
2.1 Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және
термокаталитикалық
айналуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .29
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ...32
Қолданылған әдебиеттер
тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..3
3
Кіріспе
Тақырыптың өзектілігі. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді
талдау тәжірибе жүзінде анықтау. Бұл көрсеткіш арқылы мұнай өнімдерінің
химиялық қасиеттері анықталады. Анықталған мәндер арқылы мұнай сапасын
меңгеру болып табылады.
Курстық жұмыстың мақсаты. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді
талдау.
Курстық жұмыстың міндеттері.
1. Мұнай өңдеу кезіндегі химиялық процестерді талдау туралы жалпы
түсінік беру;
2. Мұнай құрамындағы көмірсутектердің термиялық және термокаталитикалық
айналуын тәжірибе арқылы анықтау;
Тірек сөздер: бензотиофен, гидротазалау, гидрокрекингтеу,
гидрокүкіртсіздендіру, гудрон, кокстеу, катализатор, көлемдік коэффициенті,
каустебиолит, кинематикалық тұтқырлық, қысым, меркаптан, мұнай, нафтен,
олефин, парафин, пиролиз, пропан, термиялық крекинг, температура, тығыздық,
тұтқырлық.
Қысқартылған сөздер.
МДЖ – мұнай дисперсті жүйе;
МЕСТ – мемлекеттік стандарт;
МӨЗ – мұнай өңдеу зауыты;
КС – көмірсутектер;
ОС – октан саны
Курстық жұмыс 2 бөлімнен, пайдаланылған әдебиеттен және қосымшадан
тұрады. Келтірілген бөлімдер бес суреттен, төрт кестеден, 20 падаланылған
әдебиеттен құралған.
1 Мұнай мен газдың алғашқы тарихынан
Мұнай грек халқының "нафта" деген сөзінен шыққан "нафта" жарып шығатын
қасиеті бар деген мағынаны білдіреді. Шынында, жер бетінде кездесетін мұнай
мен газ көздерінің терең орналасқан қабаттармен байланысты екені белгілі.
Бірақ бұл жағдай алғашкы кездерде адам баласына жұмбақ .болып келеді.
Кейбір ойпаттарда жер қойнауын жарып шығып атқылаи, кейде бұлақ болып ағып
жататын "қарамай" немесе үзілмес от болып жанып тұратын танғажайып
жаратылыс кубылыстары халыққа әр заманда "құдіретті күш" деп танылды.
Ерте дәуірлерде адам баласы тepicтік Италия мемлекетінде жер қойнауын
жарып шыгғып, қайнар болып ағып жатқан мұнайды тастан жасалған ыдыстарға
құйып, караңғы мезгілдерде жарық ретінде пайдалануды білген. Геродот озінің
шығармасында Tигр мен Евфрат озендерінің бойында көптеген мұнай көздерінің,
болғандығын, жиналған мұнайдан пайда болған асфальтті Вавилон қаласында
құрылыс материалдары (цемент) есебінде қолданғаны туралы айтады.
Плутарх "Александрдың өмipi туралы" шығармасында мәңгі бақи лаулап
жанып тұратын көгілдір жалын туралы әсерелеп жазған.
Византия мемлелетінің жауынгерлері өздерінің дұшпандарына қарсы
соғыстарда таркатылған кендірді (пакля) ағаш басына орап, оны мұнайға малып
алып тұтатып, жау кемелеріне лақтыру арқылы жеңіске жетіп отырған. Бұл
оқиға "Грек оты" деген атпен қалды.
Француздар Пенсельванияның терістік батыс жағын бетіп жаулап алғаннан
жергілікті халыктардың, мұнайды дәрі-дәрмек есебінде пайдаланатынын сезіп,
сол кездегі ағаш пен шегенделген тайыз құдықтардың мұнайын өз еліне
тасыған.
1.1 Мұнайдың пайда болуы жөнінде жалпы түсініктеме
Мұнайдың неден жаратылып, алғашқы пайда болуы дұрыс зерттеліп, шешілген
болса оның қандай табиғи жағдайлармен байланысты басқа қабаттарға көшіп,
шоғырланатын жерлерін білу онша қиынға түспеген болар еді. Бұл жағдайда
мұнай жатақтарын іздестіру, барлау жұмыстары да қысқа иерзімде әрі
экономикалық тиімді жағдайда орындалған болар еді. Бірақ осы күндерге дейін
мұнайдың жаратылу тарихы (генезисі) және орналасуы әлі түбегейлі зерттеліп
біткен жоқ.
Мұнайдың пайда болуы туралы бірнеше теориялар (болжамдар-гипотезалар)
бар. Бұл болжамдар екі топқа бөлінеді. Олар органикалық және анорганикалық
(органикалық емес) болжамдар-гипотезалар.
Аталған топтардың өздері бірнеше бөлімшелерден тұрады. Мысалы:
органикалық теория – мұнайды жәндіктер мен өсімдіктердің және аралас-
өсімдік пен жәндіктердің қалдығынан пайда болуының мүмкіндігін дәлелдейді.
Ал, анорганикалық теория мұнайдың жаратылуы карбид теориясы, жанартау
теориясы, космос т.б. теориялар арқылы дәлелденеді. Көрстілген теориялардың
негізіне тәжірибелік және лабораториялық зерттеулердің қорытындылары
алынды.
Мұнайдың пайда болуын органикалық теория бойынша дәлелдегендердің бірі
М.В.Ломоносов еді. Ол алғашқы рет 1763 жылы мұнайдың жер қойнауында
жиналған өсімдіктердің жоғары қысымы әрі температура арқылы көмірленіп,
өзгерген қалдықтарынан түзіллу мүмкіндігін атап көрсетті. Бірақ мұнай
жөнінде нақтылы ынта-ықылас қойылған кез ХІХ ғасырдың екінші жартысы еді.
Осы мезгілде Л.Лекер мұнайды балдырдың шіруімен байланыстырды. Ал, К.Энглер
мен Г.Гефер мұнайдың пайда болуын терең білу үшін лабораториялық зерттеуге
теңіз жануарларның майын алғызды. Кейінгі кездерде органикалық теорияны
қолданғандар А.Д.Архангельский, И.М.Губкин, В.В.Вебер, Н.Б.Воссаевич,
П.Смит болды. Мұнай туралы оорганикалық теория осылай орныға бастады.
Атақты мұнайшы академик И.М.Губкин дүние жүзілік мұнай және газ кен
орындарын зерттей келе іргелі теориямен байланысты Учение о нефти деген
еңбегін жазды. Бұл еңбегінде ол жер шарының мұнай газ аудандарының
құрылысын, мұнайдың орналасу заңдарын жете зерттей келе мұнайды органикалық
жағдайлармен байланыстырады.
Орал-Еділ, Каспий ойпатында, Қазақстанда Түркменияға, Өзбекстанға,
Батыс Сібір т.б. аймақтардағы ұйымдастырылған мұнай іздестіру, барлау,
мұнай газ кен орындарын ашып игеру, олардың геологиялық зерттеу жөніндегі
И.М.Губкиннің еңбегі өте зор.
Қазіргі мезгілде біздің елімізде және шет мемлекеттердегі мамандар мен
оқыммыстылардың көбі И.М.Губкиннің мұнай органикалық жолдарымен пайда
болады деген болжамын мойындайды.
Мұнайдың органикалық қалдықтардан пайда болуының мүмкіндігін дәлелдеу
мақсатында жер қойнауында кездесетін әр түрлі табиғи процестерді орныұты
зерттеген Б.Тиссо (Франция) және Д.Вельте (ФРГ) деген мұнайшы-геохимиктер.
1.2 Мұнай өңдеу өндірісі
Дүние жүзінде соңғы жылдары мұнай өңдеу көлемі оның өндіру мөлшеріне
сәйкес өзгереді. Мұнай дауы уақытында (60-70 жылдары), арзан Жақыншығыс
және Латынамериканың мұнайы бар кезде, дүние жүзінде мұнай өңдеу
зауыттардың (МӨЗ) саны және олардың қосынды қуаты тез қарқынмен өсті.Осы
кезде өркендеген елдердің (АҚШ-тан басқа), сонымен қатар, өркендеуші Латын
Америка, Жақын және Орта Шығыс және Африка елдерінде, мұнай өңдеудің
негізінен терең емес өңдеу немесе аздау терең өңдеу жүйесі орын алды.
АҚШ-та қозғалтқыш отынының қолдануының жоғарылығынан және табиғи газ
бен көмірдің арзан қорының барлығынан, мұнай терең өңдеу жүйесі іске
асырылды.
Дүние жүзілік мұнай өңдеу өсуінде сапалы және сандысекіріс 1970-
1980жылдарында байқалды.Осы кезеңде мұнай бағасының күрт төмендеуі, оның
өндірілуін және қазанпеш отыны есебінде пайдалануын төмендетті, иұнайды
терең өңдеу керек екенін күшейте түсті. 1979ж. кейін мұнай өңдеу көлемі,
МӨЗ қосынды қуаты мен саны біртіндеп азая бастады.Бұл өз кезінде МӨЗ
сыбағалы қуатын асырды.Мұнай өңдіру көлемінің кемуі МӨЗ-да бос қуат қалып
қоюына алып кеп соқты, негізінен мұнайды тіке айдау процестерінде, оларды
басқа екінші кезектегі процестерде қайтадан өңдеу көзделінді.
Мұнай өңдеу көлемі мұнай өнімдерін өндіру жағынан дүние жүзінде және
өркендеген елдер арасында АҚШ жетекші орында.АҚШтың мұнай өңдеу ерекшелігі,
оның өте жоғары өңдеу тереңдігі (қозғалқыш отынының шығымы дүние жүзінде ең
жоғары көрсеткіште 75%), МӨЗ бағыты бензин өндіру жүйесіне, екінші
кезектегі өңдеу процестерді көп қолдану арқылы , дәлірек айтқанда
каталитикалық крекинг (~38%), каталикалық риформинг (~23%), гидротазалау
және гидрокүкіртсіздендіру (~54%), гидрокрекинг (7,2%), кокстеу, алкилдеу,
изомерлеу және басқа процестері басым.АҚШ-та ең көп қолданылатын өнім-ол
автобензин.Бензиннің дизель отынына қатынасы 2,11 тең.Қазан отыны, мұнайға
есептегенде, аз мөлшерде өндіріледі-8%.АҚШ-та мұнайды өңдеудің тереңдігі
терең өңдеу процестерін қолданумен, әсіресе вакуум газойлін және мазутты
каталитикалық крекингке, гидрокрекингке ссалу және кокстеу процестерін көп
қолдану нәтижесінде жетеді. Бұл процестердің қуаты жөнінен АҚШ дүние
жүзіндегі елдердің бәрінен ілгері. Канада мұнай өңдеуде, мұнай өнімдерінің
қолдану және өңдіру құрылымы жағынан, отын сапасы жағынан, екінші кезектегі
өңдейтін процестердің көптігі жағынан және басқа көрсеткіштерімен АҚШ-қа
үлкен ұқсастық байқалады.
Өркендеген елдер арасына МӨЗ ең үлкен қуаттары Батыс Еуропа (Италия,
Франция, ГФР, Ұлыбритания), сонымен катар Жапонияда орналасқа.Батыс
Еуропадағы өркендеген елдер және Жапония МӨЗ-дағы мұнай өңдеу тереңдігі АҚШ-
қа қарағанда төмен.Бұл көрсеткіш Жапония мен Италияда ең төмен (60%төмен),
Франция, Англия және ГФР МӨЗ орташа.Жапония мен Италияда мұнай өңдеу
тереңдігінің төмендігі оларда өздерінің көмір және табиғи газ қорларының
жоқтығынан.Жапония мен Италиядағы МӨЗ-да (мотор) қозғалтқыш отынының шығымы
(53,7 және 50% тиісінше) төмен, ал олардың ГФР, Франция және Англия МӨЗ-да
шығымы жоғары. АҚШ пен Канададан кейін Ұлыбритания МӨЗ-да бензин шығымы
-25% жоғары.Бұл көрсеткіш басқа елдердің МӨЗ-да 12-22%.Бензиннің дизель
отынына қатынасының аздығы Батыс Еуропа МӨЗ-да дизель отынының көбірек
өндірілу себебі, бұларда автомобиль көліктерін дизель қозғалтқыштарымен
жабдықтауға бет алғандығынан.Жапония мен Италия МӨЗ-да мұнай өнімдері
құрылымында, бірінші орында қазан отыны (35 және 37%тиісінше).Басқа
өркендеген Батыс Еуропа және Жапония МӨЗ екінші кезктегі өңдеу
процестерінен қамтылу жағынан АҚШ-тан әлде қайда төмен.Мұнай өңдеуді
тереңдету процестер үлесі (термиялық, гидрокрекинг, каталитикалық крекинг
және алкилдеу) АҚШ-та 1985 ж. 60,8% болды.Батыс мұнайды терең өңдеу
процестерінің бағдары іске асырылуда, каталитикалық крекинг, висбрекинг,
гидрокрекинг және кокстеу процестері көбеюде.АҚШ-та каталитикалық крекинг
қуаты бензинге сұранысты керекті мөлшерде өтейтіндіктен, олардың құрылысы
соңғы жылдары бәсеңдеді.Соның есебінен, дизель отынын өндіретін қуат
гидрокрекинг есебінен, өсе бастады.
АҚШ-та және БатысЕуропа елдерінде этилденген бензинді пайдалану азайып
келеді, ал Жапонияда этилденген бензинді тіпті өндірмейді де.Бұл жағдай
автобензинді жоғары октанды басқа отынмен ауыстыру қажеттілігін туғызды,
метанол, метилтертбутил эфир, ацетон, бутанол, этанол және басқа қолданыла
бастады.Мұнай ШШЕБ мүшелері 1985 ж. 52 МӨЗ-да 278 млн.т. мұнай өңдеді,
олардың ішінде ең ірі қуатты МӨЗ-тары Венесуэла мен Сауд Арабияда (7және 4
МӨЗ тиісінше).Өркендеуші елдер ішінде мұнай өңдеу Мексикада жақсы өскен (9
МӨЗ, мұнай өңдеу көлемі-60млнтж).Мұнайды шетке шығаратын елдердің мұнай
өңдеудегі ерекшеліктері-оларда мұнай өңдедің тереңдігі төмен (мөлдір мұнай
өнімдерінің шығымы-45%) және МӨЗ құрамында екінші кезектегі жүретін
процестер аз (45%).
1.3 Мұнай өңдеу саласындағы проблемалар
Дүниежүзілік жаңа мұнай өңдеу саласының алдында қазіргі кезде тұрған
проблемалар мыналар:
- мұнай өңдеуді одан әрі треңдету, бұл оны үнемдеуде және дұрыс
пайдалануда ең тиімді жол;
- автобензиндердің октан санын қорғасын антидетонаторын қолданбай
көбейту;
- катализ саласындағы жетістіктерді іске қоса отырып, процестердің
талғамдығын көтеру және энергия сыйымдылығын кеміту; жылу және масса
алмасу процестерін жақсарту, мұнайды терең қалдықсыз және экология
жөнінен таза өңдеудің жетік пен интенсивті технологиясын жасау;
- мұнайдың ауыр қалдықтарын каталитикалық және термодеструкциялы жолмен
өңдеудің тиімді технологиясын жасауда мұнай шикізатын өңдеп қозғалтқыш
отындарын өндіруді альтернативті шикізаттар қорынан-көмірден,
сланецтерден, ауыр және битумды мұнайлардан алудың ауыспалы кезеңі деп
қарау керек.
Біздің ел мұнайды өңдеу көлемі жағынан дүние жүзінде АҚШ-тан кейін 2-ші
орында.Осы жақын кезеңге дейін елде мұнай өңдеу көлемі оның өндірілуіне
байланысты өсіп келді.МӨЗ соғысқа дейін іске қосылғандарды және 1940-1950
жылдары жұмыс істегендерінде мұнайды едәір терең өңдеуге бағытталған еді.
1960-1970 жылдары Поволжье, Маңғыстау-өзен және Батыс Сібірден арзан мұнай
өндіру көбейген соң, жаңадан МӨЗ негізінен мұнайды терең емес жүйемен
өңдеуге бағыт алды, әсіресе Еуропалық бөлігіндегілері.Мұнай өңдеу өсуі тек
сан жағынан ғана емес, сонымен қатар жоғары өнімді процестерді біріктіру,
істеп тұрған қондырғылардың жұмысын жаңарту арқылы, сапа жағынан да
өзгерді.Осылай саланың өркендеуі мұнай сапасының төмендеуі (1980ж. күкіртті
және жоғары күкіртті мұнай үлесі 83,7% жетті) және мұнай өнімдеріне сапа
жөнінен қойылатын талаптың өсуі жағдайында іске асуда.Қазір елде ең көп
пайдаланатын мұнай өнімдерінің қатарында қазан отыны (42%) тұр.Екінші болып
мұнай өнімдерінің ішінен өндіру көлемі жағынан дизель отыны (23%), себебі
өте ауыр заттар таситын автокөлік, тракторлар және комбайындар, карбюратор
қозғалтқыштарына қарағанда, экономикалық жағынан тиімді
дизельқозғалтқыштарымен жабдықталған.Елде ұшақ және автобензиндер өндіру
көлемі (16%), дизель отыны өндіруге қарағанда, төмен (бензиндизель отыны
есебінен, автокөліктердің дизель қоғалқыштарын пайдалану есебінен ары қарай
өсуі күтілуде (2000ж. Бұл қатынас ½-3жетеді).
Соңғы он жылдықта, мұнай өңдеу тереңдігінің өзгеруі мынадай: 1975ж.-
57,9; 1980ж.-56,2; және 1985-58,2%.Осы көрсеткішке қарап, тағы да бензин
мен қозғалтқыш отынының қосынды шығымына қарап, біздің елдің мұнай өңдеу
деңгейі, сонымен қатар, дүние жүзілік орта көрсеткіштерден төмен екендігі
байқалады.Бұл жағдай мұнай өнімдерінің қалыптасқан пайдалану құрылымынан
және екінші кезектегі іске асатын процестердің, бірінші кезектегі
процестерге қарағанда, іске қосылуы кенже қалуының әсерінен.
Мұнай өңдеу саласы өндірілген мұнай өнімдерінің сапасын әрдайым
көтеруде. Жоғары октанды бензин өндіу (А-80, АИ-93, АИ-98 және басқа) оның
жалпы өнімінің 80% жетті.1970 ж. Бастап А-66, А-72 бензинін өндіру
тоқтатылды.Аз күкіртті дизель отынының үлесі оның жалпы өндірілуінің 95 %
құрайды. Бірақ, мұнай өнімдерінің сапасының артуына қарамай, қазір біздің
кейбір мұнай және мұнайхимия өнімдері дүние жүзілік сапа жөніндегі
стандарттан, сонымен қатар өте маңызды мынадай техника-экономикалық
көрсеткіштерден де-металл жұмсау, энергия шығыны, зауыттардың өндіріске
пайдалану жөнінен көрсеткіштері жоғары, өндірісті автоматтандыру деңгейі
төмен, жұмыс істейтін адам саны көп және басқа көрсеткіштерден төмен.Мұндай
кешелдеу процестердің моральді және физикалық ескеруінен ғана емес.Тіптен,
соңғы жылдары жасалып іске қосылған, жоғары қуатты процестер және
каталитикалық жүйелер бұл көрсеткіштер бойынша шет елдегі өзіне ұқсас
процестерден көрсеткіштері өте төмен.МӨЗ-да мөлдір мұнай өнімдерін, оның
мұнайдағы бар мөлшері деңгейінде бөліп алу да, қапағаттанарлықтай емес, бұл
атмосфералық колонналарда дизель фракциясының толық бөлінуіне кедергі
жасайды.Біздің катализаторлар активтігі, тұрақтығы, талғамдығы және басқа
көрсеткіштері жағынан шет елден алынған катализаторлардан төмен.
1.4 Мұнай және оның қасиеттері
Мұнай – сұйық каустебиолиттер қатарына жататын табиғи ішкі зат. Мұнай
ашық сары, жасыл және қоңыр қошқыл, кейде қара түсті болып келетін, өзіне
тән исі бар, ультракүлгін сәуле жарығын шығаратын сұйықтық. Оның түсі
құрамындағы элементтерге байланысты. Кей жағдайларда түсі ақшыл мұнай да
кездеседі, мысалы, Азербайжан мемлекеттеріндегі Сурахана кен орнынан ақ
түсті мұнай өндіріп келеді. Генетикалық тұрғыдан алғанда мұнай шөгінді тау
жыныстары орталағында пайда болған, басқаша айтқанда мұнай тектерінің
өзгерістерге ұшырауынан пайда болған органикалық заттардың қалдығынан өз
алдына көшу (миграция) арқылы шоғырланып жиылған табиғи консентрат болып
саналады.
Химиялық жағынан мұнай сұйық көмірсутектерінің метандық (СпН2п+2),
нафтендік (СпН2п), ароматтық (СпН2п-6) қатарларының күкіртті, азотты және
оттекті қосылыстардың қоспаларынан тұрады. Мұнай құрамындағы шекті
көмірсутектері (парафиндер) метаннан (СН4), этаннан (С2Н6), пропаннан
(С2Н8), бутаннан (С4Н10) бастап гексакантанға (С60Н122) дейінгі
көмірсутектерінен тұрады. Ароматтық көмірсутектері: бензол (С6Н6) мен
дефелиннің (С6Н5) туындылары. Бұларда нафталин сияқты қоюланған жүйелер де
ұшырайды. Нафтендер шекті және ароматтық көмірсутектер аралығынан орын
алады. Мұнайда 82,5-87%-ке дейін көміртек, 11,5-14,5 % сутек кездеседі.
Мұнайдың физикалық қасиеттеріне оның тығыздығы жатады. Бұл көрсеткіш
тұщы судың тығыздығымен 1 гсм3 салыстырылады. Салмағына қарай мұнай ауыр
және жеңіл мұнай деп екіге бөлінеді. Жеңіл мұнай қатарына тығыздығы 0,9
гсм3-ге дейінгі, ал ауыр мұнай қатарына тығыздығы 0,9 гсм3-ден жоғары
мұннайлар жатады. Мұнайдың тығыздығы жоғарлаған сайын қайнау температурасы
арта бастайды. Мұнай құрамында 0,001-5,3%, кейде одан да жоғарылау
мөлшерге күкірт, 0,001-1,8% азот, 0,7% оттегі, 10%-тен көбірек парафин ,
35%-ке дейін (әдетте 5-10%) асфальт-шайырлы заттар болады. Мұнайдың құрамын
зерттеу мақсатныда элементтік және фракциялық анализдер қолданылады.
Фракциялық құрамына байланысты мұнай бензинді-керосинді және бензинсіз
болып ажыратылады. Табиғатта метанды, метан-нафтинді, аз күкіртті және
құрамында 2%-ке дейін күкірті бар мұнайлар көбірек тараған. Негізінде мұнай
өз денесінен электр тогын нашар өткізеді, көбінесе өткізбейді. Мұнай суда
ерімейді, бірақ тұрақты эмульсия құрауы мүмкін. Мұнайдың жылу бөлгіштік
қабілеті 10400-11000 ккалкг шамасында, бұл ең жоғарғы жылу беретін отын
қатарынна жатады.
Жер қойнауындағы мұнайдың физикалық жағдайын оны жер бетіне
шығарғандағы қасиетімен салыстыруға болмайды. Себебі, жер астында мұнай
шығаруға температура және қабат қысымымен байланысты сақталады. Ал, оны жер
үстіне шығарғанда температура төмендейді, қысым жойылады, мұнайдан газ
бөлініп шығады, мұнайдың көлемі кішірейеді.
Мұнайдың қабат бойындағы физиккалық қасиеттерін білу, әсіресе мұнай
қорын есептеу мұнай өндірудің технологиялық схемаларын орындау, техникалық
және технологиялық шараларды іске асырып, меңгеру жұмыс салаларында өте
қажет.
Жер қойнауындағы мұнай көлемінің жер бетіне шығарғандағы көлеміне
қатынасы – мұнайдың көлемдік коэффициенті деп аталады. Ол былай жазылады:
b = VплVпор
мұндағы: b – мұнайдың көлемдік коэффициенті; = Vпл – мұнайдың қабат
бойындағы көлемі, м3; Vпор – мұнайдың жер бетіне шығарылғандағы көлемі, м3.
Бұл коэффициент арқылы жер бетіне шығарылған 1 м3 мұнай жер астында
қандай орын алатынын білуге болады. Көп жағдайларда бұл коэффициенттің
мазмұны 1 –ден артық болып, 3-ке дейін жетуі же мүмкін.
Мұнайдың негізгі қасиеттерінің бірі - тұтқырлық. Мұнай тұтқырлығының
өндіріс саласындағы маңызы өте зор. Ол арқылы мұнай өндіру үрдісімен, оны
құбыр арқылы айдағанда жұмыс қарқынына көптеген әсер келтіретіні белгілі.
Тұтқырлығы төмен, жеңіл, сұйық мұнайлар құбыр арқылы тез өтеді, ал
тұтқырлығы басым, қою мұнайды өндіру, жинақтау, құбыр арқылы жүргізу
жұмыстары көптеген қосымша еңбекті керек етеді.
Негізінде мұнайдың тұтқырлығына әсер ететін жағдайлар-оның құрамындағы
парафин, шайыр қосымшалары және температура.
Мұнайдың температурасы әр түрлі болып келіп, кезекте орын алады.
Мысалы, Грозныйдағы парафинді мұнай 110С салқындықта да тоңазын қоюланады
да жылжып ақпайтын жағдайға келеді. Ал, сол кен орнының парафиннің 190С
салқындықта сұйық күйінде сақталады. Маңғышлақтағы Жетібай және Өзен
алаңдағы мұнайының парафині көп болғандықтан +340С жылылықта қоюланып,
жылжып ақпайтын жағдайға келеді т.б.
Мұнай кейбір органикалық – бензин, хлопофарм, эфир сияқты ерітінділерде
тез ериді. Сонымен бірге ол йод, күкірт, каучук, шайыр, өсімдік майлары
ерітетін еріткіш ретінде пайдаланылады. Бірақ мұнай суда ерімейді. Бұл
қасиет жер қойнауының қосымша мұнай өндіру жұмыстарында қабатқа су айдау
процестерінде мол қолданып, оның мұнай бергіштік коэффициентін өсіруде
пайдасы мол.
1.5 Термиялық крекинг және пиролиз
Жоғары температураның әсерімен мұнайды өңдеуді термиялық өңдеу
процестері деп атайды. Оған күрделі көмірсутектерді жоғары температура
әсерінен қарапайым көмірсутектерге ыдырату (термиялық крекинг),ауыр мұнай
қалдықтарын кокстеу (қортқылау), құрамында қанықпаған көмірсутектер көп
болып келетін газдар қоспасын алу үшін жүргізілетін пиролиз процестері
жатады.
Көмірсутектердің термиялық ыдырауы 380-4000С-та басталады. Күрделі
реакциялардың – термиялық полимерлену мен конденсациялану – нәтижесінде
қанықпаған және ароматты көмірсутектерден шикі мұнайдың құрамына кіретін
заттар – көмірсутекті газдары, сұйық мұнай өнімдерінің қосымша мөлшері,
сонымен бірге мұнай коксы (қатты көмірсутек қалдығы) түзіледі. Мұнай
шикізатын термиялық өңдеу жүйелері шарттарға және тағайындалуына байланысты
крекинг, кокстеу және пиролиз аталымдарын алды.
Термиялық крекинг. Шикі мұнайлардың ауыр фракцияларының белгілі
температурадан аса қыздырылуы жағдайында қосымша бөліну икемділігі крекинг
жүйесін пайдалануда үлкен жетістіктерге әкелді. Мұнайдың жоғары
температурада қайнайтын фракцияларының бөліну кезеңінде, С-С байланыстары
бұзылады,сутегі көмірсутегі молекуларынан үзіліп, нәтижесінде бастапқы шикі
мұнай құрамымен салыстырғанда, түрлі өнімдер спектрі шығарылады.
Мысалы, 290-4000С температура интервалында қайнайтын дистилляттар,
крекингтеу нәтижесінде газ, жанармай және ауыр шайірға ұқсас қалдық
өнімдерін шығарады. Крекингтеу жүйесі шикі мұнайдан бастапқы айдау
нәтижесінде құрылған аса ауыр дистилляттар мен қалдықтарды деструкциялау
жолымен жанармайдың шығарылуын ұлғайтады.
Бүгінгі таңда қазіргі қозғалтқыштардың талаптарына сәйкес келмейтіні
және шығарылатын өнімнің төменгі сапалылығы үшін (жанармай), термиялық
крекинг басқа, мұнайды қайталау өңдеудің қазіргі әдістерімен шегерілген.
Бүгінгі таңда термиялық крекингтің жаңа құрылғыларын енді жаңадан
орнатпайды, ал әрекеттегі құрылғыларды каталитикалық крекинг және басқа
қазіргі жүйелер құрылғыларын қайта жабдықтайды. Ал термиялық крекинг
негізінде кокстеу қондырғының дистиллятты шикізатын термодаярлау, оның бір
түрі – висбрекинг процесі ретінде іске асады. Висбрекинг – қазандық отынның
тұтқырлығын төмендету мақсатында мұнай шикізатын термиялық өңдеу процесі.
Кокстеу немесе көмірді жартылай қортқылау және қортқылау процесіне –
ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестерін айтады.
Жартылай қорқылау процесін 500-5500С, ал қортқлау – 11000С дейін жүргізеді.
Термиялық крекингте қортқы көмірдің түзілуі әрекеттің тереңдеу
мүмкіншлігін шектейді. Гудрон немесе мазут крекинггінде ашық түсті
өнімдердің қозғалысы 35-40 %-дан аспайды. Егр термиялық крекингте қөнімді
зиянсыз санап, қортқы көмірдің түзілуінен қауіптенбесе, ашық түсті
өнімдердің шығуын көбейтуге болады.
Көмірді қортқылау – термиялық әрекеттердің бір түрі. Көмірді қортқылау
кезінде сутекті қатты қалдық – қортқы көмір – шығатын негізгі өнім болып
табылады. Сонымен қатар, қортқы көмірмен қоса – жанармай, газойлдық
қоспалар мен газ алуға болады. Көмірді қортқылау арқылы ашық-түсті мұнай
өнімдерінен басқа асфальт, май өндірісінің қоспалары секілді өнімдер
алынады. Мұнда тауарлық сапасы жөнінен қортқы көмір өзгелерден жоғары
болады. Шикізат болып – жоғары молекулалық мұнай қалдықтары – гудрон
,термиялық крекингінің қалдығы, асфальт және бояу-май өндірісінін қоспалары
мен пиролиз шайыры.
Шикізат сапасының негізгі көрсеткіші – көмір қортқыланушылығы, күкірт
пен күл нақтылығы және кермектігі. Шикізатта жоғары молекулалық шайырлы –
асфальты заттар неғұрлым көп болған сайын , оның кокстелуі, яғни, қортқы
көмірдің шығуы көбірек болады. Егер кокстену 10 % тең төмен болса, онда
пештің кокстену әрекеті жүргізіледі, сондықтан кокстеу әрекетіне шикізатты
дұрыс таңдаған жөн.
Кокстеу өнімдерінің қабілеті. Газ – құрамы бойынша термиялық крекинг
газына ұқсамағанмен, онда олефинді көмірсутектер аздау болады . Жанармай –
құрамында шектеусіз КС болғандықтан , химиялық тұрақтылығы аз, октан саны –
ОС – 68-72.
Мұнайлы кокс – электрод, абразивтік шикізаттар, көмірграфитті
шикізаттар алуға және басқа да көптеген салаларда қолданылады.
Кубте кокстеу - мерзімдік әрекет, көп қолданылмайды. Кокстердің
жартылай үзіліссіз жүйесі – қыздырылмайтын кокс камерасында өтеді –
баяулатылған кокстеу. Баяулатылған кокстеу шикізатты құбыр пішіндес пешке
5000С дейін қыздырылады және ол толық жылытылмаған тік цилиндрлік аппаратқа
– кокс камерасына жіберіледі. Шикізат камерада ұзақ жатады да бұрын
жинақталған жылу арқасында кокстеледі. Жұмыс камерасының жоғары бөлігінен
тазарту ағымы келеді. Реактор коксқа толған кезде, шикізат тобы келесі
камераға ауыстырылып , кокс босатылады. Баяулатылған кокстеудің артықшылығы
– кокс көп мөлшерде шығарылады.
Кокстеу процесін 0,1-0,4 МПа қысымда және 470-5400С температурада
жүргізеді.
Пиролиз – жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген
жоғары температуралық процесс. Мұнай өндеудің термиялық жүйесінің ең қатаңы
болып табылады. Бастапқыда пиролиз этилен өндіру үшін ғана
қолданылған,қазіргі кезде пропилен, бутадиен, бензол және басқа да өнімдер
шығаруда кеңінен пайдалынылады. Бұл жүйедегі әрекет 750-9000С
температурасында жүреді және ол мұнай – химиялық синтез шикізаты – жоғары
бағалы олефин сутегін өндіруде қолданылады.
Олефин алуға негізделген пиролизге ең жақсы шикізат парафинді
көмірсутегілер болып саналады. Қалыпты парафиндердің – өзгеруінен : этан
тұтастай этилинге айналады, пропан мен бутанннан жоғары шығымымен этилен
мен пропилен түзіледі, сутегі атомдарының саны 4-тен асатын парафинді
көмірсутегіден 45-50 % салмақтағы этилен , пропилен және шектеусіз С4
көмірсутегісі алынады. Изопарафиндер пиролизінде газ түріндегі парафинді
көмірсутегілер пайда болады және оның қасиеттері ұқсас келеді. Орташа
температурадағы пиролиз кезінде ароматты көмірсутегілер балласт болып
табылады, ал аса жоғары температурада белгілі дәрежеде кокс пен шайыр
түзеді.
Табиғи және серіктес газдар, сондай-ақ мұнай өңдеу өнімдерін пиролизге
түсіруге болады. Табиғи газдардың құрамында 93-98 % метан, 2 % дейін этан
және 1 % дейін пропан кездеседі. Пиролизге этан мен пропан ғана
қолданылатындықтан, табиғи газдар пиролиз үшін төменгі бағалы шикізат болып
саналады.
Серіктес газдар мен мұнайды тұрақтандырушы өнімдердің құрамында 60-70
% этан, пропан және жақсы қайнағыш парафинді КС болады, сондықтан бұлар
бағалы пиролиз шикізаттары болып табылады. Кейде пиролизге серіктес газды
тұтастай түсірмей-ақ, одан бөлініп алынған этан , пропан және бутанды ғана
салуға болады.
Мұнай пиролизде қолданылатын өңдеу өнімдеріне тікелей айдалған жанармай
және ароматты көмірсутегілердің экстракция қондырғылардың шыққан бензин-
рафинат жатады. Бензин фракцияларын пиролиз кезінде бутадиен, бутилен,
ароматты көмірсутегілер секілді жоғары бағалы өнімдер алумен қатар , күл
мен нафталин өндірісіне қажетті шикізаттар дайындалады.
Тікелей айдалған жанармайдың тазартылған жанармайдан артықшылығы, оның
құраиының негізгі бөлігі парафин көмірсутегілерінен тұрады, ал тазартылған
жанармай құрамында 50 %-ға дейін ғана изопарафин бар.
Алдағы уақыттарда құбыр пештердегі пиролиз үшін шикізат ретінде
керосинді – газды қоспалар қолданылуы мүмкін. Бірақ бұл шикізат алдын-ала
дайындауды қажет етеді, яғни оны күкіртті қоспалардан тазартып, қайта
ароматтау қажет.
Қанықпаған көмірсутегілер – пиролиздің қорытынды өнімдері – тек өте
жоғары температура кезінде термодинамикалық тұрғыда тұрақты келеді.Этилен
үшін бұл көрсеткіш 7500С температураны құрайды. Сондықтан пиролиз
процесінің ең басты параметрлері – пиролиз температурасы , әрекеттесу
уақыты , шикізат буының парциалды қысымы. Пропан пиролизі кезінде
температураны жоғарлату этилен мен пропиленнің шығымын көбейтеді.Төмендету
температурада пропиленнің шығымы максимальді болғандықтан, этилен мен
пропиленнің шығымын және арақатнасын реттеп отыруға болады.
Этилен мен пропиленнің арақатынасын әрекеттесу уақытын өзгерту арқылы
да басқаруға болады. Шикізаттың парциалды қысымның төмендетілуі этиленнің
шығымын арттырады.Пиролиз процесі атмосфералық қысыммен шамалас қысымда
жүргізіледі, ал парциалды қысымды шикізатты су буымен араластыру арқылы
басқарады.Шикізатты су буымен араластыру олефиндер молекулаларының өзара
бір-бірімен соқтығысу ықтималдығын азайтады,соның нәтижесінде полимерлеу
және тығыздалу реакциясының маңызы төмендейді. Газ түріндегі немесе
тығыздалған газ пиролизі кезінде шикізатқа 10-20% су буы қосылды, ал
жанармай және өзге де ауыр көмірсутегілер пиролизінде 25%-дан 30%-ға су буы
араластырылады.
Пиролиз кезінде пиролиз газы мен пиролиздің сұйық өнімдері (пиролиз
шайыры) түзіледі. Пиролиз газында көп көлемдегі түрлі заттар бар. Оның
құрамы пиролиз температурасына реакция аймағында болу уақытына (әрекеттесу
уақыты) және бастапқы шикізат сапасына байланысты. Әрекеттесу уақыты ұзақ
болғанда (2-3 секундтан жоғары) шикізат сипаты пиролиз газының құрамына
айтарлықтай әсер етпейді. Пиролиз газы құрылғының газ бөлу аймағында
сутегі,метан , этан, этилен, пропилен , пропан бутилен-бутадиен қоспаларына
бөлінеді. Бутилен-бутадиен қоспасынан бутадиен-1,3 алынады, бұл шикізат
синтетикалық көк қағаз өнеркәсібінде қолданылады.
Пиролиз шайыры деп жүйеден алынған сұйық С5 – тен жоғары
көмірсутегілерді атайды. Пиролиз шайыры көлемі, негізінен пиролиз
шикізатына байланысты болады. Шикізатының құрамында 10-15 % диен
көмірсутегісі, 10-15 % олефин, 25-30 % бензол, 10-15 % толуол, сондай-ақ
стирол және инден , циклоолефин-циклопентадиен секілділердің шектеусіз
қоспасы және тағы басқалары. Пиролиз шәйірін өндеу екі түрлі жылулық және
химиялық жолмен жүзеге асуы мүмкін.
Пиролиз процесінің химиялық өзгерістері негізгі бағдарларында
көрсетілген. Пиролиздің негізгі реакциясы (әсіресе, шикізат ретінде мұнай
фракциялары пайдаланылған олефин және парафин түзетін көмірсутегі қатарының
крекинг.Оның алғашқы өнімдері одан әрі бөлінуге төзімді келеді).
Нәтижесінде , олефиндері мол жеңіл көмірсутегілер қоспасы дайындалады.
Сәйкес олефиндердің дигидрленуі ацителен мен оның туындыларын , сонымен
қатар жоғары реакциялық қабілетті бутадиен және басқа да диенді
көмірсутегілердің түзілуіне әкеледі (ІV). Соңғысы пиролиз жағдайында
циклдеу реакциясына түседі (V). Циклоолефиндерді дегидрлеуде арендер
құрастырылады, жекелей алғанда , бензол түзіледі (VІ). Ол полициклді
көмірсутегі мен кокстың (VІІ) негізін қалаушы болып табылады. Соңғы
реакцияның (яғни коксты шетке ығыстыруды ұлғайту) температураның 900-10000С
дейін жоғарылауына мүмкіндік туғызады.
Келесі қалаусыз жүйе – пиролиз жағдайында қанықпаған көмірсутегілердің
полимерленуі іс-жүзінде жүзеге асырылмайды. Бұл реакция экзотермиялық және
төмен температурада басталады.
Сондықтан бұл реакция жүретін және жылдамдығы жоғары болатын
температуралы аумақтан тез өту , пиролиздегі газды суыту кезеңіндегі
негізгі міндет. Шикізаттың жоғары температуралы орындарда болу уақытын
ұзарту мақсатты өнімдердің қалаусыз өзгерістерін ұлғаюына үлес қосады.
Сондықтан пиролиздің таңдамалығын (селективтілігін) жоғарлату үшін
әрекеттесу ауқытын азайту қажет. Алайда, мұндайда; шикізатты өндеу дәрежесі
өту жолында кеміп , сол себепті өнім шығуы азаяды – ал рецикл шығындары
өседі.
Экономикалық жайларды есепке ала отырып , жүйедегі жағдайды
тиімділендіру ендігі жерде таңдаулыққа байланысты.
Stone and Webster фирмасының VSC пештері , КТІ фирмасы шығарған
соңғы үлгідегі GK – пештерінде шикізаттың реакциялық ортада болу уақыты 0,2-
0,3 секундтан аспайды, ал Kellog фирмасының Millisecond пештерінде –
0,1 секунд шамасында.
Сонымен , пиролиз процесін жүргізу негізгі шарттары :
1. Әжептауір жылу мөлшерін жылдам енгізу,
2. Көмірсутектердің парциалды қысымын төмендету ,
3. Минимальді (контакт) уақыты,
4. Олефинді қажетсиз полимерленуін болдырмау үшін реактордан шығатын
пиролиз газдарын неғұрлым аз уақытта салқындату.
Іс жүзінде осы шарттарды жүзеге асыру үшін пиролизді құбыр пештер
қолданылады. Құбырға бастапқы шикізат пен бу, ал құбыраралық қуысқа –
жылутасымалдағыш салынады. Құбырдың ішкі қабырғаларына түскен коксты
мезгілді күйдіріп тұрады.
Пиролизді пештер шикізаттың реакциялық аймағында 0,01-0,1 сек бойынша
болуына икемделген қарқынды жоғары температуралы қыздыру үшін әдейлеп
құрастырған.
Қазіргі кезде пиролиз процесі мынадай бөлімдерден тұрады: көмірсутегі
шикізатының пиролизі, пиролиз газын сығу және тазарту , газ бөлу, пиролиз
шайырын өңдеу. Көп жағдайда , пиролиз құрылғысының жобасы қолданылатын
шикізаттың сипатына байланысты анықталады. Бірақ, қандай құрылғы болмасын
оның ең негізгі екі бөлімі кездеседі: бастапқы шикізаттың пиролизі мен
рецикл өтетін, ыстық деп аталатын бөлімі , және алынатын өнімді бөлу мен
тазарту қызметін атқаратын , суық деп аталатын бөлім. Бастапқы шикізатты
пештің конвективтік аймағына (бөлігіне) салып, оны су буымен араластырып,
кететін газ есебінен тиісті температураға қыздырады.
Содан соң, көмірсутегі мен будың қосындысы пештің радиантты аймағына
түседі. Мұнда пиролиз әрекеттесуінің өтуі қыздырылған панельдердің
сәулелердің жылуы арқылы жалғасады. Өнімдер пештен шығарда 800-8500С
температурасына дейін қыздырылады.Олефиндердің полимеризациясы аталатын
қажетсіз әрекетті болдырмау үшін, әдетінше, оларды жылдам суыту немесе
ысылту арқылы екі кезеңде жасайды.
Бірінші кезеңде (түзу емес ысылту) – су қоспасымен және екіншісінде
(түзу ысылту) конденсация кезінде түзілген пиролиз майымен 350-4000С
температурадағы суытылған өнімнің ағымы ауыр қоспаларды ала келетін алғашқы
фракциялану тізбегіне түседі Мұнда ортаңғы қатардағы бөліктерден пиролиз
жанармайы мен су алынады. Пиролиздің қоспаланбаған газдары тізбектің
жоғарғы қатарына шығады. Сығымдаудан соң, сілті ерітіндісімен шайылып және
кептіріліп, оларды құрылғының суық бөлігіне жібереді.
Оның техникалық безендірілуінің біреше нұсқасы бар : аз немесе көп
қоспалы сутегі, 99,9% тазалықтағы этилен ,95-99,5% тазалықтағы пропилен ,
25%-дан 50% дейін бутадиені бар С4 қосындысы , С5 қосындысы және ароматты
көмірсутегілерге бай пиролиз жанармайын алу.
Этилен бойынша шығымды жоғары деңгейге жеткізу үшін (нафта кеінде 30%-
дан жоғары) 8500С температураны қолданады, әрекеттесу уақыты 0,2-0,3 с және
Н2О шикізат массалық қатынасы 0,5-0,6 ... 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