Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің рөлі
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
І. Технологиялық бөлім
1.1 Шикізат және дайын өнім сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің рөлі ... ... ... ... .
1.3 Мұнай және сутегінің өнеркәсіпте қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4 Технологиялық сызбалар жобасы және сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Процестің технологиялық режим нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.6 Процесті аналитикалық бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.7 Дипломдық жоба тақырыбы бойынша арнайы сұрақ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8 Технологиялық процесті автоматтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.9 Еңбекті қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.10 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
ІІ. Есептік бөлім
2.1 Процестің материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 Реактордың материалдық балансын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Процестің және аппараттың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4 Реактордың негізгі өлшемдерін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.5 Қозғалмалы қабатты катализаторы бар реактор жобасы ... ... ... ... ... ... ... ... .
ІІІ. Экономикалық бөлім
3.1 Негізгі қорларды қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Еңбек ақы қоры және санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.3 Өзіндік құнды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4 Технико.экономикалық көрсеткіштерді және тиімділікті есептеу ... ... ... ... ..
IV. Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
І. Технологиялық бөлім
1.1 Шикізат және дайын өнім сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің рөлі ... ... ... ... .
1.3 Мұнай және сутегінің өнеркәсіпте қолданылуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4 Технологиялық сызбалар жобасы және сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Процестің технологиялық режим нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.6 Процесті аналитикалық бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.7 Дипломдық жоба тақырыбы бойынша арнайы сұрақ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.8 Технологиялық процесті автоматтандыру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.9 Еңбекті қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.10 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
ІІ. Есептік бөлім
2.1 Процестің материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2 Реактордың материалдық балансын анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Процестің және аппараттың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4 Реактордың негізгі өлшемдерін анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.5 Қозғалмалы қабатты катализаторы бар реактор жобасы ... ... ... ... ... ... ... ... .
ІІІ. Экономикалық бөлім
3.1 Негізгі қорларды қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.2 Еңбек ақы қоры және санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.3 Өзіндік құнды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.4 Технико.экономикалық көрсеткіштерді және тиімділікті есептеу ... ... ... ... ..
IV. Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар ( Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік шетелге жіберіледі.
Алғашқы кен орындары Эмбі өзенінің бассейндерінде 1911 жылы ашылған болатын. Қазақстанның мұнай газ индустриясының даму бастамасы Қарашангүл аймағындағы барлау скважинасьшан мұнай-дың фонтан болып атқылаған уақыты осы кезеңге жатады. Бүгінгі таңда мұнайдың ең үлкен кен орны еліміздің батысында орналасқан. Атырау жэне Маңғыстау облыстарының территория-сында мұнайдың өндірістік қорларынан тұратын 70% қазақстандык кен орындары бар. Анықталған 207 кен орындарының 80-ге жуығы Атырау облысында, Каспий өңірі ойпатының территориясында орна-ласқан
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар ( Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік шетелге жіберіледі.
Алғашқы кен орындары Эмбі өзенінің бассейндерінде 1911 жылы ашылған болатын. Қазақстанның мұнай газ индустриясының даму бастамасы Қарашангүл аймағындағы барлау скважинасьшан мұнай-дың фонтан болып атқылаған уақыты осы кезеңге жатады. Бүгінгі таңда мұнайдың ең үлкен кен орны еліміздің батысында орналасқан. Атырау жэне Маңғыстау облыстарының территория-сында мұнайдың өндірістік қорларынан тұратын 70% қазақстандык кен орындары бар. Анықталған 207 кен орындарының 80-ге жуығы Атырау облысында, Каспий өңірі ойпатының территориясында орна-ласқан
Қолданылған әдебиеттер:
1. «Мұнай және газ химиясы мен технологиясы» - Г. Қ. Бишімбаева, А. Е. Букетова. - Алматы : Бастау, 2007.
2. «Мұнай-газ секторындағы басқару» - Доғалова, Гүлнәр Нәжмиденқызы - Алматы : Экономика, 2007.
3. «Мұнай, мұнай өнімдері» - Серікбаева Жаса.- Химия мектепте, 2004ж.
4. « Қазақстанның мұнайхимиясы өнеркәсібінң жағдайы, проблемалары мен болашағы» Коныспаев С.Р. 2005ж. №1
5. Сериков Т.П., Оразбаев Б.Б. «Технические схемы переработки нефти и газа в Казахстане», Учеб.пособие для вузов, Атырау, 1993
6. Мановян А.К. «Технология первичной переработки нефти и природного газа», Учеб.пособие для вузов, М., Химия, 2001.
7.Серіков Т.П., Ахметов С.А. «Мұнай және газды терең өңдеу технологиясы», 3 томды, Атырау, 2005
8. Омарәлиев Т.О. «Мұнай мен газдан отын өндіру арнайы технологиясы», Астана, Фолиант, 2005
9.Абайылданов Қ. Н., Нұрсылтанов Ғ. М. Мұнай мен газды өндіріп, өңдеу. Оқулық. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003, 464-467 б.
10.Альбом технологических схем процессов в переработки нефти и газа. – Под ред. Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 1983. 29-33 с.
1. «Мұнай және газ химиясы мен технологиясы» - Г. Қ. Бишімбаева, А. Е. Букетова. - Алматы : Бастау, 2007.
2. «Мұнай-газ секторындағы басқару» - Доғалова, Гүлнәр Нәжмиденқызы - Алматы : Экономика, 2007.
3. «Мұнай, мұнай өнімдері» - Серікбаева Жаса.- Химия мектепте, 2004ж.
4. « Қазақстанның мұнайхимиясы өнеркәсібінң жағдайы, проблемалары мен болашағы» Коныспаев С.Р. 2005ж. №1
5. Сериков Т.П., Оразбаев Б.Б. «Технические схемы переработки нефти и газа в Казахстане», Учеб.пособие для вузов, Атырау, 1993
6. Мановян А.К. «Технология первичной переработки нефти и природного газа», Учеб.пособие для вузов, М., Химия, 2001.
7.Серіков Т.П., Ахметов С.А. «Мұнай және газды терең өңдеу технологиясы», 3 томды, Атырау, 2005
8. Омарәлиев Т.О. «Мұнай мен газдан отын өндіру арнайы технологиясы», Астана, Фолиант, 2005
9.Абайылданов Қ. Н., Нұрсылтанов Ғ. М. Мұнай мен газды өндіріп, өңдеу. Оқулық. –Алматы: ҚазҰТУ, 2003, 464-467 б.
10.Альбом технологических схем процессов в переработки нефти и газа. – Под ред. Б. И. Бондаренко. – М.: Химия, 1983. 29-33 с.
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
І. Технологиялық бөлім
1.1 Шикізат және дайын өнім
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің
рөлі ... ... ... ... .
1.3 Мұнай және сутегінің өнеркәсіпте
қолданылуы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
1.4 Технологиялық сызбалар жобасы және
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Процестің технологиялық режим
нормалары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Процесті аналитикалық
бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .
1.7 Дипломдық жоба тақырыбы бойынша арнайы
сұрақ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..
1.8 Технологиялық процесті автоматтандыру
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.9 Еңбекті қорғау
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ...
1.10 Қоршаған ортаны
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...
ІІ. Есептік бөлім
2.1 Процестің материалдық балансы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Реактордың материалдық балансын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Процестің және аппараттың жылулық
балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4 Реактордың негізгі өлшемдерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5 Қозғалмалы қабатты катализаторы бар реактор
жобасы ... ... ... ... ... ... ... . ...
ІІІ. Экономикалық бөлім
3.1 Негізгі қорларды
қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...
3.2 Еңбек ақы қоры және санын
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3 Өзіндік құнды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .
3.4 Технико-экономикалық көрсеткіштерді және тиімділікті
есептеу ... ... ... ... ..
IV. Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін
аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада
мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми
деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-
нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар (
Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана
шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің
екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық
реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық
қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және
термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын
алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді
қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан
жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай
өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең
алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік
шетелге жіберіледі.
Алғашқы кен орындары Эмбі өзенінің бассейндерінде 1911 жылы
ашылған болатын. Қазақстанның мұнай газ индустриясының даму бастамасы
Қарашангүл аймағындағы барлау скважинасьшан мұнай-дың фонтан болып
атқылаған уақыты осы кезеңге жатады. Бүгінгі таңда мұнайдың ең үлкен кен
орны еліміздің батысында орналасқан. Атырау жэне Маңғыстау облыстарының
территория-сында мұнайдың өндірістік қорларынан тұратын 70% қазақстандык
кен орындары бар. Анықталған 207 кен орындарының 80-ге жуығы Атырау
облысында, Каспий өңірі ойпатының территориясында орна-ласқан (1-ші кесте).
Маңғыстау облысында 54 кен орны, Ақтөбе облысында - 22, Оңтүстік
Қазақстанда - 16, Батыс Қазақстанда - 15, Қызылорда облысында -11, Жамбыл
облысында - 6 жэне Қарағандыда - 4 кен орны бар. Мұның өзінде де
Қазакстанның мұнай газ саласының потен-циалды мүмкіндіктері орасан зор.
Алдын-ала болжаулар бойынша, республикадағы мүнай мен газ қоры 13 миллиард
тоннадан асады, олардың жартысынан көбі Каспий теңізіндегі Қазақстан
секторының шельфінің шегінде орналасқан. Каспий шельфін терең зерттеу жэне
теңіздегі геологиялық барлау жұмыстарының дамуы 2000 жылы оте ірі Кашаган,
Оңтүстік-Батыс Қашаған, Ақтоты теңіз кен орындарын табуға мүмкіндік берді.
Аналитиктердің пайымдауы бойынша олар-ды игеру республиканың ірі мұнай
ондіретін 10 елдің қатарына кіруге мүмкіндік береді. Осы сектордағы табиғи
газдың геологиялық қор-лары 3 трлн. куб. м-ге жуық, алынатыны - шамамен 1
трлн. куб. м. Қазақстандағы ең ірі мұнай кен орындары Теңіз (мұнай) кен
орны, Өзен (мұнай-газ), Қарашығанақ (мұнай-газ конденсатты), Қаламкас
(мұнай-газ) болып табылады.
Мұнайға ең бай мемлекет – Сауд Аравиясы (дәлелденген дүниежүзілік
қордың 25%), Ирак (10,8%), ОАЭ (9,3%), Кувейт (9,2%), Иран (8,6%) және
Венесуэла (7,3%) – бұлардың барлығы МЭЕҰ (мұнайды экспортқа шығаратын елдер
ұйымы ОРЕС) мүшелері болып табылады, олардың үлесіне дүниежүзілік қордың
78% келеді. Аса ауыр мұнайдың қоры негізінен Канадада, Венесуэлада және ТМД
елдерінің территориясында шоғырланған.
Қазақстан әлемнің байырғы мұнай шығаратын елдерінің бірі болып
табылады, оның табиғи байлықтары орасан зор, атап айтқанда табиғи жанғыш
қазбалар қорлары: мұнай, газ және көмірге өте бай мемлекет. Қазақстанның
көмірсутек потенциалы мамандардың айтуына қарағанда әлемдік қордың жалпы
көлемі бойынша Қазақстан әлемнің алдыңғы елдерінің қатарына кіреді. Мұнай
мен газ Қазақстанның барлық аудандарында дерлік кездеседі. Қазақстандағы
көмірсутек шикізаттарының алынатын қорлары 30 млрд. баррель немесе 4 млрд.
тонна мұнайды және 3 трлн. куб метрге жуық газды құрайды. Мұнай қоры
бойынша Қазақстан көптеген мұнай өндіретін елдерден асып түседі.
Республикада барланған мұнай және конденсат қорлары – 2,8 миллиард тонна,
газ
қоры – 1,9 триллион куб метр құрайды.
Қазіргі заманда мұнай газ өңдеуші өндірістің дамуы шығарылатын
өнімнің сапасы мен түрінің жоғарылауымен, мұнайды қайта өңдеудің
тереңдетілуімен , қуат бірлігі жоғары қондырғылармен қатар, мұнай газ
өндіруші аудандардың қажеттіліктерін есепке ала отырып, мұнай өнімдерінің
әр түрін алуға мүмкіндік беретін мұнай газ және газ конденсатын өңдейтін
модульдік қондырғылардың салынуымен есептейді. Мұндай өлшемді қондырғылар
шикізатты бөлетін бірінші реттік өңдеуді ғана қамтамасыз етіп
қоймай, жоғары әсерлі катализаторлар қолданатын химиялық өңдеудің
екінші реттік процесстерінде қамтамасыз ету керек. Мұнайды өңдеу
тереңділігін жоғарылату үшін екінші реттік процесс үлесін арттыру керек.
Сонымен қатар күшті әсерлі катализаторлар мен бөлшектер қолдану керек.
Мұнайға серіктес және табиғи газдарды комплексті түрде қолдана отырып,
олардан газ конденсат , күкірт, гелий және т.б. бағалы өнім алу керек.
Мұнайды бірінші реттік өңдеуді қазіргі заманғы қондырғылардың
өнімділігі жылна 8-9 миллион ,ал газды 5 миллиард текше метрге жеткіздік.
Мұнай және газды өңдеудің процесстерін, жұмыс параметрлерін өзгерте
отырып, тең интервалдар жұмыс жасайтын аппараттарды қолдануға әкеледі.
Мысалы: t -60*С (Май өндірісіндегі кристалдандыру процесінде) 800-900*С
дейін (пиролиз процессінде) жетуі мүмкін. Ал қысым терең вакуммнан
(ауыр мұнай қалдықтарын өңдеу) 150 МПа (полиэтилен өндірісінде) дейін
жетеді. Бұл аппаратура есептеріне жоғары талаптар қойылады.
1.1 Шикізат және дайын өнім сипаттамасы
Мұнай - көміртегілер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-
қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі
де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады;
пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.
Мұнай түзілу - өте күрделі, көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық
процесс, оның тетігінің кейбір сәттері әлі белгісіз. Себебі бастапқы
органикалық
материалдар шашыранды түрінде, оның мұнай мен газға айналу өнімдері де,
әуелгі кезде мұнай аналық көбінесе балшық қабатында кездесуі әбден ықтимал.
Мұнайдың жер бетіне шығуын Каспий теңізінің жағалауында 500 жыл бұрын,
ал газдың жер бетіне шығуын Кавказда және Орталық Азияда біздің заманнан 6
жыл бұрын ғалымдар байқаған. Мұнай өндірістік мәнге ХІІІ ғ бастап ие бола
бастады. Мұнай жердің қалдық қабатына көп тараған сұйық, жанғыш минерал.
Мұнай және одан жер бетіне бөлінетін табиғи өнімдер – асфальтендар және
битумдар адам баласына көптен белгілі. ХІІІ ғ соңынан бастап мұнай өңдеудің
өнімі – керосинді үйлерді және кұжарықтандыруда пайдалана бастады, ал ХІХ ғ
бастап ішкі жану двигательдері ойлап табумен байланысты мұнай өнімдері әр
түрлі жол көліктерінде негізгі отын болды.
Мұнайдың, ал ертеректе оны тас майы деп атаған, болашағы зор екенін
болжаған орыс ғалымы М.В. Ломоносов, Пенсильванияда ең алғаш рет мұнай
ұңғымасы бұрғыланғанға дейін жүз жыл бұрын, мұнайдың шығуы жайлы өзінің
бірегей теориясын ұсынған еді. Жер қойнауында тереңнен орналасқан
шымтезекті шөгінділерден жерасты ыстығымен қою, майлы материя шығарылып,
саңылаулар арқылы ағады... Бұл дегеніміз – сирек, әртүрлі сұрыпты, жанатын
және құрғақ, қатты материялардың пайда болуы, бұл тас майы – мұнайдың
негізі..., – деп 1763 жылы М.В. Ломоносов айтып кеткен.
Көміртектермен қатар мұнай құрамында тағы басқа заттар да бар. Мырышы
бар - H2S, меркаптандар, моно- және дисульфидтер, тиофендер мен тиофандар
полициклдіктермен бірге т.б. (70-90% қалдық өнімдерде шоғырланады); азотты
заттар – негізінен пиридин, хинолин, индол, карбазол, пиррол және
порфириндер (үлкен бөлігі ауыр фракциялар мен қалдықтарда шоғырланады)
гомологтары; қышқылды заттар – нафтен қышқылы, фенолдар, смолалы-асфальтты
т.б. заттар (әдетте жоғары қайнайтын фракциларында кездесетін). Элементтік
құрамы (%): С – 82-87, Н – 11-14.5, S – 0.01-6 (сирек – 8-ге дейін), N -
0,001—1,8, O — 0,005—0,35 (сирек – 1.2-ге дейін) және т.б. Барлығы мұнай
құрамында 50-ден аса элементтер табылған. Мысалы, жоғарыдағылармен қоса
V(10-5 — 10-2%), Ni(10-4-10-3%), Cl (іздерінен бастап 2•10-2%-ға дейін)
т.с.с. Әр зат әр кен орнында әр мөлшерде кездесетіндіктен орташа химиялық
қасиетттер жайлы тек шартты түрде ғана айтуға болады.
Сутегі – иіссіз, ең жеңіл газ, суда ерімейді, палладий, платина,
никель, т.б. металдарда жақсы сіңіреді; балқу t - 259,1 °C, қайнау t –
252,6 °C. Сутектің молекуласы екі атомнан тұрады (Н2), диссоциациялану
дәрежесі 35000С-та 20%, ал 50000С-та 96%-ға тең. Тотығу дәрежелері +1,-1.
Асыл (инертті) газдар мен асыл металдардан басқа элементтердің көпшілігімен
химиялық қосылыстар түзеді. Күшті тотықсыздандырғыш болғандықан F2 –мен
(қараңғыда - 2520С-та), Cl2-мен (жарықта) , O2-мен ( 550 °C –тан жоғары)
әрекеттесіп тікелей қосылыстар (HF, HCl, H2O) түзеді. Сутекті көптеген
металдардың (Cu, Fe, W, Re, т.б.) окситтерімен тотықсыздандырады. Мысалы:
Cu O +H2 =Cu + H2O және Fe3O4+4H2=3Fe+ + 4H2O, т.б. Сутек азотпен
әрекеттесіп, аммиак ( N2+3H2=2NH3 ), күкіртпен күкіртсутек ( Н2+S=H2O ),
көміртекпен жоғары температурада метан (C+2H2=CH4) түзеді. Сілтілік және
сілтілік жер металдармен әрекеттесіп гидридтер (LiH, NaH, CaH2, BaH2,т.б.)
түзеді. Сутектің аса маңызды реакциясына CO-мен әрекеттесіп, температура,
қысым, катализатор әсеріне байланысына әр түрлі органикалық қосылыстар
(HCHO, CH3OH т.б.) түзу жатады.
Табиғатта тұрақты екі изотопы 1Н (протий) және 3Н (тритий)
кездеседі, жасанды жолмен радиоактивті изотопы 3Н мен өте тұрақсыз 4Н
алынған. Сутек - әлемде көп тараған элемент. Массасы бойынша атмосферадағы
сутектің мөлшері 3,5 *10 -6% литосфера мен гидросферада – 1% , суда –
11,9%.
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің рөлі
Сутегін көп мөлшерде аммиак синтезінде және метил спиртінде,
мұнай өнімін гидротазалауда, гидрокрекинг процессінде, циклогексанға
бензолды гидрлегенде, оксо-синтезде және т.б. процесстерде қолданады.
Сұйық сутегі космостық ракеталар қозғалтқышына отын ретінде қолданылады.
Сутегін металлургиялық процесстер қатарында қорғаныш орта және қалпына
келтіргіш ретінде қолдану үшін жаңа жобалар қарастырылып жатыр.
Сутегінің ең маңызды қолдану аймағының бірі – мұнайды қайта өңдеу
және мұнай химиясы өнеркәсібі.
Мұнайдағы ауыр фракция қалдықтарын гидрокрекингтеу және гидротазалау
процесстерінде сутегі көп мөлшерде қолданылады. Қазіргі уақытта мұнайды
қайта өңдеу кезінде қолданылатын сутегінің негізгі көзі – техникалық
сутегі, ол бензиннің каталитикалық риформинг процессінде қосымша
өнім ретінде алынады. Тек Н2-ң 20% ғана арнайы көмірсутек шикізатынан
алынады. МӨЗ-ның көбінде сутегін көбінесе ашық түсті мұнай өнімдерін
гидротазалау үшін қолданады.
Сутегін алу жолдары.
Қатты мұнай қалдықтарын бу-оттекті газдандыру арқылы сутегін
өндіру.
Кез келген МӨЗ-да терең қайта өңдеу кезінде көп мөлшерде (шамамен
мұнайдан 15-20% ) бөлме температурасы бойынша қатты қалдықтар пайда
болады. Олар: деасфальтизация асфальттары және терең вакуумдық айдау
гудрондары, олар қазіргі уақытқа дейін қажетті квалификациялық қолданыс
таппаған. Оларды шикізат ретінде отындық емес мұнай өнімдерін, яғни,
битум, пек, байланыстырушы және басқа да көміртекті материалдар қатты
мұнай қалдықтарының мөлшеріне қарағанда аз мөлшерде алынады. Мұнайды
қалдықсыз одан арғы қайта өңдеу қатты мұнай қалдықтарын синтетикалық сұйық
отынды, энергетикалық немесе технологиялық газдарды, сутегін және т.б.
алу тек химиялық қайта өңдеу кезінде жүзеге асырылады. Бұл мақсатта
бұрыннан қолданылатын және өңделген технологиялық процесстер қатты жанғыш
пайдалы қазбаларды (көмір, сланец, антрацит) қайта өңдеу процессі қолданыс
табады. Қолданылатын көптеген көмір өңдеу тәсілдерінің (жартылай кокстеу,
орташа және жоғары температуралы кокстеу, газдандыру, гидрогенизация және
т.б.) ішінде мұнайды қайта өңдеу процессіне газдандыру процессінің
артықшылығы жоғары болып келеді. Қатты мұнай қалдықтарын газдандыруы
бойынша соңғы жылдары шет елдерінің (АҚШ, Батыс Еуропа және Жапония) МӨЗ-
да жоғары сапалы, аз күкіртті моторлық және котельдік отындары алу үшін
мұнайды терең қайта өңдеу проблемалары шешілуде. Сонымен қатар газдандыру
процессі сутегі өндірісінде де қолданылады, себебі сутегіне деген сұраныс
мұнайды қайта өңдеудің тереңдігі көтерілген сайын артып отырады.
Газдандыру – жоғары температуралы каталитикалық емес, қатты немесе
сұйық жанғыш газдар (СО, Н2, СН4) тотықтырғышпен алынатын пайдалы
қазбалардың органикалық массасымен әрекеттесу процессі. Тотықтырғыш –
газдандырғыш агент – ретінде оттегі, ауа, су буы, көміртекті диоксид және
олардың қоспасы қолданылады. Газдандыру процессінде генераторлық газдың
құрамымен, сәйкесінше тағайындау мақсаты қолданылатын үрлегіш түрімен (
яғни газдандырғыш агенттің құрамымен) анықталады. Үрлегіш түріне байланысты
олар келесіге бөлінеді:
1) Бу ауалық газдандыру процесстері - олардан азот құрамдас генераторлық
газдар алынады, олар энергетикалық отын ретінде немесе аммиак
синтезі үшін технологиялық газ (көміртекті тотық конверсиясы және СО2-
ден тазартқаннан соң) қолданылады.
2) Бу көміртекті газдандыру процесстері, бұл процесстерде көміртекті
тотық және құрамында аз мөлшерде метан бар сутегі алынады, олар
метанол өндірісінде, синтетикалық сұйық отындарда, спирттерде және
сол сияқты орталарда химиялық шикізат ретінде қолданылады немесе
толық көміртек тотық конверсия және СО2-ден тазартудан соң тек
сутегі құрамды газ алынады.
Алғаш рет қатты отындардың газдандыру өнеркәсібінің орындалуы 1835 ж
Ұлыбританияда алдымен жарқыратқыш газын алу мақсатында жүргізілсе, содан
соң жылулық және электростанцияға энергетикалық отын ретінде, сонымен
қатар сутегі, аммиак, метанол, альдегид және Фишер және Тропш сұйық
көмірсутектерінің оксосинтез және синтез спиртіне технологиялық газдар
өндірісі үшін жұмыс жасайды. ХХ ғ-дың орта шамасында газ-генераторлық
процесс көптеген өнеркәсібі дамыған елдерде кең өріс тапқан.
Синтетикалық сұйық отынды өнеркәсіпте өндіру 30-шы жылдары
Германияда игерілген, бұл ел арзан қоңыр көмір қорына ие болды. 1943-
1944жж қатты жанғыш пайдалы қазбалар каталитикалық гидрогенизацияда
қысыммен жұмыс жасайтын 14 өнеркәсіптік қондырғы жұмыс жасады. Бұл
қондырғылардың өнімділігінің қосындысы 4 млн тг жетті. Сонымен қатар СО
мен Н2 –ден көмірді газдандыру арқылы алынатын көмірсутек өндірілетін
қондырғылар жұмыс жасайды, олардың өнімділігінің қосындысы 600 мың тг
шамасында болады. Соғыстан кейінгі (1946-1952ж) жылдары қатты жанғыш
пайдалы қазбалардан және газ тәріздес отын өндіру қондырғылары әлемнің
әртүрлі елдерінде жасалды. Мысалы, бұрынғы СССР-да 50 жылдары 350ден
астам газ генераторлық станциялар жұмыс жасады, онда 2500 газ генератор
орнатылды№ Бұл станциялар жыл сайын 35 млрд м3 энергетикалық және
технологиялық газдарды өндіріп отырды. Қазіргі уақытта әлемде бірнеше ондық
қатты мұнай қалдықтарын бу оттекті газдандыру Покс атты қондырғылары
жұмыс жасайды, олардың негізгі мақсаты мұнайды терең қайта өңдеудің
гидрогенизаттық процесс үшін сутегін алу болып келеді.
Оттекті отын (қатты мұнай қалдығы) мен газдандырғыш агенттің (О2,
Н2О, СО2) әрекеттесуі келесі гетерофазалық реакцияларда өтеді:
1. С + О2 = СО2 + 394,4 МДжкмоль оттегі;
2. 2 С + О2 = 2СО + 218,8 МДжкмоль оттегі;
3. С + Н2О = СО + Н2 -132,6; МДжкмоль оттегі;
4. С + 2Н2О = СО2 + 2 Н2 -89,5 МДжкмоль оттегі;
5. С + СО2 = 2 СО -175,8 МДжкмоль оттегі;
6. С + 2Н2 = СН4 +87,4 МДжкмоль оттегі;
7. СО + Н2О = СО2 + Н2 + 42,4 МДжкмоль.
Бұл реакциялардың үйлесімі генераторлық газдың құрамын анықтайды.
Газдандырғыш агент – оттегі – процесске қажетті газдандыру
температурасына (сұйық күлді жою 1300-16000С және қатты күлді жою 900-
10000С) байланысты беріледі. Генераторлық газдың (СО және Н2) жоғары
шығарылуы су буының қатысымен реакция (3,4,5,7) есебімен жүргізіледі.
Термодинамикалық анализ көрсеткіші бойынша оттегі қатысымен жүретін барлық
реакциялардың тепе-теңдігі толық оңға жылжытылған. Сәйкесінше тепе теңдік
газ қоспасында бос оттегі болмайды. Эндотермиялық реакциялардың тепе-
теңдігі үшін жоғары температура қажетті болғандықтан, температура
көтерілген сайын реакцияларда (3,4,5) генераторлық газдан тұтас
компоненттердің шығарылуы артады. Каталитикалық емес газдандыру
процесстерінде метанның қалыптасу реакциясының рөлі өте аз. Ал басқа
реакцияларды қарастырсақ, олар басқаларының ұзындық комбинациясы болып
келеді. Реакция (4) комбинация (5) және (7) болып келсе, ал реакция (2)
реакция (1) және (5) қосындысын береді. Берілген оттегі шығынымен
генераторлық газдың тепе-теңдік құрамын есептеу үшін реакция (3) және (5)
тепе-теңдігінің 2 теңдеуін құрып және есептеу қажет және сутегі мен
оттегінің материалдық балансын шешу керек. Процесстегі оттегінің шығыны газ
генератордың жылулық балансы бойынша есептеледі.
Ғасырлық тарих өрісі бойынша қатты отынды газдандырудың өнеркәсіп
процессінде көптеген түрлері жасалған және еңгізілген. (шахталы, қабатты
газдандыру, Лурги газ-генераторы сияқты, сығылған қабатты газдандыру,
мысалы Винклер әдісі бойынша).
Қатты отындарды газдандырудың жаңа заманғы аса нәтижелі әдістерінің
бірі – Копперс-Тотцек әдісі болып келеді, шаңтәріздес отынның жүру
процессі кезінде қорытушы болады. Бұл газгенизаттың түрінің сызбасы сурет
– 1-де көрсетілген.
Сурет – 1 Копперс-Тотцек жүйесінің шаңтәріздес көміріне арналған
газгенератор
1 – бункер-мөлшерлегіш 2 – газгенератор камерасы 3 – форсунка 4 – сұйык
күйінді мен оның түйіршіктерінің шығару түйіні
Бұл сызбада ішінен термокүшті материалмен футерленген, сыртынан сумен
салқындатылатын төмен қысымды бу алынатын көлденең реакциондық камера
көрсетілген. Негізгі заттарды жіберетін форсунка (шілтірлік бас) бір-
біріне қарама қарсы орналасқан реакциондық камераларда орналасқан.
Шаңтәріздес көмір (бөлшектерінің көлемі ≈ 0,1мм) азоттың ағыны шығыс
бункерлерге (1) беріледі, одан шнекпен форсункаға (3) барады, оттегінің
және су буының ағынымен бекітіліп, камераға (2) бытырайды.
Ағындардың ара қатынасы: 1 м3 О2 – ге 0,05 – 0,5 кг бу. Күл сұйықтық
күйде апарылады. Сондықтан камерадағы (2) температура 1500 – 1600 оС
құрайды. Реакционды камерадағы көмірдің СО2 , СО, Н2 , Н2О және Н2S
құрамындағы газ қоспасымен құралған органикалық бөліміне айналады.
Генераторлық газды суытқан кезде органикалық заттар бөлінбейді, сондықтан
газ бен суды тазарту оңайланады. Күл сұйық күйде реакциондық камераның
төменгі бөлігінен шығады,салқындатылады және түйіршікті күйінді (шлак)
түрінде жойылады.
Газ котел-утилизаторда салқындатылады, сонымен қатар 10 МПа дейінгі
қысымды бу құралады. Газ одан әрі салқындайды, шаң бөлшектерін жою үшін
айналып жүруші сумен жуылып тазалайды, одан соң келесі кезеңге тазалауға
және қайта өңдеуге жіберіледі.
Копперс – Тотцек әдісінің дамуына Тексако әдісінің шаң тәріздес көмір
газ генереторы үлес қосты. Оның ерекшелігі газдандыруды қысымда өткізуден
тұрады. Ұсақталған көмір газ генератордың реакциондық камерасына шнекпен
емес, су суспензиясы түрімен жоғары қысымды сораппен түседі (су ара
қатынасы көмір = 0,8 : 1,5). Газдандыру сұйық оттектің берілуімен жүзеге
асырылады. Газ генератордағы температурасы 1100-1500 оС күлдің балқу
темперетурасына сүйенеді. Күл жүйеден балқыған күйде шығарылады. Күл су
буымен салқындатылып, түйіршіктелінеді және шлюз арқылы жүйеден шығарылады.
Газ генераторға судың берілуі газ генератордың жылулығын
төмендетеді. Алайда бұл әдістің арқасында газдандыру процесінде су буының
қажеттілігі жоғалады, ал котел-утилизатордағы бу ішкі жүйеге беріледі.
Суспензия дайындау үшін ластанған ағын суды калдануға болады, өйткені газ
генераторда кез – келген органикалық қоспа СО және Н2 – ге айналады.
Сондықтан бұл процесті ағынды сулар мен тастандыларды жоюға, сонымен қатар
әртүрлі сұйық және қатты қалдықтарды өңдеуге қолдануға болады.
Тексако жүйесінің газ-генераторы соңғы жылдары мұнайды терең қайта
өңдеудің гидрогенизациялық процесстері үшін сутегін алу мақсатында Покс
процессі қатты мұнай қалдықтарын газдандыруда реакциондық аппарат ретінде
кеңінен қолданылады.
Покс процессінде генераторлық газды каталитикалық қайта өңдеу және
тазалау келесі әдістері қолданылады, яғни МӨЗ-да көмірсутекті шикізаттың
каталитикалық бу конверсия процессінде қолданыс табады. Сонымен қоса бұл
процессте генераторлық газдан сутегін бөлу үшін эксплуатациялық шығынды
азайтатын мембрандық технология қолданылады. Қажетінше МӨЗ-дағы қазандық
отынды шығаруды азайту және келесі мұнайды терең қайта өңдеудің
проблемасын шешуде каталитикалық процесс үшін құрамында металл мөлшері өте
көп қатты мұнай қалдықтарын пайдалану тұйық жағдай туғызып отыр. Мұндай
қалдықтарды нәтижелі қайта өңдеу үшін каталитикалық емес, жоғары
температуралы, ондағы оттегінің артық өңделетін технологиялық газға жеңіл
айналатын Покс процессі нәтижелі болады.
Қатты мұнай қалдықтарын бу қышқылдық газдандырудың Покс
процессінің негізгі артықшылығының ішінде келесілерін атап өтуге болады:
1. Ысырапсыз және экологиялық нәтижелі қиын пайдаланылатын жоғары
концентрациялы қатты қалдықтарды қайта өңдеу мүмкіндігі;
2. МӨЗ-ғы мұнайды терең қайта өңдеу үшін талабын қанағаттандыратын
қажетті мөлшерде гидрогенизат процессі үшін сутегін өндіру мүмкіндігі;
3. Сутегінен басқа, СО және Н2-ден тұратын технологиялық газ, арзан
метанол шикізаты үшін жоғары октанды автобензин компоненті –
метилтретбутилдік эфир синтезін алу мүмкіндігі;
4. Покс процессінің жалғыз қалдығы – ванадий және никельдің жоғары
мөлшері бар түйіршіктелген шлакты құнды металлургиялық шикізат ретінде
қолдануға болады.
5. Газдандыру процессінде бір уақытта МӨЗ-да табиғи қорғаушылық объект
концентрленген ағын суларын, сұйық және қатты қалдықтарды мұнай
өңдеуде қолдану мүмкіндігі.
Құбырлы пештердегі метан конверсиясы.
Сутегін алудың негізгі тәсілі – газ немесе мұнай шикізатының
каталитикалық бу конверсиясы. Газ тәрізді көмірсутектермен қатар сұйық
мұнай өнімдерін де конверсиялауға болады.
Әрине шикізаттың молекуласының конверсиясы жоғары болған сайын,
сутегінің шығу дәрежесі де жоғарлайды. Бұл жағдайда қолайлы шикізат –
метан, оның молекуласында 25% сутегі бар. Метанның негізгі көзі
концентрациясы 94-99% СН4 тұратын табиғи газ болып келеді. Сондай-ақ
мұнайды қайта өңдейтін құрғақ газдар қолданылады. Отын профильді
зауыттарында мұнайды терең қайта өңдеу кезінде құрғақ газдарды
(гидротазалау, гидрокрекинг және риформинг процесстерінің үрленген газ
қоспалары) алады, олардың құрамында сутегі, метан, этан болады. Бұндай
газдан концентрациясы 30-35% болған кезде сутегін алу экономикалық жағынан
тиімсіз, алайда каталитикалық конверсия шикізаты ретінде құрғақ газды
қолдануға болады.
Метан (немесе оның гомологтары) мен оның су буының әрекеттесуі мына
теңдеулерде өтеді:
СН4 + Н2О ↔ СО + 3Н2 – 206,4кДж
Немесе жалпы қарастырғанда
СnH2n+2 + nH2O ↔ nCO + (2n+1) H2
Пайда болған оттегінің тотығы су буымен тотығады:
СО + Н2О ↔ СО2 + Н2 +41,0 кДж
Алынған қорытынды реакция:
СН4 +2Н2О ↔ СО2 + 4Н2 – 165,4 кДж.
Процесс жылу шығынымен өтеді және термодинамикалық жағынан оған
жоғары температура тән: катализаторсыз температура 1300-14000С болуы қажет.
Сонымен қатар шекті көмірсутегінің шексіз көмірсутегіне айналуының
реакциялары жүреді және бос сутектері бөлінеді.
Процесстің температурасын төмендету және сұрыптаушылығын жоғарылату
үшін промоттағыш қоспасы бар никельді катализаторлар қолданылады. Никель
сақтағышта орналасқан (алюминий оксиді, магний және кремний). Оттегінің
тұнуына қарсы тұру үшін қышқылданған қосымша қолданады. Отандық ГИАП-3,
ГИАП-5, ГИАП-16 және басқа да катализаторлар қолданылады, Мысалы: ГИАП-16
катализаторының құрамында 25% NiO, 46% Al2O3, 14% CaO және 15% MgO бар.
Катализаторларды сақина тәрізді 15х17х11 мм өлшемде тығыздығы 1100 кгм3 ,
салыстырмалы беті 44 м2г, кеуектілігі 33% жасайды. Катализаторлар күкірт
қышқылына, органикалық күкірт қосындыларына және галогендерге аса
сезімтал. Қоспаға емес, бөлек шикізатқа және су буына түсетіндер оған
дезактивациялаушы әсер етеді. Катализатор қолданысы температураны 700-
10000С дейін төмендетуге мүмкіндік береді.
Процессті жоғары қысымда да, атмосфералық қысымда да өткізеді. Қысым
кері әсер көрсетеді, өйткені бүтін реакцияның тепе-теңдігін солға қарай
жылжытады, сонымен қатар реакция көлемінің жоғарылауын есте ұстау қажет.
Жоғары қысымды қолдану температураны жоғарлатып, процесстің сұрыптаушылығын
төмендетуге әсер етеді. Алайда негізгі газ қондырғыға қысыммен түссе, оны
дросселдеу экономикалық тиімсіз, содан соң пайда болған газды қайтадан
сығу. Көбінесе 2-4 МПа қысымды жиі қолданады. Катализатор қабатының
қабылдауға болатын гидравликалық қарсылығын қамтамасыз ету де аса маңызды
болып келеді.
Реактор тік құбыры бар құбырлы пеш болып келеді. Жұмыс жасап тұрған
қондырғыларда қысымы 1,5-2,5 МПа, қабырға қалыңдығы 16-20мм болғанда
құбырдың ішкі диаметрі 90-130мм, құбырлар биіктігі 10-14м болады. Пештер
көбінесе төрт бұрышты қима болады, олардағы құбырлар бір, екі және одан да
көп қатарда тізілген. Қондырғы қуаттылығы 30-40 ың тонна сутегін алған
кезде жылына 1-4 блокта орналасқан 170-250 реакциондық құбыр қажет. Пешті
газбен жылытады. Реакционды құбырлар радиантты жылу қабылдайды, ал
конвекция жылуын шикізатты қыздыруда және бу өндірісінде қолданады. Жанарғы
пештің күмбезінде орналасқан, түтіндік газ да бу-шикізат қоспасымен тура
токпен қозғалады. Құбырдың жұмысшы аумағы тор тесікке себілген
катализатормен толтырылған. Құбыр жасау үшін әдетте хром-никельді қызуға
төзімді болат 15х25Н20С қолданады.
Каталитикалық бу конверсиясы әдісімен сутегін алу қондырғысының
технологиялық сызбасы сурет – 2 көрсетілген. 2,6МПа қысымдағы газды 300-
4000С дейін жылытқышта(7) жылытады, кейін реакторға (2және 3) жібереді,
онда газ күкірт қоспаларынан тазартылады. Араластырғышта (11) газды 400-
5000С дейін қыздырылған су буымен араластырып, пешке(12) бу-газды қоспаға
конверсиялауға түсіреді. Конверсия температурасы 800-9000С. Түтін газының
жылуын котел-утилизатор(8), бу қыздырғыш(9) және шикізатты жылытқыш(7)
аппараттарында қолданады.
Сурет-2 Қысымы 2,0-2,5МПа көмірсутегінен каталитикалық бу
конверсиясы әдісімен сутегін өндіру сызбасы.
1- түтіндік құбыр; 2- күкіртті сутек жұту реакторы; 3-гидрлеу реакторы;
4- ауа үрлегіш; 5- түтін сорғыш; 6- ауа жылытқыш; 7- шикізатты
жылытқыш; 8,13- котел-утилизаторлар; 9- бу қыздырғыш; 10-компрессор; 11-
араластырғыш; 12- конверсия пеші; 14- орташа температуралы СО конверсия
реакторы; 15- жылытқыштар; 16- төмен температуралы СО конверсия реакторы;
17- К2СО3 ерітіндісін жылытуға арналған жылу алмастырғыш; 18- СО2ден
тазартуға арналған абсорбер; 19- сорап; 20- К2СО3 регенераторы; 21-
метандау реакторы; 22-тоңазытқыш; 23-сутегі компрессоры.
Газ конверсиясы ортақ коллектордан котел-утилизаторға(13) барады, онда 400-
4500С дейін салқындатылады. СО газын СО2 газына айналдыру үшін газды темір-
хром катализаторлы, бір сатылы, орташа температуралы конверсияға
реакторға(14) жібереді, содан соң бу-газының температурасын 230-2500С дейін
котел-утилизаторда(13) және су жылытқышта(15) төмендетеді; қоспаны 2 сатылы
конверсияға цинк-мыс катализаторлы реакторға(16) жіберіледі.
Содан соң құрамында сутегі, оттегі диоксиді, су буы бар бу-газды
қоспа абсорберге (18) СО2-ден тазарту үшін түседі. К2СО3 ерітіндісімен
тазалау нәтижесінде СО2-н және су буының үлкен дәрежесін жояды. К2СО3
ерітіндісі регенерацияға барады, ал сутегін жылу алмастырғышта(25) 3000С
дейін қыздырады, одан соң метандауға (яғни қалдық СО-ны гидрлеу арқылы
метанға ауыстырады) реакторға(22) жібереді. Содан кейін сутегін
жылуалмастырғышта (25) және тоңазытқышта (23) салқындатады.
Мұнайды қайта өңдеуде құрғақ шекті газды конверсиялағанда сутегінің
мөлшері 95% болады.
Бұндай тазалау дәрежесі гидрогенизация процесстері үшін сутегінің
талаптарын қанағаттандырады. Дизель отынының гидротазалауда 75-90% сутегі
қажет, ал вакуум газойлін гидрокрекингтеу процессінде сутегі 95%-дан төмен
болмауы қажет.
Жеңіл көмірсутектердің каталитикалық бу конверсия әдісімен
сутегін өндіру қондырғысы.
Қондырғының тағайындалуы – мұнайды қайта өңдеу процесстерінде
тереңдігінің өсуіне байланысты жылдан жылға сұранысы көбейіп жатқан сутегін
өндіру, сонымен қатар алынатын отынның және майлайтын материалдардың
сапасына деген талаптың өсуі мен энергетикалық отынды күкіртсіздендіру
қажеттілігіне байланысты болып келеді. Жеңіл көмірсутектердің каталитикалық
бу конверсия әдісімен сутегін өндіруде шикізат ретінде табиғи және
зауыттық (құрғақ және майлы) газдар, сонымен қатар бензиндер қолданылады.
Бұл көп таралған сутегін өндіру әдісі 3 сатыдан тұрады: конверсияға
шикізатты дайындау, конверсияның өзі және өнімнен оттегі оксидін жою.
Қазіргі уақытта қолданылатын технология шикізаттың сапасына кейбір
талаптарды қояды, оның құрамындағы күкірт қоспасының мөлшері (газдарда
100мгм3, бензинде 0,3мгкг дейін), көмірсутек катализаторлық бу
конверсиясының никельді катализаторлары да, оттегі оксидінің төмен
температуралы конверсиясының цинк-мыс катализаторы уландырады. Шикізатта
шексіз көмірсутектердің болуы көмірсутекті бу конверсиясы катализаторында
көміртекті бөлінгіштердің жиналуын туғызады.
Өнеркәсіпте құрамында 95-98% сутегі бар техникалық сутегін алады.
Техникалық төмен концентрациялы сутегін өндіру оның гидрокрекинг
қондырғысында шығынды көбейтеді, ал жоғары концентрациялы сутегі – көп
шығынды қажет етеді және экономикалық пайдалы емес.
Көмірсутегінің бу конверсиясын оның көміртегінің катализаторда тұнуын
сақтап өткізу қажет, өйткені ол оның бұзылуына жағдай жасайды және
реактордағы гидравликалық қарсылықты жоғарлатады. Бұл процесстің алдын алу
үшін көмірсутектің бу конверсия процессінде су буының белгілі минимал
шығынын ұстап тұру керек. Теориялық жағынан шығын 2:1 төмен болмауы керек.
Алайда жылу беруді жақсарту үшін практикада 1м3 метан конверсияға 4-5м3
бу беріледі.
Зауыттық практикада сутегі қондырғысында шикізатты тазарту алдында 3
типтік тәсілді ойлап тапты: күкіртті сутектен моноэтаноламинмен тазалау;
бір стадиялы цинк оксиді жұтқышы негізінде күкірт қосылысының жұтылуы (егер
тек термиялық берікті емес күкірт қосындылары болса); екі сатылы күкірт
қышқылын жою сызбасы, күкіртті қосылыстар цинк оксидінде күкіртсутектің
жұтылуының деструктивті гидрлеуін қосып есептейді.
Жаңа заманғы сутегін өндіретін қондырғының қуаты күніне 300000м3-тен
3млн м9 дейін сутегін шығарады, оларға 2-3МПа арасындағы жұмысшы қысымы
тән.
Қондырғы келесі секциялардан тұрады: шикізатты дайындау (компрессор,
жылытқыш, шикізатты күкірт қосындысынан тазарту аппараттары, бу қыздырғыш,
ижекторлы араластырғыш); бу конверсиясы (бу конверсия пеші және бу котел-
утилизатор); оттегі оксидінің диоксидке конверсиясы (орташа және төмен
температуралы конверсия реакторлары); технологиялық газды оттегі
диоксидінен тазарту (калий карбонатын, регенерация және т.б. ыстық су
ерітіндісімен абсорбциялау) және метандау секциясы. Қондырғының
технологиялық сызбасы сурет – 3 көрсетілген.
Сурет - 3 Көмірсутектің бу каталитикалық конверсия әдісімен
сутегін өндіру қондырғысының технологиялық сызбасы
1 – түтіндік құбыр 2 – гидрлеу реакторы 3 – күкірт сутегін жұту
адсорбері
4 – ауа үрлегіш 5 – түтін сорғыш 6 – жылу алмастырғыш 7 – инжекторлы
араластырғыш 8 – бу конверсия пеші 9,19 – компрессорлар 10 – котел-
утилизаторлар
Шикізатты (газды) 2,6 МПа қысымға дейін компрессорда(9) сығады,
пеш(8) секциясының конвекциясында орналасқан жылытқышта 300-4000С дейін
жылытып, реакторға (2 және 3) күкіртті қосылыстардан тазарту үшін беріледі.
Тазартылған газға араластырғышта(7) 400-5000С дейін қыздырғышта
қыздырылған, пеш(8) секциясының конвекциясында орналасқан, су буын қосады.
Алынған бу-газ қоспасы бу конверсиясының пешіне(8) түседі. Негізі
көмірсутектің бу конверсия процессі катализатормен толтырылған және пештің
радиантты секциясында бір, екі немесе бірнеше қатарда орналасқан, тек
жоғарынан немесе төменінен бекітілген және екі жағынан да жылытылатын тік
құбырлы реакторда жүреді. Процесстің типтік катализаторы – никель,
алюминий оксидіне қондырылғын. Температурасы 400-5000С бу-газ қоспасы
реакциондық құбырға жоғары коллектор арқылы беріледі, ал конверсияланған
газ төменіне апарылады.
Газ факельді шілтерлер пештің(8) күмбезінде орналасады, ал түтіндік
газдар жоғардан төменгі азбандыққа түсіп, содан соң ортақ азбандыққа
түседі, ол пештің шетінде орналасқан, пештің конвекциялық секциясында
температурасы 950-11000С болады. Пеште отын ретінде күкіртті қосындылардан
тазартылған технологиялық немесе табиғи газ қолданады. Жануға қажет ауа
ауа үрлегішке(4) жылу алмастырғыш(6) арқылы түседі, онда ол түтіндік
газбен 300-4000С жылынады, содан соң түтіндік газ түтін жұтқышта(5)
жұтылып, атмосфераға түтіндік құбыр(1) арқылы шығады.
Бу котел-утилизаторда (10) 400-4500С дейін салқындатылған
конверсияланған газ орташа температуралы оттегі оксидінің диоксидке темір-
хромды катализатор үстімен реакторға(11) түседі. Температураны 230-2600С
дейін котел-утилизаторда және су жылытқышта(12) төмендеткен соң қоспа төмен
температуралы оттегі оксидінің диоксидке цинк-мыс катализатор үстімен
реакторға(13) беріледі.
Сутегі, оттегі диоксиді және су буының қоспасын одан әрі жылу
алмастырғышта(6) 1040С дейін салқындатып, абсорберге(14) оттегі диоксидінен
калий карбонатының ыстық су ерітіндісімен тазартуға жібереді.
Оттегі диоксидімен қаныққан ерітінді абсорберден(14) турбинаға(15)
түседі, онда оның қысымы шамамен 2,0-ден 0,2-0,4МПа дейін төмендейді, содан
соң регенераторға(16) түседі. Мұнда ерітіндіні жылу алмастырғышта(6)
қыздыру нәтижесінде және ерітіндінің қысымы төмендеуінен оттегі диоксиді
шығып, су буымен бірге атмосфераға шығады.
Сутегі құрамды газ абсорберден(14) 3000С дейін жылытылған
жылуаластырғышта(6) метандау реакторына(17) түседі, онда оксидке
айналмаған және диоксиді жойылмаған оттегі метан қалыптастырып гидрленеді.
Метандаудан соң сутегі жылу алмастырғыш аппараттарды(6 және 12) 30-400С
дейін салқындатылады және кейін сепараторда (18) концентрленген су
буынан бөлінеді. Сутегін тұтынушыға қажет қысымға дейін (әдетте 4-15МПа)
компрессорда(19) сығады.
Көмірсутек конверсиясы 800-9000С және 2,2-2,4 МПа қысымда никельді
катализатормен жүргізіледі. Табиғи газдың шығымы 1м3 алынатын техникалық
газға 1,03-1,05м3 құрайды; су буының шығыны – 1м3 құрғақ газға 0,60-0,66м3
құрайды.
Қондырғының жұмысының ерекшелігі, қауіпсіздік ережесінің қатаң
сақталуының және қысымда жұмыс жасайтын аппараттардың қаналу ережесінің
сақталуын қадағалау, оның жарылыс қаупі бар және улы заттардың
қолданылуында болып келеді. Сутегін өндіру үшін көмірсутекті
каталитикалық бу конверсиясының қондырғысы гидрокрекинг қондырғысының
құрамдас бөлігі болып келеді; оның құрылысы шамамен гидрокрекинг
қондырғысының құнының 25-30% құрайды.
Гидротазалау.
Катализді риформингте жоғары октанды бензиннің шығымы процестің жүру
жағдайына байланысты екені белгілі. Риформинг процестің жүру жағдайлары
неғұрлым қатаң болса соғұрлым октан-тонн шығымы жоғары болады. Октан-тонн
деп риформинг катализаттың немесе кез келген басқа компоненттің оның октан
санына көбейтіндісін айтады.
Риформингтің қатаң жағдайы қысымның төмендеуімен және температураның
өсуімен аныкталады. Бұл жағдайда ароматтау реакциялар толықтау және
жылдамдау жүреді. Дегенмен қатаңдықтық өсуі катализатордың активтілігін
және тұрақтылығын төмендетеді, ал активтілігі төмен катализаторлар реакция
барысында каталитикалық улармен уланады. Күкіртті мұнайларды өндегенде
жинақталған күкірт катализаторды уландырады. Шикізаттың құрамында күкірттің
мөлшері неғұрлым аз болса жағдай қатаңдаған сайын соғұрлым катализатор ұзақ
уақыт активтілігін сақтайды. Ең күшті катализдік уларға мұнайдағы
гетероатомды қосылыстар жатады, әсіресе күкіртті қосылыстар. Сондықтан
риформингтің алдында шикізатты гидротазалауға ұшыратады.
Мұнай өнімдерді гидротазалау немесе катализдік асылдату- МӨЗ-
дарда өте маңызды. Гидротазалау процесті түрлі мұнай фракцияларын
гетероатомды қосылыстардан тазалау мақсатында колданады. Гидротазалау
кезінде бір мезгілде тұрақсыз шектеусіз көмірсутектердің гидрлену арқылы
сәйкес шектелген қосылыстар түзіледі.
Гидротазалауды әдетте гидрлеуші катализаторларда жүргізеді.
Гидротазалау катализаторларына қойылатын негізгі талап – каталитикалық
уларға, әсіресе күкіртті қосылыстарға тұрақты болуы. Процестің тиімділігі
катализатордың активтілігіне тәуелді.
Гидрокрекинг процесі, оның мақсаты
Гидрокрекинг – ол жарқын түсті мұнай өнімдерін (жанармайды, керосинді,
дизель отынын) алу үшін, сонымен қатар С3 – С4 қойтылған газдарды мұнай
шикізатының, молекулярлық массасынан жоғарырақ болатын, мұнай шикізатын
сутегімен өңдеуде қысым арқылы алу үшін қолданылатын катализдік процесс.
Гидрокрекинг мұнай өнімдерінің кең түрдегі ассортиментін алуға мүмкіндік
жасайды – тәжірибеде қандайда болмасын мұнай шикізатынан, тиісті
катализаторларды және шартты таңдай алу арқылы және мұнай өңдеудің ең бір
тиімді және икемді процесі болып табылады.
Процестің химиялық негіздері. гидрокрекинг өнімдерінің сипаттамалары
өте күшті деңгейде катализатордың қасиеттерімен, оның гидрленуімен және
қышқылдық белсенділігімен анықталады.
Гидрокрекинг шикізаттың қасиетіне және процестің мәніне байланысты бір
немесе екі сатыда іске асырылады. Шикізаттың ауыр түрлері үшін көбінесе
гидрокрекингті екі сатыда жүргізеді.
Бірінші сатыда шикізаттың молекулярлық массасы бір шамаға төмендейді
және оның сутегімен қанығуы жүреді, және толығымен немесе ішінара
гетероатомдар жойылады.
Екінші сатыда дайындалған шикізат сутегінің қысымы мен қызмет мерзімі
үлкен стационарлы катализаторларда терең крекингке ұшырайды.
Гидрокрекингтң іс жүзінде 400-4500С температурада және 3-10МПа қысымда
жүргізеді. Сурет – 5 гидрокрекинг процестің принципті схемасы келтірілген.
Шикізат 84-140 атм қысымда 290 – 4000С-ға дейін қыздырылған
сутекпен араласын бірінші реаторға жіберіледі. Катализатордың қабатынан
өткен кезде шикізаттың шамамен 40-50 %-ті бензиннің қайнау температурасына
сәйкес (2000 С-ға дейін) заттар крекингке ұшырап түзіледі.
Бірінші реактордан шаққан көмірсутекті қоспаны салқындатады, сығады
және сепаратор арқылы өткізіп сутегін бөледі. Сутегі қайтадан шикізатпен
араласып процеске жөнелтіледі, сұйықтық айдау процесіне барады. Бірінші
реактордың өнімдері ректификациялық колоннада бөлінеді.
Айдау поцесінің қалдығын қайтадан сутегі ағынымен араластырып екінші
реаторға жібереді. Біріші реакторда бұл қоспадағы заттар гидрлену, крекинг
және риформинг реакциялардан ұшырағанына байланысты екінші реакторда бұл
процестер қатаңдау жағдайда жүреді (температура мен қысым жоғарылау).
Екінші реактордан шыққан қоспа сутегінен босатылып фракцияланады.
Өнеркәсіптегі гидрокрекинг.
Өнеркәсіптегі мақсатты бағытта іске асырылған гидрокрекингтің
процестерін келесілерге бөлуге болады:
1. Жанармай фракцияларының гидрокрекингі – мұнай газын алу
мақсатында С4 – С5 изоқұрылым көмірсутектерін мұнай химиялық
синтез үшін және автокөлік жанармайының жеңіл жоғары октанды
компонентін алу үшін іске асырылады.
2. Орта дистелляттардың гидрокрекингі (тікелей айдалатын және екінші
рет шығарылған), қайнау температурасы 200 – 3500С жанармай және
реактивтік отын алу мақсатында іске асырылады.
3. Атмосфералық және ваккумдық газойлдардың гидрокрекингі, кокстену
газойлдері, катализдік крекинг газойлдары – жанармайлар,
реактивтік және дизель отынын алу мақсатында іске асырылады.
4. Ауыр мұнай дистеляттарының гидрокрекенгі – реактивтік және және
дизель отындарын, жанармайларын, аз күкіртті қазандық отындарын
және катализдік крекинг үшін шикізат алу мақсатында іске
асырылады.
5. Жанармайдың октандық санын көтеру мақсатында селективтік
гидрокрекингілеу; реактивтік және дизель отынының суып қалу
температурасын төмендету мақсатында; майлы фракциялардың түсін,
тұрақтылығын жақсарту және суып қалу температурасын төмендету
үшін іске асырылады.
6. Гидродеароматтау.
Жанармай фракцияларының гидрокрекингі. Катализдік крекингтің және
жанармайдың крекингінің комбинацияланған процесі түзіліп, өнеркәсіптік
қолданыс тауып, ол біздің елде изоформинг деген аталым алды.
Бұл процесте шикізат – ауыр жанармайлық фракциялар – оларды риформинг
алдында гидротазартумен біріккен гидрокрекингке ұшыратады. Гидрокрекингтің
гетероорганикалық қосындылардан тазартылған өнімі - 20℅ - ке дейін төмен
молекулалық алкандарды құрамында сақтайды (изокомпонент)оларды ректификация
арқылы бөліп шығарады. Ректификациядан кейінгі қалдық,бастапқы шикізатпен
салыстырғанда, құрамында жеңілденген
фракциондық құрамды біріктіреді және арендердің, циклоалкандардың көтеріңкі
құрамымен сипатталады, яғни катализдік риформинг үшін ең жақсы шикізат
болып табылады.
1.3 Мұнай және сутегінің өнекәсіпте қолданылуы
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана
білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік
мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды
серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей
жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 13 мұнай кілегейі
жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және
құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден
шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты
мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен
қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен
уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады.
Мұнайдың түзілуін анықтау қазіргі ғылымның ең күрделі проблемасы болып
табылады. Мұнайдың анорганикалық түзілу теориясын алғашқылардың бірі болып
Менделеев 1877 жылы ұсынды. Оның жорамалы бойынша мұнай көмірсутектері жер
астында металл карбидтерінің сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі.
Бірақ мұнай құрамындағы көптеген әр түрлі құрылымды көмірсутектердің пайда
болуына карбид теориясымен түсіндіру мүмкін емес.
Мұнайды жер қойнауынан алу үшін әр түрлі қашауларды пайдаланады.
Олар тісті конустардан тұрады. Жыныс бетінде қозғалғанда оларды майдалайды
және ұнтақтайды. Соңғы кездері алмазды қашауларды қолдана бастады. Жұмыс
кезінде қашау турбо бұрғы немесе электр бұрғысы арқылы үнемі қозғалып тұру
керек. Мұндай жағдайда қашаумен бірге жер астынан көп сатылы турбина немесе
электр қозғалтқышын түсіреді, олар қашауды іске қосады. Бұл өте жетік әдіс.
Жер астынан майда ұнтақталған жыныстарды оған бұрғылау құбырлары арқылы
сазды ерітінді жіберіп, ығыстырып шығарады. Бұл ерітіндінің бұрғылауда
маңызы өте зор.Оның көмегімен бұрғылау инструменттері салқындатылады, жер
беті цементтеледі.Бұл оның бұзылуынан сақтайды және судың, мұнайдың, газдың
құбырдан шығуын болдырмайды.Қазіргі кезде бұрғылау 6–7 км. тереңдікке шейін
жүргізіледі. Өнім қабатына жеткенде оған жоғары жағынан құбырлар шоғыры мен
ысырмамен және штуцериен жабдықталған құбырлар коллоннасын түсіреді,ол ашық
фонтан болдырмас үшін қажет.
Мұнай дүние жүзілік жанар-жағар май-энергетикалық балансында орасан зор
үлеске ие: оның адамзат пайдаланатын қуат көздері ішінде 48% алады.
Болашақта бұл көрсеткіш мұнай өндірудің қиындай беруінен, және атом және
басқа қуат көздерін пайдалануының өсуінен кеми береді.
Химия мен мұнай-химия өнеркәсіптерінің қарқынды дамуына байланысты
мұнайға деген сұраныс жанар-жағар майлар үшін ғана емес, синтетикалық
каучук, синтетикалық талшықтар, пластмасс, жуу құралдарын, пластификатор,
бояғыштар т.б. (әлемдік өндірістің 8%-нан астамы) өндіру шикізат көздері
үшін өсуде. Осыларды шығаруға бастапқы заттар ретінде көп қолданылатындар:
парафиндік көміртектер – метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, және
жоғарымолекулярлықтар (10-20 атомды молекулалы көміртектер), циклогексан;
ароматты көміртектер – этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен.
Бүгінгі таңда миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды
күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама
мұнай мен газды пайдаланамыз. Үйімізде шам жанып тұрады, машинамен,
қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелермен жүреміз. Ракеталар да барлығы мұнай
мен газды пайдаланады. Әлемнің ең ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың
және ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
І. Технологиялық бөлім
1.1 Шикізат және дайын өнім
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің
рөлі ... ... ... ... .
1.3 Мұнай және сутегінің өнеркәсіпте
қолданылуы ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ...
1.4 Технологиялық сызбалар жобасы және
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.5 Процестің технологиялық режим
нормалары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...
1.6 Процесті аналитикалық
бақылау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... .
1.7 Дипломдық жоба тақырыбы бойынша арнайы
сұрақ ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..
1.8 Технологиялық процесті автоматтандыру
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.9 Еңбекті қорғау
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
... ... ... ... ... ... ...
1.10 Қоршаған ортаны
қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ...
ІІ. Есептік бөлім
2.1 Процестің материалдық балансы
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.2 Реактордың материалдық балансын
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.3 Процестің және аппараттың жылулық
балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
2.4 Реактордың негізгі өлшемдерін
анықтау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.5 Қозғалмалы қабатты катализаторы бар реактор
жобасы ... ... ... ... ... ... ... . ...
ІІІ. Экономикалық бөлім
3.1 Негізгі қорларды
қолдану ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ...
3.2 Еңбек ақы қоры және санын
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.3 Өзіндік құнды
есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
... ... ... ... ... .
3.4 Технико-экономикалық көрсеткіштерді және тиімділікті
есептеу ... ... ... ... ..
IV. Қолданылған әдебиеттер
Кіріспе
Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының мұнай өндіретін
аймақтарында, әсіресе бұрыннан мұнай өндіретін Кен орындарында,далада
мұнайдың және мұнай шламдарының өте көп мөлшері жинақталған.Ресми
деректерге сүйенсек, мұнайлы қалдықтар мөлшері 30 млн тоннаға жуық, 2000-
нан аса мұнайлы көлдер бар және кеніштердің үлкен аумағы мұнай және мұнай
өнімдерімен ластанған. Қазақстанда үш үлкен мұнай өңдейтін зауыттар (
Атырау, Павлодар, Шымкент) тек мұнайды атмосфералық,дистилдеумен ғана
шектеліп өте қарапайым сызбанұсқамен жұмыс істейді.Мұнайды қайта өңдеудің
екіншілік процестерінің ішінен тек бензинді тікелей айдаудың каталитикалық
реформингісінен дизель отынын гидротазалау ғана жұмыс істейді. Атмосфералық
қалдықты (мазутты) вакуумде дистилдеу,ауыр газоильдерді каталитикалық және
термиялық крекингілеу, гидрокрекинг, бутан және бутилен қоспасын
алкилдеу,реформинг,бензиннен ароматты қосылыстарды бөліп алу, газ тәрізді
қалдықтарды қайта өңдеу сияқты басқа да көптеген процестер жүзеге асқан
жоқ. Осының салдарынан Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай
өнімдерінің өзіндік құны өте жоғары. Тәуелсіз жылдарында салынған ең
алдыңғы қатарлы өнеркәсіп Қарашығанақ газ конденсатының барлығы дерлік
шетелге жіберіледі.
Алғашқы кен орындары Эмбі өзенінің бассейндерінде 1911 жылы
ашылған болатын. Қазақстанның мұнай газ индустриясының даму бастамасы
Қарашангүл аймағындағы барлау скважинасьшан мұнай-дың фонтан болып
атқылаған уақыты осы кезеңге жатады. Бүгінгі таңда мұнайдың ең үлкен кен
орны еліміздің батысында орналасқан. Атырау жэне Маңғыстау облыстарының
территория-сында мұнайдың өндірістік қорларынан тұратын 70% қазақстандык
кен орындары бар. Анықталған 207 кен орындарының 80-ге жуығы Атырау
облысында, Каспий өңірі ойпатының территориясында орна-ласқан (1-ші кесте).
Маңғыстау облысында 54 кен орны, Ақтөбе облысында - 22, Оңтүстік
Қазақстанда - 16, Батыс Қазақстанда - 15, Қызылорда облысында -11, Жамбыл
облысында - 6 жэне Қарағандыда - 4 кен орны бар. Мұның өзінде де
Қазакстанның мұнай газ саласының потен-циалды мүмкіндіктері орасан зор.
Алдын-ала болжаулар бойынша, республикадағы мүнай мен газ қоры 13 миллиард
тоннадан асады, олардың жартысынан көбі Каспий теңізіндегі Қазақстан
секторының шельфінің шегінде орналасқан. Каспий шельфін терең зерттеу жэне
теңіздегі геологиялық барлау жұмыстарының дамуы 2000 жылы оте ірі Кашаган,
Оңтүстік-Батыс Қашаған, Ақтоты теңіз кен орындарын табуға мүмкіндік берді.
Аналитиктердің пайымдауы бойынша олар-ды игеру республиканың ірі мұнай
ондіретін 10 елдің қатарына кіруге мүмкіндік береді. Осы сектордағы табиғи
газдың геологиялық қор-лары 3 трлн. куб. м-ге жуық, алынатыны - шамамен 1
трлн. куб. м. Қазақстандағы ең ірі мұнай кен орындары Теңіз (мұнай) кен
орны, Өзен (мұнай-газ), Қарашығанақ (мұнай-газ конденсатты), Қаламкас
(мұнай-газ) болып табылады.
Мұнайға ең бай мемлекет – Сауд Аравиясы (дәлелденген дүниежүзілік
қордың 25%), Ирак (10,8%), ОАЭ (9,3%), Кувейт (9,2%), Иран (8,6%) және
Венесуэла (7,3%) – бұлардың барлығы МЭЕҰ (мұнайды экспортқа шығаратын елдер
ұйымы ОРЕС) мүшелері болып табылады, олардың үлесіне дүниежүзілік қордың
78% келеді. Аса ауыр мұнайдың қоры негізінен Канадада, Венесуэлада және ТМД
елдерінің территориясында шоғырланған.
Қазақстан әлемнің байырғы мұнай шығаратын елдерінің бірі болып
табылады, оның табиғи байлықтары орасан зор, атап айтқанда табиғи жанғыш
қазбалар қорлары: мұнай, газ және көмірге өте бай мемлекет. Қазақстанның
көмірсутек потенциалы мамандардың айтуына қарағанда әлемдік қордың жалпы
көлемі бойынша Қазақстан әлемнің алдыңғы елдерінің қатарына кіреді. Мұнай
мен газ Қазақстанның барлық аудандарында дерлік кездеседі. Қазақстандағы
көмірсутек шикізаттарының алынатын қорлары 30 млрд. баррель немесе 4 млрд.
тонна мұнайды және 3 трлн. куб метрге жуық газды құрайды. Мұнай қоры
бойынша Қазақстан көптеген мұнай өндіретін елдерден асып түседі.
Республикада барланған мұнай және конденсат қорлары – 2,8 миллиард тонна,
газ
қоры – 1,9 триллион куб метр құрайды.
Қазіргі заманда мұнай газ өңдеуші өндірістің дамуы шығарылатын
өнімнің сапасы мен түрінің жоғарылауымен, мұнайды қайта өңдеудің
тереңдетілуімен , қуат бірлігі жоғары қондырғылармен қатар, мұнай газ
өндіруші аудандардың қажеттіліктерін есепке ала отырып, мұнай өнімдерінің
әр түрін алуға мүмкіндік беретін мұнай газ және газ конденсатын өңдейтін
модульдік қондырғылардың салынуымен есептейді. Мұндай өлшемді қондырғылар
шикізатты бөлетін бірінші реттік өңдеуді ғана қамтамасыз етіп
қоймай, жоғары әсерлі катализаторлар қолданатын химиялық өңдеудің
екінші реттік процесстерінде қамтамасыз ету керек. Мұнайды өңдеу
тереңділігін жоғарылату үшін екінші реттік процесс үлесін арттыру керек.
Сонымен қатар күшті әсерлі катализаторлар мен бөлшектер қолдану керек.
Мұнайға серіктес және табиғи газдарды комплексті түрде қолдана отырып,
олардан газ конденсат , күкірт, гелий және т.б. бағалы өнім алу керек.
Мұнайды бірінші реттік өңдеуді қазіргі заманғы қондырғылардың
өнімділігі жылна 8-9 миллион ,ал газды 5 миллиард текше метрге жеткіздік.
Мұнай және газды өңдеудің процесстерін, жұмыс параметрлерін өзгерте
отырып, тең интервалдар жұмыс жасайтын аппараттарды қолдануға әкеледі.
Мысалы: t -60*С (Май өндірісіндегі кристалдандыру процесінде) 800-900*С
дейін (пиролиз процессінде) жетуі мүмкін. Ал қысым терең вакуммнан
(ауыр мұнай қалдықтарын өңдеу) 150 МПа (полиэтилен өндірісінде) дейін
жетеді. Бұл аппаратура есептеріне жоғары талаптар қойылады.
1.1 Шикізат және дайын өнім сипаттамасы
Мұнай - көміртегілер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-
қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі
де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады;
пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.
Мұнай түзілу - өте күрделі, көп сатылы және көп уақыт жүретін химиялық
процесс, оның тетігінің кейбір сәттері әлі белгісіз. Себебі бастапқы
органикалық
материалдар шашыранды түрінде, оның мұнай мен газға айналу өнімдері де,
әуелгі кезде мұнай аналық көбінесе балшық қабатында кездесуі әбден ықтимал.
Мұнайдың жер бетіне шығуын Каспий теңізінің жағалауында 500 жыл бұрын,
ал газдың жер бетіне шығуын Кавказда және Орталық Азияда біздің заманнан 6
жыл бұрын ғалымдар байқаған. Мұнай өндірістік мәнге ХІІІ ғ бастап ие бола
бастады. Мұнай жердің қалдық қабатына көп тараған сұйық, жанғыш минерал.
Мұнай және одан жер бетіне бөлінетін табиғи өнімдер – асфальтендар және
битумдар адам баласына көптен белгілі. ХІІІ ғ соңынан бастап мұнай өңдеудің
өнімі – керосинді үйлерді және кұжарықтандыруда пайдалана бастады, ал ХІХ ғ
бастап ішкі жану двигательдері ойлап табумен байланысты мұнай өнімдері әр
түрлі жол көліктерінде негізгі отын болды.
Мұнайдың, ал ертеректе оны тас майы деп атаған, болашағы зор екенін
болжаған орыс ғалымы М.В. Ломоносов, Пенсильванияда ең алғаш рет мұнай
ұңғымасы бұрғыланғанға дейін жүз жыл бұрын, мұнайдың шығуы жайлы өзінің
бірегей теориясын ұсынған еді. Жер қойнауында тереңнен орналасқан
шымтезекті шөгінділерден жерасты ыстығымен қою, майлы материя шығарылып,
саңылаулар арқылы ағады... Бұл дегеніміз – сирек, әртүрлі сұрыпты, жанатын
және құрғақ, қатты материялардың пайда болуы, бұл тас майы – мұнайдың
негізі..., – деп 1763 жылы М.В. Ломоносов айтып кеткен.
Көміртектермен қатар мұнай құрамында тағы басқа заттар да бар. Мырышы
бар - H2S, меркаптандар, моно- және дисульфидтер, тиофендер мен тиофандар
полициклдіктермен бірге т.б. (70-90% қалдық өнімдерде шоғырланады); азотты
заттар – негізінен пиридин, хинолин, индол, карбазол, пиррол және
порфириндер (үлкен бөлігі ауыр фракциялар мен қалдықтарда шоғырланады)
гомологтары; қышқылды заттар – нафтен қышқылы, фенолдар, смолалы-асфальтты
т.б. заттар (әдетте жоғары қайнайтын фракциларында кездесетін). Элементтік
құрамы (%): С – 82-87, Н – 11-14.5, S – 0.01-6 (сирек – 8-ге дейін), N -
0,001—1,8, O — 0,005—0,35 (сирек – 1.2-ге дейін) және т.б. Барлығы мұнай
құрамында 50-ден аса элементтер табылған. Мысалы, жоғарыдағылармен қоса
V(10-5 — 10-2%), Ni(10-4-10-3%), Cl (іздерінен бастап 2•10-2%-ға дейін)
т.с.с. Әр зат әр кен орнында әр мөлшерде кездесетіндіктен орташа химиялық
қасиетттер жайлы тек шартты түрде ғана айтуға болады.
Сутегі – иіссіз, ең жеңіл газ, суда ерімейді, палладий, платина,
никель, т.б. металдарда жақсы сіңіреді; балқу t - 259,1 °C, қайнау t –
252,6 °C. Сутектің молекуласы екі атомнан тұрады (Н2), диссоциациялану
дәрежесі 35000С-та 20%, ал 50000С-та 96%-ға тең. Тотығу дәрежелері +1,-1.
Асыл (инертті) газдар мен асыл металдардан басқа элементтердің көпшілігімен
химиялық қосылыстар түзеді. Күшті тотықсыздандырғыш болғандықан F2 –мен
(қараңғыда - 2520С-та), Cl2-мен (жарықта) , O2-мен ( 550 °C –тан жоғары)
әрекеттесіп тікелей қосылыстар (HF, HCl, H2O) түзеді. Сутекті көптеген
металдардың (Cu, Fe, W, Re, т.б.) окситтерімен тотықсыздандырады. Мысалы:
Cu O +H2 =Cu + H2O және Fe3O4+4H2=3Fe+ + 4H2O, т.б. Сутек азотпен
әрекеттесіп, аммиак ( N2+3H2=2NH3 ), күкіртпен күкіртсутек ( Н2+S=H2O ),
көміртекпен жоғары температурада метан (C+2H2=CH4) түзеді. Сілтілік және
сілтілік жер металдармен әрекеттесіп гидридтер (LiH, NaH, CaH2, BaH2,т.б.)
түзеді. Сутектің аса маңызды реакциясына CO-мен әрекеттесіп, температура,
қысым, катализатор әсеріне байланысына әр түрлі органикалық қосылыстар
(HCHO, CH3OH т.б.) түзу жатады.
Табиғатта тұрақты екі изотопы 1Н (протий) және 3Н (тритий)
кездеседі, жасанды жолмен радиоактивті изотопы 3Н мен өте тұрақсыз 4Н
алынған. Сутек - әлемде көп тараған элемент. Массасы бойынша атмосферадағы
сутектің мөлшері 3,5 *10 -6% литосфера мен гидросферада – 1% , суда –
11,9%.
1.2 Мұнай химиясында және мұнайды қайта өңдеудегі сутегінің рөлі
Сутегін көп мөлшерде аммиак синтезінде және метил спиртінде,
мұнай өнімін гидротазалауда, гидрокрекинг процессінде, циклогексанға
бензолды гидрлегенде, оксо-синтезде және т.б. процесстерде қолданады.
Сұйық сутегі космостық ракеталар қозғалтқышына отын ретінде қолданылады.
Сутегін металлургиялық процесстер қатарында қорғаныш орта және қалпына
келтіргіш ретінде қолдану үшін жаңа жобалар қарастырылып жатыр.
Сутегінің ең маңызды қолдану аймағының бірі – мұнайды қайта өңдеу
және мұнай химиясы өнеркәсібі.
Мұнайдағы ауыр фракция қалдықтарын гидрокрекингтеу және гидротазалау
процесстерінде сутегі көп мөлшерде қолданылады. Қазіргі уақытта мұнайды
қайта өңдеу кезінде қолданылатын сутегінің негізгі көзі – техникалық
сутегі, ол бензиннің каталитикалық риформинг процессінде қосымша
өнім ретінде алынады. Тек Н2-ң 20% ғана арнайы көмірсутек шикізатынан
алынады. МӨЗ-ның көбінде сутегін көбінесе ашық түсті мұнай өнімдерін
гидротазалау үшін қолданады.
Сутегін алу жолдары.
Қатты мұнай қалдықтарын бу-оттекті газдандыру арқылы сутегін
өндіру.
Кез келген МӨЗ-да терең қайта өңдеу кезінде көп мөлшерде (шамамен
мұнайдан 15-20% ) бөлме температурасы бойынша қатты қалдықтар пайда
болады. Олар: деасфальтизация асфальттары және терең вакуумдық айдау
гудрондары, олар қазіргі уақытқа дейін қажетті квалификациялық қолданыс
таппаған. Оларды шикізат ретінде отындық емес мұнай өнімдерін, яғни,
битум, пек, байланыстырушы және басқа да көміртекті материалдар қатты
мұнай қалдықтарының мөлшеріне қарағанда аз мөлшерде алынады. Мұнайды
қалдықсыз одан арғы қайта өңдеу қатты мұнай қалдықтарын синтетикалық сұйық
отынды, энергетикалық немесе технологиялық газдарды, сутегін және т.б.
алу тек химиялық қайта өңдеу кезінде жүзеге асырылады. Бұл мақсатта
бұрыннан қолданылатын және өңделген технологиялық процесстер қатты жанғыш
пайдалы қазбаларды (көмір, сланец, антрацит) қайта өңдеу процессі қолданыс
табады. Қолданылатын көптеген көмір өңдеу тәсілдерінің (жартылай кокстеу,
орташа және жоғары температуралы кокстеу, газдандыру, гидрогенизация және
т.б.) ішінде мұнайды қайта өңдеу процессіне газдандыру процессінің
артықшылығы жоғары болып келеді. Қатты мұнай қалдықтарын газдандыруы
бойынша соңғы жылдары шет елдерінің (АҚШ, Батыс Еуропа және Жапония) МӨЗ-
да жоғары сапалы, аз күкіртті моторлық және котельдік отындары алу үшін
мұнайды терең қайта өңдеу проблемалары шешілуде. Сонымен қатар газдандыру
процессі сутегі өндірісінде де қолданылады, себебі сутегіне деген сұраныс
мұнайды қайта өңдеудің тереңдігі көтерілген сайын артып отырады.
Газдандыру – жоғары температуралы каталитикалық емес, қатты немесе
сұйық жанғыш газдар (СО, Н2, СН4) тотықтырғышпен алынатын пайдалы
қазбалардың органикалық массасымен әрекеттесу процессі. Тотықтырғыш –
газдандырғыш агент – ретінде оттегі, ауа, су буы, көміртекті диоксид және
олардың қоспасы қолданылады. Газдандыру процессінде генераторлық газдың
құрамымен, сәйкесінше тағайындау мақсаты қолданылатын үрлегіш түрімен (
яғни газдандырғыш агенттің құрамымен) анықталады. Үрлегіш түріне байланысты
олар келесіге бөлінеді:
1) Бу ауалық газдандыру процесстері - олардан азот құрамдас генераторлық
газдар алынады, олар энергетикалық отын ретінде немесе аммиак
синтезі үшін технологиялық газ (көміртекті тотық конверсиясы және СО2-
ден тазартқаннан соң) қолданылады.
2) Бу көміртекті газдандыру процесстері, бұл процесстерде көміртекті
тотық және құрамында аз мөлшерде метан бар сутегі алынады, олар
метанол өндірісінде, синтетикалық сұйық отындарда, спирттерде және
сол сияқты орталарда химиялық шикізат ретінде қолданылады немесе
толық көміртек тотық конверсия және СО2-ден тазартудан соң тек
сутегі құрамды газ алынады.
Алғаш рет қатты отындардың газдандыру өнеркәсібінің орындалуы 1835 ж
Ұлыбританияда алдымен жарқыратқыш газын алу мақсатында жүргізілсе, содан
соң жылулық және электростанцияға энергетикалық отын ретінде, сонымен
қатар сутегі, аммиак, метанол, альдегид және Фишер және Тропш сұйық
көмірсутектерінің оксосинтез және синтез спиртіне технологиялық газдар
өндірісі үшін жұмыс жасайды. ХХ ғ-дың орта шамасында газ-генераторлық
процесс көптеген өнеркәсібі дамыған елдерде кең өріс тапқан.
Синтетикалық сұйық отынды өнеркәсіпте өндіру 30-шы жылдары
Германияда игерілген, бұл ел арзан қоңыр көмір қорына ие болды. 1943-
1944жж қатты жанғыш пайдалы қазбалар каталитикалық гидрогенизацияда
қысыммен жұмыс жасайтын 14 өнеркәсіптік қондырғы жұмыс жасады. Бұл
қондырғылардың өнімділігінің қосындысы 4 млн тг жетті. Сонымен қатар СО
мен Н2 –ден көмірді газдандыру арқылы алынатын көмірсутек өндірілетін
қондырғылар жұмыс жасайды, олардың өнімділігінің қосындысы 600 мың тг
шамасында болады. Соғыстан кейінгі (1946-1952ж) жылдары қатты жанғыш
пайдалы қазбалардан және газ тәріздес отын өндіру қондырғылары әлемнің
әртүрлі елдерінде жасалды. Мысалы, бұрынғы СССР-да 50 жылдары 350ден
астам газ генераторлық станциялар жұмыс жасады, онда 2500 газ генератор
орнатылды№ Бұл станциялар жыл сайын 35 млрд м3 энергетикалық және
технологиялық газдарды өндіріп отырды. Қазіргі уақытта әлемде бірнеше ондық
қатты мұнай қалдықтарын бу оттекті газдандыру Покс атты қондырғылары
жұмыс жасайды, олардың негізгі мақсаты мұнайды терең қайта өңдеудің
гидрогенизаттық процесс үшін сутегін алу болып келеді.
Оттекті отын (қатты мұнай қалдығы) мен газдандырғыш агенттің (О2,
Н2О, СО2) әрекеттесуі келесі гетерофазалық реакцияларда өтеді:
1. С + О2 = СО2 + 394,4 МДжкмоль оттегі;
2. 2 С + О2 = 2СО + 218,8 МДжкмоль оттегі;
3. С + Н2О = СО + Н2 -132,6; МДжкмоль оттегі;
4. С + 2Н2О = СО2 + 2 Н2 -89,5 МДжкмоль оттегі;
5. С + СО2 = 2 СО -175,8 МДжкмоль оттегі;
6. С + 2Н2 = СН4 +87,4 МДжкмоль оттегі;
7. СО + Н2О = СО2 + Н2 + 42,4 МДжкмоль.
Бұл реакциялардың үйлесімі генераторлық газдың құрамын анықтайды.
Газдандырғыш агент – оттегі – процесске қажетті газдандыру
температурасына (сұйық күлді жою 1300-16000С және қатты күлді жою 900-
10000С) байланысты беріледі. Генераторлық газдың (СО және Н2) жоғары
шығарылуы су буының қатысымен реакция (3,4,5,7) есебімен жүргізіледі.
Термодинамикалық анализ көрсеткіші бойынша оттегі қатысымен жүретін барлық
реакциялардың тепе-теңдігі толық оңға жылжытылған. Сәйкесінше тепе теңдік
газ қоспасында бос оттегі болмайды. Эндотермиялық реакциялардың тепе-
теңдігі үшін жоғары температура қажетті болғандықтан, температура
көтерілген сайын реакцияларда (3,4,5) генераторлық газдан тұтас
компоненттердің шығарылуы артады. Каталитикалық емес газдандыру
процесстерінде метанның қалыптасу реакциясының рөлі өте аз. Ал басқа
реакцияларды қарастырсақ, олар басқаларының ұзындық комбинациясы болып
келеді. Реакция (4) комбинация (5) және (7) болып келсе, ал реакция (2)
реакция (1) және (5) қосындысын береді. Берілген оттегі шығынымен
генераторлық газдың тепе-теңдік құрамын есептеу үшін реакция (3) және (5)
тепе-теңдігінің 2 теңдеуін құрып және есептеу қажет және сутегі мен
оттегінің материалдық балансын шешу керек. Процесстегі оттегінің шығыны газ
генератордың жылулық балансы бойынша есептеледі.
Ғасырлық тарих өрісі бойынша қатты отынды газдандырудың өнеркәсіп
процессінде көптеген түрлері жасалған және еңгізілген. (шахталы, қабатты
газдандыру, Лурги газ-генераторы сияқты, сығылған қабатты газдандыру,
мысалы Винклер әдісі бойынша).
Қатты отындарды газдандырудың жаңа заманғы аса нәтижелі әдістерінің
бірі – Копперс-Тотцек әдісі болып келеді, шаңтәріздес отынның жүру
процессі кезінде қорытушы болады. Бұл газгенизаттың түрінің сызбасы сурет
– 1-де көрсетілген.
Сурет – 1 Копперс-Тотцек жүйесінің шаңтәріздес көміріне арналған
газгенератор
1 – бункер-мөлшерлегіш 2 – газгенератор камерасы 3 – форсунка 4 – сұйык
күйінді мен оның түйіршіктерінің шығару түйіні
Бұл сызбада ішінен термокүшті материалмен футерленген, сыртынан сумен
салқындатылатын төмен қысымды бу алынатын көлденең реакциондық камера
көрсетілген. Негізгі заттарды жіберетін форсунка (шілтірлік бас) бір-
біріне қарама қарсы орналасқан реакциондық камераларда орналасқан.
Шаңтәріздес көмір (бөлшектерінің көлемі ≈ 0,1мм) азоттың ағыны шығыс
бункерлерге (1) беріледі, одан шнекпен форсункаға (3) барады, оттегінің
және су буының ағынымен бекітіліп, камераға (2) бытырайды.
Ағындардың ара қатынасы: 1 м3 О2 – ге 0,05 – 0,5 кг бу. Күл сұйықтық
күйде апарылады. Сондықтан камерадағы (2) температура 1500 – 1600 оС
құрайды. Реакционды камерадағы көмірдің СО2 , СО, Н2 , Н2О және Н2S
құрамындағы газ қоспасымен құралған органикалық бөліміне айналады.
Генераторлық газды суытқан кезде органикалық заттар бөлінбейді, сондықтан
газ бен суды тазарту оңайланады. Күл сұйық күйде реакциондық камераның
төменгі бөлігінен шығады,салқындатылады және түйіршікті күйінді (шлак)
түрінде жойылады.
Газ котел-утилизаторда салқындатылады, сонымен қатар 10 МПа дейінгі
қысымды бу құралады. Газ одан әрі салқындайды, шаң бөлшектерін жою үшін
айналып жүруші сумен жуылып тазалайды, одан соң келесі кезеңге тазалауға
және қайта өңдеуге жіберіледі.
Копперс – Тотцек әдісінің дамуына Тексако әдісінің шаң тәріздес көмір
газ генереторы үлес қосты. Оның ерекшелігі газдандыруды қысымда өткізуден
тұрады. Ұсақталған көмір газ генератордың реакциондық камерасына шнекпен
емес, су суспензиясы түрімен жоғары қысымды сораппен түседі (су ара
қатынасы көмір = 0,8 : 1,5). Газдандыру сұйық оттектің берілуімен жүзеге
асырылады. Газ генератордағы температурасы 1100-1500 оС күлдің балқу
темперетурасына сүйенеді. Күл жүйеден балқыған күйде шығарылады. Күл су
буымен салқындатылып, түйіршіктелінеді және шлюз арқылы жүйеден шығарылады.
Газ генераторға судың берілуі газ генератордың жылулығын
төмендетеді. Алайда бұл әдістің арқасында газдандыру процесінде су буының
қажеттілігі жоғалады, ал котел-утилизатордағы бу ішкі жүйеге беріледі.
Суспензия дайындау үшін ластанған ағын суды калдануға болады, өйткені газ
генераторда кез – келген органикалық қоспа СО және Н2 – ге айналады.
Сондықтан бұл процесті ағынды сулар мен тастандыларды жоюға, сонымен қатар
әртүрлі сұйық және қатты қалдықтарды өңдеуге қолдануға болады.
Тексако жүйесінің газ-генераторы соңғы жылдары мұнайды терең қайта
өңдеудің гидрогенизациялық процесстері үшін сутегін алу мақсатында Покс
процессі қатты мұнай қалдықтарын газдандыруда реакциондық аппарат ретінде
кеңінен қолданылады.
Покс процессінде генераторлық газды каталитикалық қайта өңдеу және
тазалау келесі әдістері қолданылады, яғни МӨЗ-да көмірсутекті шикізаттың
каталитикалық бу конверсия процессінде қолданыс табады. Сонымен қоса бұл
процессте генераторлық газдан сутегін бөлу үшін эксплуатациялық шығынды
азайтатын мембрандық технология қолданылады. Қажетінше МӨЗ-дағы қазандық
отынды шығаруды азайту және келесі мұнайды терең қайта өңдеудің
проблемасын шешуде каталитикалық процесс үшін құрамында металл мөлшері өте
көп қатты мұнай қалдықтарын пайдалану тұйық жағдай туғызып отыр. Мұндай
қалдықтарды нәтижелі қайта өңдеу үшін каталитикалық емес, жоғары
температуралы, ондағы оттегінің артық өңделетін технологиялық газға жеңіл
айналатын Покс процессі нәтижелі болады.
Қатты мұнай қалдықтарын бу қышқылдық газдандырудың Покс
процессінің негізгі артықшылығының ішінде келесілерін атап өтуге болады:
1. Ысырапсыз және экологиялық нәтижелі қиын пайдаланылатын жоғары
концентрациялы қатты қалдықтарды қайта өңдеу мүмкіндігі;
2. МӨЗ-ғы мұнайды терең қайта өңдеу үшін талабын қанағаттандыратын
қажетті мөлшерде гидрогенизат процессі үшін сутегін өндіру мүмкіндігі;
3. Сутегінен басқа, СО және Н2-ден тұратын технологиялық газ, арзан
метанол шикізаты үшін жоғары октанды автобензин компоненті –
метилтретбутилдік эфир синтезін алу мүмкіндігі;
4. Покс процессінің жалғыз қалдығы – ванадий және никельдің жоғары
мөлшері бар түйіршіктелген шлакты құнды металлургиялық шикізат ретінде
қолдануға болады.
5. Газдандыру процессінде бір уақытта МӨЗ-да табиғи қорғаушылық объект
концентрленген ағын суларын, сұйық және қатты қалдықтарды мұнай
өңдеуде қолдану мүмкіндігі.
Құбырлы пештердегі метан конверсиясы.
Сутегін алудың негізгі тәсілі – газ немесе мұнай шикізатының
каталитикалық бу конверсиясы. Газ тәрізді көмірсутектермен қатар сұйық
мұнай өнімдерін де конверсиялауға болады.
Әрине шикізаттың молекуласының конверсиясы жоғары болған сайын,
сутегінің шығу дәрежесі де жоғарлайды. Бұл жағдайда қолайлы шикізат –
метан, оның молекуласында 25% сутегі бар. Метанның негізгі көзі
концентрациясы 94-99% СН4 тұратын табиғи газ болып келеді. Сондай-ақ
мұнайды қайта өңдейтін құрғақ газдар қолданылады. Отын профильді
зауыттарында мұнайды терең қайта өңдеу кезінде құрғақ газдарды
(гидротазалау, гидрокрекинг және риформинг процесстерінің үрленген газ
қоспалары) алады, олардың құрамында сутегі, метан, этан болады. Бұндай
газдан концентрациясы 30-35% болған кезде сутегін алу экономикалық жағынан
тиімсіз, алайда каталитикалық конверсия шикізаты ретінде құрғақ газды
қолдануға болады.
Метан (немесе оның гомологтары) мен оның су буының әрекеттесуі мына
теңдеулерде өтеді:
СН4 + Н2О ↔ СО + 3Н2 – 206,4кДж
Немесе жалпы қарастырғанда
СnH2n+2 + nH2O ↔ nCO + (2n+1) H2
Пайда болған оттегінің тотығы су буымен тотығады:
СО + Н2О ↔ СО2 + Н2 +41,0 кДж
Алынған қорытынды реакция:
СН4 +2Н2О ↔ СО2 + 4Н2 – 165,4 кДж.
Процесс жылу шығынымен өтеді және термодинамикалық жағынан оған
жоғары температура тән: катализаторсыз температура 1300-14000С болуы қажет.
Сонымен қатар шекті көмірсутегінің шексіз көмірсутегіне айналуының
реакциялары жүреді және бос сутектері бөлінеді.
Процесстің температурасын төмендету және сұрыптаушылығын жоғарылату
үшін промоттағыш қоспасы бар никельді катализаторлар қолданылады. Никель
сақтағышта орналасқан (алюминий оксиді, магний және кремний). Оттегінің
тұнуына қарсы тұру үшін қышқылданған қосымша қолданады. Отандық ГИАП-3,
ГИАП-5, ГИАП-16 және басқа да катализаторлар қолданылады, Мысалы: ГИАП-16
катализаторының құрамында 25% NiO, 46% Al2O3, 14% CaO және 15% MgO бар.
Катализаторларды сақина тәрізді 15х17х11 мм өлшемде тығыздығы 1100 кгм3 ,
салыстырмалы беті 44 м2г, кеуектілігі 33% жасайды. Катализаторлар күкірт
қышқылына, органикалық күкірт қосындыларына және галогендерге аса
сезімтал. Қоспаға емес, бөлек шикізатқа және су буына түсетіндер оған
дезактивациялаушы әсер етеді. Катализатор қолданысы температураны 700-
10000С дейін төмендетуге мүмкіндік береді.
Процессті жоғары қысымда да, атмосфералық қысымда да өткізеді. Қысым
кері әсер көрсетеді, өйткені бүтін реакцияның тепе-теңдігін солға қарай
жылжытады, сонымен қатар реакция көлемінің жоғарылауын есте ұстау қажет.
Жоғары қысымды қолдану температураны жоғарлатып, процесстің сұрыптаушылығын
төмендетуге әсер етеді. Алайда негізгі газ қондырғыға қысыммен түссе, оны
дросселдеу экономикалық тиімсіз, содан соң пайда болған газды қайтадан
сығу. Көбінесе 2-4 МПа қысымды жиі қолданады. Катализатор қабатының
қабылдауға болатын гидравликалық қарсылығын қамтамасыз ету де аса маңызды
болып келеді.
Реактор тік құбыры бар құбырлы пеш болып келеді. Жұмыс жасап тұрған
қондырғыларда қысымы 1,5-2,5 МПа, қабырға қалыңдығы 16-20мм болғанда
құбырдың ішкі диаметрі 90-130мм, құбырлар биіктігі 10-14м болады. Пештер
көбінесе төрт бұрышты қима болады, олардағы құбырлар бір, екі және одан да
көп қатарда тізілген. Қондырғы қуаттылығы 30-40 ың тонна сутегін алған
кезде жылына 1-4 блокта орналасқан 170-250 реакциондық құбыр қажет. Пешті
газбен жылытады. Реакционды құбырлар радиантты жылу қабылдайды, ал
конвекция жылуын шикізатты қыздыруда және бу өндірісінде қолданады. Жанарғы
пештің күмбезінде орналасқан, түтіндік газ да бу-шикізат қоспасымен тура
токпен қозғалады. Құбырдың жұмысшы аумағы тор тесікке себілген
катализатормен толтырылған. Құбыр жасау үшін әдетте хром-никельді қызуға
төзімді болат 15х25Н20С қолданады.
Каталитикалық бу конверсиясы әдісімен сутегін алу қондырғысының
технологиялық сызбасы сурет – 2 көрсетілген. 2,6МПа қысымдағы газды 300-
4000С дейін жылытқышта(7) жылытады, кейін реакторға (2және 3) жібереді,
онда газ күкірт қоспаларынан тазартылады. Араластырғышта (11) газды 400-
5000С дейін қыздырылған су буымен араластырып, пешке(12) бу-газды қоспаға
конверсиялауға түсіреді. Конверсия температурасы 800-9000С. Түтін газының
жылуын котел-утилизатор(8), бу қыздырғыш(9) және шикізатты жылытқыш(7)
аппараттарында қолданады.
Сурет-2 Қысымы 2,0-2,5МПа көмірсутегінен каталитикалық бу
конверсиясы әдісімен сутегін өндіру сызбасы.
1- түтіндік құбыр; 2- күкіртті сутек жұту реакторы; 3-гидрлеу реакторы;
4- ауа үрлегіш; 5- түтін сорғыш; 6- ауа жылытқыш; 7- шикізатты
жылытқыш; 8,13- котел-утилизаторлар; 9- бу қыздырғыш; 10-компрессор; 11-
араластырғыш; 12- конверсия пеші; 14- орташа температуралы СО конверсия
реакторы; 15- жылытқыштар; 16- төмен температуралы СО конверсия реакторы;
17- К2СО3 ерітіндісін жылытуға арналған жылу алмастырғыш; 18- СО2ден
тазартуға арналған абсорбер; 19- сорап; 20- К2СО3 регенераторы; 21-
метандау реакторы; 22-тоңазытқыш; 23-сутегі компрессоры.
Газ конверсиясы ортақ коллектордан котел-утилизаторға(13) барады, онда 400-
4500С дейін салқындатылады. СО газын СО2 газына айналдыру үшін газды темір-
хром катализаторлы, бір сатылы, орташа температуралы конверсияға
реакторға(14) жібереді, содан соң бу-газының температурасын 230-2500С дейін
котел-утилизаторда(13) және су жылытқышта(15) төмендетеді; қоспаны 2 сатылы
конверсияға цинк-мыс катализаторлы реакторға(16) жіберіледі.
Содан соң құрамында сутегі, оттегі диоксиді, су буы бар бу-газды
қоспа абсорберге (18) СО2-ден тазарту үшін түседі. К2СО3 ерітіндісімен
тазалау нәтижесінде СО2-н және су буының үлкен дәрежесін жояды. К2СО3
ерітіндісі регенерацияға барады, ал сутегін жылу алмастырғышта(25) 3000С
дейін қыздырады, одан соң метандауға (яғни қалдық СО-ны гидрлеу арқылы
метанға ауыстырады) реакторға(22) жібереді. Содан кейін сутегін
жылуалмастырғышта (25) және тоңазытқышта (23) салқындатады.
Мұнайды қайта өңдеуде құрғақ шекті газды конверсиялағанда сутегінің
мөлшері 95% болады.
Бұндай тазалау дәрежесі гидрогенизация процесстері үшін сутегінің
талаптарын қанағаттандырады. Дизель отынының гидротазалауда 75-90% сутегі
қажет, ал вакуум газойлін гидрокрекингтеу процессінде сутегі 95%-дан төмен
болмауы қажет.
Жеңіл көмірсутектердің каталитикалық бу конверсия әдісімен
сутегін өндіру қондырғысы.
Қондырғының тағайындалуы – мұнайды қайта өңдеу процесстерінде
тереңдігінің өсуіне байланысты жылдан жылға сұранысы көбейіп жатқан сутегін
өндіру, сонымен қатар алынатын отынның және майлайтын материалдардың
сапасына деген талаптың өсуі мен энергетикалық отынды күкіртсіздендіру
қажеттілігіне байланысты болып келеді. Жеңіл көмірсутектердің каталитикалық
бу конверсия әдісімен сутегін өндіруде шикізат ретінде табиғи және
зауыттық (құрғақ және майлы) газдар, сонымен қатар бензиндер қолданылады.
Бұл көп таралған сутегін өндіру әдісі 3 сатыдан тұрады: конверсияға
шикізатты дайындау, конверсияның өзі және өнімнен оттегі оксидін жою.
Қазіргі уақытта қолданылатын технология шикізаттың сапасына кейбір
талаптарды қояды, оның құрамындағы күкірт қоспасының мөлшері (газдарда
100мгм3, бензинде 0,3мгкг дейін), көмірсутек катализаторлық бу
конверсиясының никельді катализаторлары да, оттегі оксидінің төмен
температуралы конверсиясының цинк-мыс катализаторы уландырады. Шикізатта
шексіз көмірсутектердің болуы көмірсутекті бу конверсиясы катализаторында
көміртекті бөлінгіштердің жиналуын туғызады.
Өнеркәсіпте құрамында 95-98% сутегі бар техникалық сутегін алады.
Техникалық төмен концентрациялы сутегін өндіру оның гидрокрекинг
қондырғысында шығынды көбейтеді, ал жоғары концентрациялы сутегі – көп
шығынды қажет етеді және экономикалық пайдалы емес.
Көмірсутегінің бу конверсиясын оның көміртегінің катализаторда тұнуын
сақтап өткізу қажет, өйткені ол оның бұзылуына жағдай жасайды және
реактордағы гидравликалық қарсылықты жоғарлатады. Бұл процесстің алдын алу
үшін көмірсутектің бу конверсия процессінде су буының белгілі минимал
шығынын ұстап тұру керек. Теориялық жағынан шығын 2:1 төмен болмауы керек.
Алайда жылу беруді жақсарту үшін практикада 1м3 метан конверсияға 4-5м3
бу беріледі.
Зауыттық практикада сутегі қондырғысында шикізатты тазарту алдында 3
типтік тәсілді ойлап тапты: күкіртті сутектен моноэтаноламинмен тазалау;
бір стадиялы цинк оксиді жұтқышы негізінде күкірт қосылысының жұтылуы (егер
тек термиялық берікті емес күкірт қосындылары болса); екі сатылы күкірт
қышқылын жою сызбасы, күкіртті қосылыстар цинк оксидінде күкіртсутектің
жұтылуының деструктивті гидрлеуін қосып есептейді.
Жаңа заманғы сутегін өндіретін қондырғының қуаты күніне 300000м3-тен
3млн м9 дейін сутегін шығарады, оларға 2-3МПа арасындағы жұмысшы қысымы
тән.
Қондырғы келесі секциялардан тұрады: шикізатты дайындау (компрессор,
жылытқыш, шикізатты күкірт қосындысынан тазарту аппараттары, бу қыздырғыш,
ижекторлы араластырғыш); бу конверсиясы (бу конверсия пеші және бу котел-
утилизатор); оттегі оксидінің диоксидке конверсиясы (орташа және төмен
температуралы конверсия реакторлары); технологиялық газды оттегі
диоксидінен тазарту (калий карбонатын, регенерация және т.б. ыстық су
ерітіндісімен абсорбциялау) және метандау секциясы. Қондырғының
технологиялық сызбасы сурет – 3 көрсетілген.
Сурет - 3 Көмірсутектің бу каталитикалық конверсия әдісімен
сутегін өндіру қондырғысының технологиялық сызбасы
1 – түтіндік құбыр 2 – гидрлеу реакторы 3 – күкірт сутегін жұту
адсорбері
4 – ауа үрлегіш 5 – түтін сорғыш 6 – жылу алмастырғыш 7 – инжекторлы
араластырғыш 8 – бу конверсия пеші 9,19 – компрессорлар 10 – котел-
утилизаторлар
Шикізатты (газды) 2,6 МПа қысымға дейін компрессорда(9) сығады,
пеш(8) секциясының конвекциясында орналасқан жылытқышта 300-4000С дейін
жылытып, реакторға (2 және 3) күкіртті қосылыстардан тазарту үшін беріледі.
Тазартылған газға араластырғышта(7) 400-5000С дейін қыздырғышта
қыздырылған, пеш(8) секциясының конвекциясында орналасқан, су буын қосады.
Алынған бу-газ қоспасы бу конверсиясының пешіне(8) түседі. Негізі
көмірсутектің бу конверсия процессі катализатормен толтырылған және пештің
радиантты секциясында бір, екі немесе бірнеше қатарда орналасқан, тек
жоғарынан немесе төменінен бекітілген және екі жағынан да жылытылатын тік
құбырлы реакторда жүреді. Процесстің типтік катализаторы – никель,
алюминий оксидіне қондырылғын. Температурасы 400-5000С бу-газ қоспасы
реакциондық құбырға жоғары коллектор арқылы беріледі, ал конверсияланған
газ төменіне апарылады.
Газ факельді шілтерлер пештің(8) күмбезінде орналасады, ал түтіндік
газдар жоғардан төменгі азбандыққа түсіп, содан соң ортақ азбандыққа
түседі, ол пештің шетінде орналасқан, пештің конвекциялық секциясында
температурасы 950-11000С болады. Пеште отын ретінде күкіртті қосындылардан
тазартылған технологиялық немесе табиғи газ қолданады. Жануға қажет ауа
ауа үрлегішке(4) жылу алмастырғыш(6) арқылы түседі, онда ол түтіндік
газбен 300-4000С жылынады, содан соң түтіндік газ түтін жұтқышта(5)
жұтылып, атмосфераға түтіндік құбыр(1) арқылы шығады.
Бу котел-утилизаторда (10) 400-4500С дейін салқындатылған
конверсияланған газ орташа температуралы оттегі оксидінің диоксидке темір-
хромды катализатор үстімен реакторға(11) түседі. Температураны 230-2600С
дейін котел-утилизаторда және су жылытқышта(12) төмендеткен соң қоспа төмен
температуралы оттегі оксидінің диоксидке цинк-мыс катализатор үстімен
реакторға(13) беріледі.
Сутегі, оттегі диоксиді және су буының қоспасын одан әрі жылу
алмастырғышта(6) 1040С дейін салқындатып, абсорберге(14) оттегі диоксидінен
калий карбонатының ыстық су ерітіндісімен тазартуға жібереді.
Оттегі диоксидімен қаныққан ерітінді абсорберден(14) турбинаға(15)
түседі, онда оның қысымы шамамен 2,0-ден 0,2-0,4МПа дейін төмендейді, содан
соң регенераторға(16) түседі. Мұнда ерітіндіні жылу алмастырғышта(6)
қыздыру нәтижесінде және ерітіндінің қысымы төмендеуінен оттегі диоксиді
шығып, су буымен бірге атмосфераға шығады.
Сутегі құрамды газ абсорберден(14) 3000С дейін жылытылған
жылуаластырғышта(6) метандау реакторына(17) түседі, онда оксидке
айналмаған және диоксиді жойылмаған оттегі метан қалыптастырып гидрленеді.
Метандаудан соң сутегі жылу алмастырғыш аппараттарды(6 және 12) 30-400С
дейін салқындатылады және кейін сепараторда (18) концентрленген су
буынан бөлінеді. Сутегін тұтынушыға қажет қысымға дейін (әдетте 4-15МПа)
компрессорда(19) сығады.
Көмірсутек конверсиясы 800-9000С және 2,2-2,4 МПа қысымда никельді
катализатормен жүргізіледі. Табиғи газдың шығымы 1м3 алынатын техникалық
газға 1,03-1,05м3 құрайды; су буының шығыны – 1м3 құрғақ газға 0,60-0,66м3
құрайды.
Қондырғының жұмысының ерекшелігі, қауіпсіздік ережесінің қатаң
сақталуының және қысымда жұмыс жасайтын аппараттардың қаналу ережесінің
сақталуын қадағалау, оның жарылыс қаупі бар және улы заттардың
қолданылуында болып келеді. Сутегін өндіру үшін көмірсутекті
каталитикалық бу конверсиясының қондырғысы гидрокрекинг қондырғысының
құрамдас бөлігі болып келеді; оның құрылысы шамамен гидрокрекинг
қондырғысының құнының 25-30% құрайды.
Гидротазалау.
Катализді риформингте жоғары октанды бензиннің шығымы процестің жүру
жағдайына байланысты екені белгілі. Риформинг процестің жүру жағдайлары
неғұрлым қатаң болса соғұрлым октан-тонн шығымы жоғары болады. Октан-тонн
деп риформинг катализаттың немесе кез келген басқа компоненттің оның октан
санына көбейтіндісін айтады.
Риформингтің қатаң жағдайы қысымның төмендеуімен және температураның
өсуімен аныкталады. Бұл жағдайда ароматтау реакциялар толықтау және
жылдамдау жүреді. Дегенмен қатаңдықтық өсуі катализатордың активтілігін
және тұрақтылығын төмендетеді, ал активтілігі төмен катализаторлар реакция
барысында каталитикалық улармен уланады. Күкіртті мұнайларды өндегенде
жинақталған күкірт катализаторды уландырады. Шикізаттың құрамында күкірттің
мөлшері неғұрлым аз болса жағдай қатаңдаған сайын соғұрлым катализатор ұзақ
уақыт активтілігін сақтайды. Ең күшті катализдік уларға мұнайдағы
гетероатомды қосылыстар жатады, әсіресе күкіртті қосылыстар. Сондықтан
риформингтің алдында шикізатты гидротазалауға ұшыратады.
Мұнай өнімдерді гидротазалау немесе катализдік асылдату- МӨЗ-
дарда өте маңызды. Гидротазалау процесті түрлі мұнай фракцияларын
гетероатомды қосылыстардан тазалау мақсатында колданады. Гидротазалау
кезінде бір мезгілде тұрақсыз шектеусіз көмірсутектердің гидрлену арқылы
сәйкес шектелген қосылыстар түзіледі.
Гидротазалауды әдетте гидрлеуші катализаторларда жүргізеді.
Гидротазалау катализаторларына қойылатын негізгі талап – каталитикалық
уларға, әсіресе күкіртті қосылыстарға тұрақты болуы. Процестің тиімділігі
катализатордың активтілігіне тәуелді.
Гидрокрекинг процесі, оның мақсаты
Гидрокрекинг – ол жарқын түсті мұнай өнімдерін (жанармайды, керосинді,
дизель отынын) алу үшін, сонымен қатар С3 – С4 қойтылған газдарды мұнай
шикізатының, молекулярлық массасынан жоғарырақ болатын, мұнай шикізатын
сутегімен өңдеуде қысым арқылы алу үшін қолданылатын катализдік процесс.
Гидрокрекинг мұнай өнімдерінің кең түрдегі ассортиментін алуға мүмкіндік
жасайды – тәжірибеде қандайда болмасын мұнай шикізатынан, тиісті
катализаторларды және шартты таңдай алу арқылы және мұнай өңдеудің ең бір
тиімді және икемді процесі болып табылады.
Процестің химиялық негіздері. гидрокрекинг өнімдерінің сипаттамалары
өте күшті деңгейде катализатордың қасиеттерімен, оның гидрленуімен және
қышқылдық белсенділігімен анықталады.
Гидрокрекинг шикізаттың қасиетіне және процестің мәніне байланысты бір
немесе екі сатыда іске асырылады. Шикізаттың ауыр түрлері үшін көбінесе
гидрокрекингті екі сатыда жүргізеді.
Бірінші сатыда шикізаттың молекулярлық массасы бір шамаға төмендейді
және оның сутегімен қанығуы жүреді, және толығымен немесе ішінара
гетероатомдар жойылады.
Екінші сатыда дайындалған шикізат сутегінің қысымы мен қызмет мерзімі
үлкен стационарлы катализаторларда терең крекингке ұшырайды.
Гидрокрекингтң іс жүзінде 400-4500С температурада және 3-10МПа қысымда
жүргізеді. Сурет – 5 гидрокрекинг процестің принципті схемасы келтірілген.
Шикізат 84-140 атм қысымда 290 – 4000С-ға дейін қыздырылған
сутекпен араласын бірінші реаторға жіберіледі. Катализатордың қабатынан
өткен кезде шикізаттың шамамен 40-50 %-ті бензиннің қайнау температурасына
сәйкес (2000 С-ға дейін) заттар крекингке ұшырап түзіледі.
Бірінші реактордан шаққан көмірсутекті қоспаны салқындатады, сығады
және сепаратор арқылы өткізіп сутегін бөледі. Сутегі қайтадан шикізатпен
араласып процеске жөнелтіледі, сұйықтық айдау процесіне барады. Бірінші
реактордың өнімдері ректификациялық колоннада бөлінеді.
Айдау поцесінің қалдығын қайтадан сутегі ағынымен араластырып екінші
реаторға жібереді. Біріші реакторда бұл қоспадағы заттар гидрлену, крекинг
және риформинг реакциялардан ұшырағанына байланысты екінші реакторда бұл
процестер қатаңдау жағдайда жүреді (температура мен қысым жоғарылау).
Екінші реактордан шыққан қоспа сутегінен босатылып фракцияланады.
Өнеркәсіптегі гидрокрекинг.
Өнеркәсіптегі мақсатты бағытта іске асырылған гидрокрекингтің
процестерін келесілерге бөлуге болады:
1. Жанармай фракцияларының гидрокрекингі – мұнай газын алу
мақсатында С4 – С5 изоқұрылым көмірсутектерін мұнай химиялық
синтез үшін және автокөлік жанармайының жеңіл жоғары октанды
компонентін алу үшін іске асырылады.
2. Орта дистелляттардың гидрокрекингі (тікелей айдалатын және екінші
рет шығарылған), қайнау температурасы 200 – 3500С жанармай және
реактивтік отын алу мақсатында іске асырылады.
3. Атмосфералық және ваккумдық газойлдардың гидрокрекингі, кокстену
газойлдері, катализдік крекинг газойлдары – жанармайлар,
реактивтік және дизель отынын алу мақсатында іске асырылады.
4. Ауыр мұнай дистеляттарының гидрокрекенгі – реактивтік және және
дизель отындарын, жанармайларын, аз күкіртті қазандық отындарын
және катализдік крекинг үшін шикізат алу мақсатында іске
асырылады.
5. Жанармайдың октандық санын көтеру мақсатында селективтік
гидрокрекингілеу; реактивтік және дизель отынының суып қалу
температурасын төмендету мақсатында; майлы фракциялардың түсін,
тұрақтылығын жақсарту және суып қалу температурасын төмендету
үшін іске асырылады.
6. Гидродеароматтау.
Жанармай фракцияларының гидрокрекингі. Катализдік крекингтің және
жанармайдың крекингінің комбинацияланған процесі түзіліп, өнеркәсіптік
қолданыс тауып, ол біздің елде изоформинг деген аталым алды.
Бұл процесте шикізат – ауыр жанармайлық фракциялар – оларды риформинг
алдында гидротазартумен біріккен гидрокрекингке ұшыратады. Гидрокрекингтің
гетероорганикалық қосындылардан тазартылған өнімі - 20℅ - ке дейін төмен
молекулалық алкандарды құрамында сақтайды (изокомпонент)оларды ректификация
арқылы бөліп шығарады. Ректификациядан кейінгі қалдық,бастапқы шикізатпен
салыстырғанда, құрамында жеңілденген
фракциондық құрамды біріктіреді және арендердің, циклоалкандардың көтеріңкі
құрамымен сипатталады, яғни катализдік риформинг үшін ең жақсы шикізат
болып табылады.
1.3 Мұнай және сутегінің өнекәсіпте қолданылуы
Мұнай - ең маңызды сұйық пайдалы қазба. Бірақ оны дұрыс пайдалана
білмесе, тіршілік атаулына зардабын тигізеді. Жыл сайын дүниежүзілік
мұхитқа 10 млн тоннадай мұнай өнімдері төгіледі. Жердің жасанды
серіктерінен түсірілген фотосуреттер, мұхиттар мен теңіздерде тікелей
жүргізілген бақылау нәтижелері мұхит бетінің шамамен 13 мұнай кілегейі
жапқанын көрсетеді. Бұл бүкіл әлем бойынша үлкен зардап келтіреді.
Мұнай мұхиттағы ірі сүтқоректілер: китке, дельфинге, итбалыққа және
құстарға зиян келтіреді. Егер итбалық су бетіне мұнай жайылған жерден
шығып, терісіне дақ түсірсек ондай тері жылытудан қалады. Сол сияқты
мамығы бөлінген құс та суықты көтере алмайды. Онымен қоймай құстұмсығымен
қауырсынын тазалаймын дегенде мұнай тамшыларын жұтып, уланады. Мұнаймен
уланса кит те өледі. Сөйтіп, мұнайдан теңіз әр түрлі жолдармен ластанады.
Мұнайдың түзілуін анықтау қазіргі ғылымның ең күрделі проблемасы болып
табылады. Мұнайдың анорганикалық түзілу теориясын алғашқылардың бірі болып
Менделеев 1877 жылы ұсынды. Оның жорамалы бойынша мұнай көмірсутектері жер
астында металл карбидтерінің сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі.
Бірақ мұнай құрамындағы көптеген әр түрлі құрылымды көмірсутектердің пайда
болуына карбид теориясымен түсіндіру мүмкін емес.
Мұнайды жер қойнауынан алу үшін әр түрлі қашауларды пайдаланады.
Олар тісті конустардан тұрады. Жыныс бетінде қозғалғанда оларды майдалайды
және ұнтақтайды. Соңғы кездері алмазды қашауларды қолдана бастады. Жұмыс
кезінде қашау турбо бұрғы немесе электр бұрғысы арқылы үнемі қозғалып тұру
керек. Мұндай жағдайда қашаумен бірге жер астынан көп сатылы турбина немесе
электр қозғалтқышын түсіреді, олар қашауды іске қосады. Бұл өте жетік әдіс.
Жер астынан майда ұнтақталған жыныстарды оған бұрғылау құбырлары арқылы
сазды ерітінді жіберіп, ығыстырып шығарады. Бұл ерітіндінің бұрғылауда
маңызы өте зор.Оның көмегімен бұрғылау инструменттері салқындатылады, жер
беті цементтеледі.Бұл оның бұзылуынан сақтайды және судың, мұнайдың, газдың
құбырдан шығуын болдырмайды.Қазіргі кезде бұрғылау 6–7 км. тереңдікке шейін
жүргізіледі. Өнім қабатына жеткенде оған жоғары жағынан құбырлар шоғыры мен
ысырмамен және штуцериен жабдықталған құбырлар коллоннасын түсіреді,ол ашық
фонтан болдырмас үшін қажет.
Мұнай дүние жүзілік жанар-жағар май-энергетикалық балансында орасан зор
үлеске ие: оның адамзат пайдаланатын қуат көздері ішінде 48% алады.
Болашақта бұл көрсеткіш мұнай өндірудің қиындай беруінен, және атом және
басқа қуат көздерін пайдалануының өсуінен кеми береді.
Химия мен мұнай-химия өнеркәсіптерінің қарқынды дамуына байланысты
мұнайға деген сұраныс жанар-жағар майлар үшін ғана емес, синтетикалық
каучук, синтетикалық талшықтар, пластмасс, жуу құралдарын, пластификатор,
бояғыштар т.б. (әлемдік өндірістің 8%-нан астамы) өндіру шикізат көздері
үшін өсуде. Осыларды шығаруға бастапқы заттар ретінде көп қолданылатындар:
парафиндік көміртектер – метан, этан, пропан, бутан, пентан, гексан, және
жоғарымолекулярлықтар (10-20 атомды молекулалы көміртектер), циклогексан;
ароматты көміртектер – этилен, пропилен, бутадиен; ацетилен.
Бүгінгі таңда миллиардтаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды
күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама
мұнай мен газды пайдаланамыз. Үйімізде шам жанып тұрады, машинамен,
қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелермен жүреміз. Ракеталар да барлығы мұнай
мен газды пайдаланады. Әлемнің ең ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың
және ... 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