Мұнайдың химиялық құрамы
У. К. ЕНСЕГЕНОВА
Мұнайдың химия және физикасы
Оқу құралы
АҚТАУ 2024
ӘОЖ 54(075.8) ББК 24.1я73 Б20
Пікір жазғандар:
доктор РhD., қауымдастырылған профессор, Сырлыбекқызы С.
г.ғ.к. доцент Шалабаева Г.С.
Енсегенова У.К.
Мұнайдың химия және физикасы: Оқу құралы - Ақтау: Ш.Есенов атындағы КТИУ, 2023. 130 бет.
Мұнайдың химия физикасы оқу құралы 6В01504 - Химия мамандықтары бойынша білім беру бағдарламаларының студенттеріне арналған.
Бұл оқу құралы студенттерді мұнай мен газдардың, сонымен бірге олардың құрамына кіретін көмірсутектердің химиялық құрамы, физикалық және химиялық қасиеттері; мұнай шикізатын өндіру, дайындау және өндеудің негізгі процестердің теориялық негіздерін меңгеруді көздейді.
Оқу құралы барлық бағыттағы күндізгі оқу бөлімінің студенттері үшін арналған.
Оқу құралында - мұнайдың шығу тегі, физикалық және химмиялық қасиеттері, мұнай мен газдың химиялық және элементтік құрамы, мұнайдың фракциялық және топтық құрамы, сонымен қатар олардың жіктелуі көрсетілген.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ш.Есенов атындағы KТИУ Ғылыми кеңесі оларды жариялауға ұсынылды.
ISBN 978-601-308-916-4 (C) Енсегенова У.К.
АЛҒЫ СӨЗ
Қазіргі заманғы дүниежүзілік экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше. Бүгінгі танда миллиартаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды пайдаланымыз десеңші. Үйімізде шам жанып, ыстық суымыз ағып тұрады; машинамен, қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелерімен жүреміз. Тіпті ракеталарды алсақ осылардың барлығы да мұнай мен газды пайдаланады. Әлемнің ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр тереңдікке дейін мыңдаған, он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған. Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы мұнай мен газды жер астынан тартып, сорып, мұнай өнімдерінің құбырлары мен газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре байланыстыруда. Көмірсутек шикізаттары тиелген танкерлер қазіргі заманғы жүк таситын көліктің қатаң графигінде Дүниежүзілік мұхит акваториясында бағыт алуда. Үшінші мыңжылдыққа аяқ баса отырып, адамзат қазір де мұнай мен газдың көмегімен өзінің ең қажетті жер бетіндегі және космостағы проблемаларын шешуге тырысуда. Бір жарым ғасыр бұрынғыдай ақылды адам планета миллиард жылдар бойы тұрғызып, сақтаған мұнай мен газ қорын тоқтаусыз қолдануда, мұнай мен газ дүниежүзілік жылу энергетикалық шаруашылығында алдыңғы орындарды алады.
Қазақстан әлемнің байырғы мұнай шығаратын елдерінің бірі болып табылады, оның табиғи байлыктары орасан зор, атап айтканда табиғи жанғыш казбалар корлары: мұнай, газ және көмірге өте бай мемлекет. Қазакстанның көмірсутек потенциалы мамандардың айтуына қарағанда әлемдік қордың жалпы көлемі бойынша жеткілікті дәрежеде. Мұнайдың анықталған қоры бойынша Қазақстан әлемнің алдыңғы елдерінің қатарына кіреді. Мұнай мен газ Қазақстанның барлық аудандарында дерлік кездеседі.
6В01504 - Химия ББ студенттері үшін Мұнайдың химия физикасы пәні бойынша берілетін оқу құралы студенттердің білімін алу, танымдық қызметін жандандыру үшін пайдалы оқу құралы болып табылады.
Оқу құралы қашықтықтан білім беруді жүзеге асырудың негізгі шарттарының бірі болып табылады, өйткені ол танымдық белсенділікті, студенттердің тәуелсіздігін дамытады, оқу процесін терең саралау мен даралауға ықпал етеді.
ТАРАУ 1. МҰНАЙ ЖӘНЕ ОНЫҢ МАҢЫЗЫ
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұнай мен газдың шығу тегі
Мұнай каустобиолиттерге жататын сұйық жанғыш минерал. Құрамы бойынша мұнай сұйық көмірсутектер мен күкірттің, оттегінің және азотты органикалық қосылыстардың күрделі қоспасы болып табылады, оларда қатты көмірсутектер мен шайырлы заттар да еріген. Сонымен қатар, газ тәріздес қаныққан көмірсутектер мұнайда жиі ерітіледі.
Мұнайдың сыртқы көрінісі қара қою майлы сұйықтық, жарықта флуоренцияланатын сұйықтық. Мұнайдың түсі құрамындағы шайырлы смолалы заттардың құрамы мен құрылымына байланысты болады. Кейде қызыл, қоңыр, тіпті түссіз дерлік мұнайлар да кездеседі. Мұнай судан жеңіл сұйықтық. Мұнай мен судың өзара бір-бірінде ерігіштігі шамалы, бірақ қарқынды араластыру кезінде кейде өте тұрақты мұнай эмульсиялары түзіледі.
Мұнайдың тұтқырлығы оның құрамына байланысты әртүрлі болуы мүмкін, бірақ әрқашан суға қарағанда айтарлықтай жоғары болады. Мұнайдың құрамында қатты каустобиолиттер -- қатты және қоңыр көмір, тақтатас, шымтезекке қарағанда күл өте аз. Мұнай өте жанғыш материал болып табылады. Ол қатты қазбалы отынға қарағанда жану жылуы жоғары, оның жану жылуы 42 МДжкг, яғни қатты қазбалы отынға қарағанда жану жылуы жоғары.
Мұнай тұңғыш өз атауын медиандық қалайы нафатасынан алған. Ол ағу, ағып жатқан деген мағынаны білдіреді. Мұнай сөзі орыс тіліне 16 ғасырда енген.
Жер қойнауындағы май яғни мұнай қайдан шықты? Ол қалай қалыптасты? Бұл сұрақ әлемдік ғылымдағы ең қиын сұрақтардың бірі болып табылады. Бүгінгі күнге дейін ол нақты шешім алған жоқ. Геологтар мен химиктердің басым көпшілігі мұнайды шөгінді жыныстарға көмілген тірі организмдердің қалдықтарынан пайда болды деп тұжырымдайды, яғни мұнайдың органикалық шығу тегі туралы теорияны жақтайды. Ал бірақ кейбір ғалымдар мұнай көмірсутектері табиғатта бейорганикалық заттардың әртүрлі химиялық өзгерістерінен, ыдырауынан абиогендік жолмен түзіледі деп есептейді.
1877 жылы Д.И.Менделеев алғаш рет мұнайдың металл карбидтері мен су буларының әрекеттесуінен пайда болды, деп бейорганикалық шығу идеясын айтқан. Қазіргі уақытта көмірсутектерді жер қойнауындағы көміртек пен сутекті өте жоғары температурада түзудің басқа ықтимал жолдары туралы әртүрлі болжамдар жасалуда. Теориялық тұрғыдан белгілі бір жағдайларда көмірсутектердің табиғатта абиогенді синтезі мүмкін. Бірақ жер қойнауында үлкен көлемдегі мұнайдың пайда болуын түсіндіре алатын бұл процестердің ауқымы шешуші мәнге ие болуы керек.
Қазіргі кезде дүниежүзі бойынша ғылымда жинақталған геологиялық және геохимиялық бақылаулар мен фактілердің көпшілігі, соның ішінде көмірсутектердің яғни мұнайдың түзілуінің әртүрлі процестерінің ауқымы мұнайдың органикалық шығуы туралы гипотезаны жақсырақ растайды. Ертедегі шөгінді тау жыныстары мен қазіргі шөгінділердің мұнайдың, тірі заттың және органикалық заттарының құрамдас бөліктері арасындағы жақсы дәлелденген генетикалық байланыс ерекше сенімді. Көмірсутектердің органикалық түзілуінің мөлшеріне келетін болсақ, ол өте үлкен және мұнай мен газ кен орындарының қалыптасуын толық қамтамасыз етеді.
Мұнайдың органикалық түзілуден пайда болды деген теориясының мәні мынада: мұнай мен газ шөгінді жыныстарда дисперсті күйде кездесетін органикалық заттардан түзіледі. Органикалық материалдар дегеніміз шөгінді тау жыныстарында жиналатын жануарлар мен өсімдіктер әлемінің қалдықтары мен теңіз суында дамып жатқан микрофлора мен микрофаунаның (планктон, бентос және т.б.) өлі қалдықтары болып табылады.
Шөгінді тау жыныстарының жоғарғы қабаттарында көмілген органикалық қосылыстар оттегі мен бактериялардың әсерінен газдарға (СО2, N2, NH3, СН4 және т.б.) және суда еритін сұйық өнімдерге ыдырайды. Бастапқы органикалық қосылыстардың химиялық және бактериялық ыдырауға ең төзімді бөлігі шөгіндіде, яғни тұнбада қалады.
Кейіннен бұл органикалық заттар шөгінді жыныстың қалыңдығына батып бара жатқанда, 1,5-3,0 км және одан төмен тереңдікте көптеген миллиондаған жылдар бойы төмендетілген ортада жоғары температураға (шамамен 120-150 дейін, сирек) әсер етеді. 200 °C және қысымы 10-30 МПа, сонымен қатар негізгі жыныстардың каталитикалық әсері (негізінен саз). Қазіргі көзқарастар бойынша дәл осы кезеңде термиялық және термокаталитикалық процестердің нәтижесінде органикалық заттар, негізінен липидтер (майлар, балауыздар, майлар) мұнай көмірсутектеріне айналады.
Мұнайдың түзілуі өте күрделі, көп сатылы және өте ұзақ химиялық процесс, оның пайда болу механизмі әлі анық емес. Бастапқы органикалық қосылыстар дисперсті күйде болғандықтан, оның өзгеру өнімдері - мұнай мен газ да бастапқыда мұнай көзінде, көбінесе сазды жыныста дисперсті болатыны анық. Бірақ қосылыстардың қозғалғыштығы арқасында мұнай мен газ су сияқты тау жыныстарының қабаттары арқылы қозғала алады. Геологтар бұл қозғалыстарды миграция деп атайды. Миграция біріншілік және екіншілік болып бөлінеді. Біріншілік миграция нәтижесінде бастапқы тау жыныстарынан мұнай мен газ көршілес кеуекті құм және карбонатты жыныстарда жиналады. Миграция әртүрлі факторлардың нәтижесінде болуы мүмкін: тау жыныстарының қысымы, диффузия, тау жыныстарының газдармен әсері, сумен раласуы, жоғары қысымда сұйық мұнай заттарының газдарда еруі және бу-газ қоспасы түріндегі араласуы, қысымның төмендеуі кезінде негізгі жыныстардың кеуектері мен жарықтары арқылы сүзу және т.б.
Кейіннен кеуекті қабаттар арқылы қозғалу нәтижесінде және гравитациялық және тектоникалық факторлардың әсерінен пайда болатын тік көші-қон кезінде мұнай мен газ ловушка деп аталатын жерлерде, яғни одан әрі көшу мүмкін емес немесе өте қиын кеуекті тау жыныстары аймақтарында жиналады.
Бұл ловушкаға мұнайдың жиналуы мұнай қабаттары (нефтяные залежи) деп аталады. Егер кен орнындағы мұнайдың (немесе газдың) мөлшері неғұрлым көп болса немесе тау жыныстарының қабаттарының берілген құрылымында бірнеше мұнай қабаттары болса, онда бұл жерлерді мұнай, мұнай-газ немесе газ кен орындары деп атайды.
Сонымен, тау жыныстарында мұнайдың пайда болу шарттары тау жыныстарының кеуектерін мұнай мен газдың негізгі қабаттары толтырады. Тау жыныстарының кеуектілік коэффициенті неғұрлым жоғары болған сайын тау жыныстары мұнай қабаттарымен қанық болатыны анық. Топырақтарда, әсіресе ылғалды топырақтарда іс жүзінде ешқандай кеуектер жоқ болғандықтан, кеуекті жыныстардың сазды қабаттарын кен орнын әрі қарай көшуден жақсы қорғайды. Мұнай мен газ қабаттарында, кен орындарында су әрқашан дерлік болады, өйткені ол тау жыныстарының тесіктерін де толтырады.
Мұнай кенорындарында мұнай қабаттарының көпшілігі айтарлықтай тереңдікте (900-2300 м) орналасқан. Мұнайдың жер бетіне шығуы өте сирек кездеседі. Ертеде жер бетіне жақын орналасқан осындай кен орындарында, атап айтқанда Әзірбайжанда ұңғымадағы мұнай өндіру пайда болған.
Мұнай мен газ кен орындарын іздеу және барлау жұмыстары мұнайшы-геологтардың міндеті болып табылады. Қазіргі уақытта мұнай кен орындарын іздеу барлау жұмыстары геологиялық, геофизикалық және геохимиялық әдістерді біріктіріп қолдану арқылы жүргізіледі.
Мұнай мен ғаздың нағыз шын қоры туралы сұрақ геологиялық және геохимиялық жағдайда мұнай мен газдың түзілуі туралы білімді қажет етеді. Мұнай орындарын дәл бағалауға мүмкіндік беретін мұнайды барлау мен өндірудің жоғары технологиясының дамуына қарамастан қор мөлшері әрдайым қадағаланып отырады. Мұнай көлемі бұрын максималды алынатын қарастырылған кен орындарындағы мұнай өндіріліп қойған, ал мұнайды өндіру әлі жалғасуда. Мұнай қорының таусылмайтындығы туралы сұраққа жауап беру үшін оның шығу тегін қарастырған жөн. Ғылым мен технологиялардың дамуына байланысты пайдалы қазбалардың сол немесе басқа түрлерінің шығу тегінің алғы шарттары да бірге дамып отырды.
Геологиялық әдіс шұңқырлар мен ұңғымаларды пайдаланып шөгінді жыныстардың құрылымын зерттеуден тұрады. Бұл ұңғымалар айтарлықтай тереңдікке жетуі мүмкін. Бұрғылау нәтижелері бойынша тау жыныстарының құрамы мен жасын және қабаттардың рельефінің ерекшеліктерін көрсететін құрылымдық карталар жасалады. Содан кейін мұнай немесе газ қабаттарын анықтау үшін барлау ұңғымалары бұрғыланады. Мұнай және газ кен орындары табылған соң барлау бұрғылау мұнайлы ауданның көлемін және мұнай немесе газдың қорын анықтауға кіріседі.
Тау жыныстарын зерттеудің геофизикалық әдістері салыстырмалы түрде жақында дами бастады. Олар физикалық параметрлерді және құбылыстарды белгілі бір құралдармен өлшеуге негізделеген. Яғни гравиметриялық аномалиялар, магниттік аномалиялар, электрөткізгіштік, тау жыныстарының сулылығы, таяз ұңғымаларда жасанды жарылыс кезінде пайда болатын сейсмикалық тербелістердің таралу ерекшеліктері және тағы басқа құбылыстарды негізге ала отырып жүргізіледі. Сонымен қатар ұңғымаларды нейтронды бомбалауды қолданатын акустикалық және радиометриялық әдістер де қолданылады.
Геофизикалық және геологиялық әдістерді кешенді бірге қолдану тау жыныстарының құрылымын зерттеу, ловушкаларды табу, тереңдігін анықтау және мұнай қабаттарының орнын дәл анықтау мүмкіндіктерін едәуір кеңейтті.
Соңында, геохимиялық әдістер зерттелетін қабаттарда мұнай мен газдың болуының тікелей белгілерін табуға және олардың мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді. Осы әдістердің бірі В.А. Соколов ұсынған газды зерттеу әдісі. Ол 2-ден 50 м-ге дейінгі тереңдіктен тау жыныстары мен жер асты суларының сынамаларын алудан, оларды әрі қарай газсыздандырудан және хроматография көмегімен газдарға микроталдау жүргізуден тұрады. Мұнай және газ кен орындарының учаскелеріндегі қабаттар мен жарықтар арқылы газдардың сөзсіз диффузиясына байланысты қоршаған тау жыныстарында көмірсутекті газдар концентрациясының жоғарылауы байқалады.
Мұнай және газ кен орындарын іздеу және барлау соңғы онжылдықтарда барлық жерде үлкен табыстарға қол жеткізді.Қазіргі уақытта барлық құрлықтың шамамен 1% 2-3 км тереңдікте барланған, ал теңіз кен орындарын іздестіру жұмыстары сәтті жүргізілуде.
Жер қойнауынан мұнай алу үшін, сондай-ақ іздеу және барлау кезінде ұңғымалар көбінесе тік бағытта бұрғыланады, бірақ қазіргі заманғы технология кез келген бұрышта көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға мүмкіндік береді.
Тау жыныстарын бұзу үшін көбінесе роликті конус тәрізді әртүрлі биттер (долота) қолданылады. Олар жартастың үстінен аунап, оны жаншып, үгітетін ирек конустардан тұрады. Соңғы кездері алмазды биттер қолданыла бастады. Жұмыс кезінде биттер үнемі айналып тұруы қажет. Бұған бұрғылау құбырларының бүкіл жүйесін айналдыру (айналмалы бұрғылау) немесе турбобұрғы немесе электр бұрғылау арқылы қол жеткізіледі. Бұл жағдайда қашаумен бірге қашауды басқаратын ұңғыма түбіне көп сатылы турбина немесе электр қозғалтқышы түсіріледі. Бұл ең озық әдіс. Ол негізінен газ және мұнай ұңғымаларын бұрғылау кезінде қолданылады. Ұңғымадан ұсақталған, ұсақталған жыныстарды шығару бұрғылау құбырлары арқылы ұңғымаға саз ерітіндісін айдау арқылы жүзеге асырылады. Бұрғылаудағы бұл шешімнің рөлі өте маңызды. Оның көмегімен ұңғымадан тау жыныстары алынады, бұрғылау құралы салқындатылады, ұңғыма оқпанының беті цементтеледі, бұл оның бұзылуына және судың, мұнайдың және газдың жарылуына жол бермейді. Сонымен қатар, турбиналық бұрғылау кезінде саз ерітіндісі турбинаны және қашауды қозғайтын отын болып табылады. Заманауи бұрғылау технологиясымен мұнай және газ ұңғымаларының тереңдігі 6 - 7 шақырымға жетеді. Болашақта тереңдігі 10-15 шақырымға дейінгі ұңғымаларды бұрғылау.
Ұңғыма бұрғыланғандықтан, бұрғылау құбырларын көбейту керек. Бұрғылау құбырдың ұзындығы 6-10 м .Бұрғылау құбырдың екі ұшында басқа құбырлармен қосылуға арналған жіп болады. Бұрғылау құбырларынан басқа, ұңғыманы бекіту үшін үлкен диаметрлі болат қаптама құбырлары да (426 мм-ге дейін) енгізіледі. Қазіргі кезде бұрғылау қондырғысындағы еңбекті көп қажет ететін операциялардың барлығы дерлік механикаландырылған.
Ұңғыма өнімді қабатқа жеткенде оның ішіне ашық ағысты болдырмайтын құбырлар, клапандар және арматуралар жүйесімен жабдықталған өндірістік құбыр бағанасы түсіріледі. Бұл фонтанды шырша 25 МПа және одан жоғары қысымға төтеп бере алады. Содан кейін ұңғымадағы саз ерітіндісі сумен ауыстырылады және ұңғыманың қысымы әлсірегендіктен, тығыны ашылған сияқты. Ұңғымаға мұнай ағынын тудыру үшін қабаттың жанындағы қаптама құбырлары оқ немесе торпедо перфораторлары арқылы атқыланады. Кен орындарындағы мұнай мен газ қабат суының, газдың және сығылған жыныстардың серпімділігінің қысымында болады. Мұнай өндірілген кезде бұл қысым төмендейтіндіктен, оны ұстап тұру үшін суды кеніш контурынан тыс айдайды (контурлық суару) немесе газды компрессорлармен айдайды.
Егер мұнай қабатындағы қысым жоғары болса, онда мұнай ағынды (фонтанды) әдіспен бекіту арматуралар арқылы өндіріледі. Бұл жағдайда жер қойнауындағы мұнай баспалдақтар мен ыдыстарға өз қысымымен жер астынан түседі. Егер қабаттағы қысым төмен болса, онда мұнай газлифт әдісімен (компрессорлық әдіс) өндіріледі. Табиғи газ ұңғымаға құбырлар арасындағы сақиналы кеңістік арқылы 5 МПа дейін қысыммен айдалады. Жер қойнауындағы газ ұңғыманың түбінде мұнаймен араласады, оның өндірілу процесін жеңілдетеді, бұл оның өндірістік құбыр тізбегіне түсуін жеңілдетеді.
Мұнай өндірудің үшінші әдісі - терең насосты әдіс. Ол терең ұңғымаларды пайдалану кезінде және қабаттағы қысымның үлкен төмендеуі кезінде қолданылады. Поршеньді насостар ұңғымаға түсіріледі. Штангалардың бағанасын пайдаланып, олар сорғы машинасына қосылады. Теңестіру сорғы машинасы электр қозғалтқышымен қозғалады және сорап плунжерінің кері қозғалысын жүзеге асырады. Сорғы (насос) үнемі жұмыс істейді, май яғни мұнай бірте-бірте жер бетіне шығарылады. Қазіргі кезде электр қозғалтқышы бар орталықтан тепкіш сорғыларды қолданылып келеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұнай және оның маңызы
Мұнай мен газдың энергетика, көлік, ел қорғанысы үшін, көптеген өнеркәсіптің әртүрлі салалары үшін және біздің ғасырда халықтың тұрмыстық қажеттіліктерін қанағаттандырудағы маңызы өте зор. Мұнай және газ кез келген елдің экономикасының дамуында маңызды рөл атқарады. Табиғи газ құбырлар арқылы тасымалдауға өте ыңғайлы және жану үшін өте ыңғайлы энергия және тұрмыстық отын болып табылады. Мұнайдан сұйық отынның барлық түрлері өндіріледі: бензин, керосин, реактивті және іштен жанатын қозғалтқыштар үшін дизельдік отындар, тепловоздар үшін газтурбиналық отын және қазандық қондырғылары үшін мазут және тағы басқа сұйық отындар өндіріледі. Мұнайдың жоғары қайнайтын фракцияларынан майлау және арнайы майлар мен майлардың үлкен ассортименті өндіріледі. Мұнай сонымен қатар парафин, каучук өнеркәсібі үшін көміртекті қара (күйе), мұнай коксын, жол құрылысына арналған битумның көптеген сорттарын және басқа да көптеген коммерциялық өнімдерді алу үшін қолданылады.
Одан әрі химиялық өңдеу үшін шикізат ретінде мұнайдан оқшауланған көмірсутекті газдардың, ароматты көмірсутектердің, сұйық және қатты парафиндердің және басқа да өнімдердің маңызы өте зор.
Мұнай және көмірсутекті газдар химиялық өнімдер мен халық тұтынатын тауарлардың үлкен санын өндіру үшін негізгі және, әмбебап химиялық шикізат болып табылады.
Мұнай және газ шикізатын химиялық өңдеу қазір мұнай-химиялық синтез деп аталады. Қазірдің өзінде әлемдік химия өнімдерінің 25 пайызы мұнай мен көмірсутек газдарының негізінде өндіріледі. Мұнай-химия өнеркәсібін дамытудың жақын мерзімді перспективалары өндіріс ауқымы жағынан да, аралық және түпкілікті синтез өнімдерінің шексіз алуан түрлілігі бойынша да өте қолайлы.
Мұнай-химия өнімдеріне мыналар жатады: пластмассалар, синтетикалық каучуктар мен шайырлар, синтетикалық талшықтар, синтетикалық жуғыш заттар мен беттік белсенді заттар, кейбір химиялық тыңайтқыштар, жанар-жағар май қоспалары, синтетикалық майлау майлары, ақуыз және витаминді концентраттар, көптеген жеке органикалық заттар: спирттер, қышқылдар, альдегидтер, кетондар, хлорлы туындылар, эфирлер, гликольдер, полигликольдер, глицерин және т.б өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында, медицинада және күнделікті өмірде қолданылады. Бұл мұнай - химия өнімдері барлық салаларда қолданылады. Тұрмыстық техникаларда, медицина салаларында, ауыл шаруашылығында, әр түрлі өндіріс салаларында маңызды рөл атқарады.
Қазба отындарының басқа түрлерінен айырмашылығы, мұнай салыстырмалы түрде оңай алынады, тасымалданады (құбырлар арқылы) және әртүрлі мақсаттарға арналған өнімдердің кең ауқымына қарапайым өңделеді. Сондықтан дүние жүзінің көптеген елдерінде отын-энергетикалық кешеннің жартысынан көбі мұнайға тиесілі болуы ғажап емес.
Дүние жүзіндегі мұнайдың көп бөлігі (80-90%) жанар-жағармайдың әртүрлі түрлеріне өңделеді; Мұнайды органикалық синтез үшін шикізат ретінде пайдаланудың маңыздылығы кем емес. Соңғы 25-30 жылда органикалық синтездің қажеттіліктері үшін мұнайды тұтынудың оны өңдеу жылдамдығымен салыстырғанда жеделдеу үрдісі байқалды. Қазіргі уақытта дүние жүзіндегі мұнайдың 8%-ға жуығы химиялық мақсаттарға пайдаланылады және бұл негізінен мұнайдың жеңіл бөлігі - бензин және мұнай өңдеуші газдар. Мұнайдың жоғары молекулалы өнімдері, яғни полимерлі материалдардың, каучуктың, синтетикалық талшықтардың, беттік белсенді заттар мен жуғыш заттардың, тыңайтқыштардың, дәрі-дәрмектер мен пестицидтердің негізгі бөлігі мұнай шикізаты негізінде өндіріледі.
Мемлекеттердің экономикасы басқа өнімдерге қарағанда мұнайға көбірек тәуелді. Сондықтан өнеркәсіптік өндірістің басынан бастап бүгінгі күнге дейін мұнай қарқынды өндіріп, әр түрлі әдістер зеттеле бастады. Мұнай жер қойнауында жатқан қара алтын болып табылады. Табиғи газдың да маңызы өте зор. Мұнайдан алынатын жеңіл және ауыр өнімдер өзара бір-бірімен тығыз байланысты. Құрамы органикалық көмірсутектерден тұрады. Құрамындағы көміртектің санына қарай мұнайдың жеңіл және ауры өнімдері болып бөлінеді. Жеңіл және ауыр өнімдерінің ел экономикасында алатын орны орасан зор. Барлық өндіріс салаларында таптырмас шикізат көздері болып табылады.
ТАРАУ 2.
ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ ЖӘНЕ
МҰНАЙДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
ФРАКЦИЯЛЫҚ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ МҰНАЙ ҚҰРАМЫ
2.1 Фракциялық құрамы. Барлық жеке заттар үшін берілген қысымдағы қайнау температурасы физикалық тұрақты болып табылады. Өйткені мұнай қаныққан булардың әртүрлі қысымы бар органикалық заттардың көп санның қоспасы болғандықтан, онда мұнайдың қайнау температурасы туралы айту мүмкін емес.
Мұнай немесе мұнай өнімдерін зертханалық айдау жағдайында бірте-бірте температураны жоғарлатқан сайын жеке компоненттер қайнау температурасының жоғарылау ретімен айдалады немесе олардың қаныққан бу қысымын төмендету ретімен айдалады. Сондықтан мұнай және оның өнімдері қайнау температураларымен сипатталмайды, ал басталу және қайнаудың соңы және дистилляцияланған жеке фракциялардың шығуы белгілі бір температура аралықтарында сипатталады. Айдау нәтижелері бойынша олар фракциялық құрамды бағалайды.
Жаңа мұнайды зерттеу кезінде фракциялық құрамы ректификациялық колонналармен жабдықталған стандартты айдау аппараттарында анықталады. Бұл бөлу дәлдігін айтарлықтай жақсартуға мүмкіндік береді және координаталардағы температура - фракциялардың шығымы % (мас.) фракциялау нәтижелері бойынша нағыз қайнау нүктелерінің (НҚН) қисық сызығын құру мүмкіндігін береді және 200 ℃ дейінгі фракцияларды таңдау атмосфералық қысымда жүргізіледі, ал қалғандары термиялық ыдырауды болдырмау үшін әртүрлі вакуумдарда жүргізіледі. Қабылданған әдіске сәйкес, қайнаудың басынан бастап 300 ℃ дейін 10 градусты фракциялар таңдалады, содан кейін 50 градусты фракциялар қайнау температурасы 475 - 550 ℃ фракцияларға дейін таңдалады.
300 ℃ дейін айдайтын мұнай өнімдерін айдау МЕМСТ 2177-66 бойынша ректификациясыз аппараттарда қатаң стандартты жағдайларда жүргізіледі. Бұл әдісті қолдану арқылы қайнаудың басы, айдау температурасы 10, 50, 95 және 97,5%, сондай-ақ қалдық пен шығындардың температуралары жазылады.
Әртүрлі фракцияларға бөлу мақсатында өнеркәсіптік айдау жағдайындағы мұнайды зертханалық аппараттардағыдай біртіндеп булану әдісі қолданылмайды, тек әрі қарай ректификацияланатын бір реттік булану әдісі жүзеге асады. Сонымен бірге ережеге сай келесі фракциялар немесе дистилляттар: қайнау температурасының басынан 180 ℃ дейін тазартылған бензин, керосин (120-315 ℃), дизель немесе керосин-газ майы (180-350 °C) және әртүрлі аралық погондар таңдалады. Бұл дистилляттардан жеңіл мұнай өнімдері деп аталатындар өндіріледі: авиациялық және автомобиль бензиндері; бензин еріткіштері; авиациялық және жарықтандыруға арналған керосин; дизельдің әртүрлі түрлері жанармай. Барлық осы мұнай өнімдері үшін МЕМСТ сәйкес белгілі бір фракциялық құрамды стандарттайды.
Жеңіл дистилляттарды іріктеуден кейінгі қалдық мазут деп аталады. Мазутты әртүрлі майлы фракциялардан вакуум арқылы айдайды және одан майлау және арнайы майлар алынады. Мазутты айдаудан кейінгі қалдықты (500 ℃ жоғары) тұтқырлығына қарай шайырлы немесе жартылай шайырлы деп атайды. Гудрон тұтқырлығы жоғары майлау майларын және әртүрлі битумдарды алу үшін шикізат көзі болып табылады.
Әр түрлі кен орындарындағы мұнай фракциялық құрамы бойынша бір-бірінен өте ерекшеленеді, демек, бензиннің, керосиннің, дизельдің және мұнай дистилляттарының потенциалды құрамы бойынша әртүрлі. Мұнайдың өзіне тән фракциялық құрамын өндірістік қайта өңдеу жолы арқылы анықталады. Құрамында аздаған май фракциялары бар жеңіл майлар өте сирек кездеседі.
Мұндай мұнайға Өзбекстан еліндегі Солтүстік Рештан кен орны мысал бола алады. Бұл майдың құрамында 83%-ы 300 °C дейін қайнайды. Көптеген мұнай құрамында орта есеппен бар 200 ℃ дейін фракциялардың 15-30% және тазартылған 300-350 ℃ дейін айдалатын фракциялардың 40-50% дейін құрайды. Жеңіл фракциялардың потенциалдық мазмұны (350 °C дейін) Самотлор кен орнындағы мұнайда 58%-ға жетеді. Сондай-ақ құрамында жеңіл майлар жоқ өте ауыр майлар табылды, бірақ керісінше гудрон айдау кезіндегі түсетін шайырлы заттарға бай болып келеді. Осылайша, Ярегское кен орнынан мұнайдың қайнау температурасының басталуы шамамен 200 °С, ал 300 ℃ дейін тек 20% ғана қайнайды.
2.2 Мұнайдың химиялық құрамы. Мұнайдың барлық компоненттерін құрайтын негізгі элементтер - көміртегі мен сутегі. Мазмұны әр түрлі мұнайдағы көміртегі мен сутегі салыстырмалы түрде тар шектерде ауытқиды және көміртегі үшін орташа есеппен 83,5-87% және сутегі үшін 11,5-14% құрайды. Сутегінің жоғары мөлшері бойынша мұнай басқа каустобиолиттер арасында ерекше орын алады. Гумусты көмірлерде сутегінің мөлшері орта есеппен 5%, қатты сапропелит түзілімдерінде - 8% құрайды. Құрамындағы сутегінің жоғарлауы мұнайдың сұйық күйін түсіндіреді. Яғни неғұрлым сутегі мөлшері көп болған сайын, соғұрлым мұнай сұйық болады. Көміртек пен сутекпен қатар барлық мұнайлардың құрамында күкірт, оттегі және азот бар. Мұнайда азот аз (0,001-0,3%); оттегі мөлшері 0,1-1,0% аралығында; дегенмен кейбір жоғары шайырлы майларда ол жоғары болуы мүмкін.
Мұнай бір-бірінен күкірт мөлшері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Көптеген кен орындарының мұнайларында күкірт салыстырмалы түрде аз болады (0,1-1,0%). Бірақ күкірт мөлшері 1-ден 3%-ға дейінгі күкіртті мұнайдың үлесі соңғы уақытта айтарлықтай өсті. Күкірт мөлшері 3%-дан жоғары жоғары күкірттелген майлар да бар. Күкірттің ең жоғары мөлшері Украина Коханов мұнайында (5,6%), Хаудаг және Үш-Қызыл кен орындарының мұнайларында байқалды Өзбекстан (3,2-6,3%), Мексика мұнайында (3,65-5,3%). Эцель (Германия) кен орнының мұнайы бірегей болып табылады, құрамында 9,6% күкірт бар. Шын мәнінде, бұл мұнай толығымен дерлік күкіртті қосылыстардан тұрады.
Мұнайда өте аз мөлшерде басқа элементтер бар, негізінен металдар - ванадий, никель, темір, магний, хром, титан, кобальт, калий, кальций, натрий және т.б. Сонымен қатар фосфор мен кремний де табылды. Бұл элементтердің мұнай құрамында пайыздың аз үлесімен көрсетіледі. Мұнай өнімдерінде германия 0,15-0,19 гт мөлшерінде табылды.
Элементтік құрамына сәйкес мұнай компоненттерінің негізгі бөлігін көмірсутектер құрайды. Мұнайдың төмен молекулалық бөлігіне шартты түрде молекуласы бар заттарды жатқызуға болады массасы 250-300-ден аспайтын және 300-350 ℃-қа дейін айдағанда қарапайым құрылымы бар көмірсутектер бар. Олар келесі гомологтық қатарға жатады:
СnН2n+2 - парафинді көмірсутектер, метан көмірсутектер, алкандар
CnH2n - циклопарафиндер, моноциклді полиметилен көмірсутектер, нафтендер, цикландар. (алкилциклопенттер және алкилциклогександар)
CnH2n-2 - дициклопарафиндер, бициклді полиметиленді көмірсутектер (бес мүшелі, алты мүшелі және аралас)
CnH2n-4 - трициклопарафиндер, трициклді полиметилен көмірсутектер (бес мүшелі, алты мүшелі және аралас)
CnH2n-6 - моноциклді ароматты көмірсутектер, бензол көмірсутектер, арендер
CnH2n-8 - бициклді аралас нафтенді-ароматты көмірсутектер
CnH2n-12 - бициклді ароматты көмірсутектер
Бензин фракциясында тек үшеуі бар көмірсутектер класы кездеседі: алкандар, цикландар және хош иісті қатарлар бензол. Керосин және газойль фракцияларында айтарлықтай үлесті екі және трициклді көмірсутектер құрайды. Тізбектегі қанықпаған байланыстары бар шексіз көмірсутектер, әдетте, шикі мұнайда болмайды. Тек шектеулі емес көмірсутектері бар жеке мұнайлар ғана бар, ол Пенсильвания мұнайында (Бредфорд, АҚШ) кездеседі.
Мұнайдың төмен молекулалық бөлігінде көмірсутектерден басқа да: оттекті қосылыстар - нафтен қышқылдары, фенолдар және т.б.; күкірт қосылыстары - меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, тиофандар және т.б., кейде азотты қосылыстар пиридин сияқты негіздер мен аминдер кездеседі. Барлық осы гетероатомды заттардың мөлшері 300-350 ℃ диапазонында тазартылған. Әдетте ол аз болып келеді, өйткені оттегінің, күкірттің және азоттың негізгі бөлігі мұнайдың жоғары молекулалық бөлігінде шоғырланған.
Дегенмен, күкіртті мұнайды зауыттық айдау кезінде күрделі гетероатомды қосылыстардың термиялық ыдырауы, тауарлық жеңіл дистилляттарда 5% немесе одан да көп төмен молекулалы күкірт қосылыстары жиналуы мүмкін.
Гетероатомды қосылыстардың құрамын бағалау кезінде күкірт, оттегі және азот қосылыстарында күкірт, оттегі және азот әртүрлі көмірсутекті радикалдармен байланысты және осы элементтердің 1 бөлігі (массасы) 10-20 бөлікті (масс.) көміртегі және сутегі болатынын ескеру қажет. Мысалы, фракцияның орташа молекулалық массасы 160 болса, күкірт мөлшері 1%, ал молекулада күкірт қосылысында тек бір күкірт атомы бар, содан кейін мұндай фракцияда күкірт қосылыстарының мөлшері 5% құрайды.
Жоғары молекулалы мұнай бөлігінің химиялық құрамы аз зерттелген, оған біз шартты түрде 350 °C жоғары айдалатын заттарды жатқызамыз. Оларға мазут, майлы фракциялар мен гудрон жатады. Орташа алғанда, бұл бөліктің компоненттерінің молекулалық салмағы мұнай диапазоны 300-ден 1000-ға дейін. Осы мұнайдың бөлігі тек қана әртүрлі құрам мен құрылымнан тұратын қоспа заттардан тұрады. Тек осы қоспаға кіретін қосылыстардың түрлерін шамамен санауға болады:
жоғары молекулалы парафинді көмірсутектер CnH2n+2;
Моно- және полициклді циклопарафинді көмірсутектер CnH2n-нан CnH2n-10-ға алкендерге дейінгі ұзын немесе қысқа парафинді бүйірлік тізбектері бар;
CnH2n-6 дан CnH2n-36 дейінгі парафинді бүйірлік тізбектері бар моно- және полициклді ароматты көмірсутектер;
аралас (гибридті) парафинді бүйірлік тізбектері бар полициклді* CnH2n-6дан CnH2n-22ге дейінгі нафтено-ароматты көмірсутектер;
полициклді гибридті сипаттағы әртүрлі органикалық қосылыстар, олардың молекулалары таза көміртекті сақиналардан, құрамында гетероатомдар - күкірт, кейде оттегі немесе азот бар циклдардан және ұзын немесе қысқа парафин тізбектерінен тұрады;
шайырлы-асфальтенді заттар - шайырлар және асфальтендер; бұл ең күрделі мұнай заттары полициклдік құрылыммен және оттегінің міндетті болуымен сипатталады, сонымен қатар оларда азот пен металдардың негізгі бөлігі де бар; Кейбір мұнайдағы шайыр мөлшері 30-40% жетеді.
2.3 ПАРАФИНДІ КӨМІРСУТЕКТЕР
Көмірсутек CnH2n+2 қатары барлық мұнай құрамында кездеседі және оның ең негізгі құрамы болып табылады. Олар мұнай газдарында және бензино-керосин фракцияларында басты үлгісі болып, фракциялар бойынша біркелкі емес жайылады. Майлы дестилляттарда олардың құрамы тез түсіп кетеді. Кейбір мұнай өнімдеріне жоғары қайнайтын фракциялардағы парафиндердің толық жоқ болуы тән болып келеді.
2.3.1. Газ тектес көмірсутектер. С1- С4 көмірсутектер: метан, этан, пропан, бутан, изобутан, сонымен қатар 2,2-диметилпропан қалыпты жағдайда газ тектес жағдайда кездеседі. Олардың барлығы табиғи және ілеспе газ мұнайлардың құрамына кіреді. Біздің еліміздің 96 %-ы барлық газ қоры мұнаймен байланысты емес, яғни табиғи газ кен орындары мұнай кен орындарынан екі типті болып келеді: таза газды және газ конденсаты.
Табиғи газ кен орындардың көбісінде негізгі компонент метан болып табылады. Уренгойск, Заполяр, Усть-Вильюйск, Березовск, Газл, Шебелинск, Саратов, Дашаво-Угерск және басқалары сияқты ірі кен орындарында оның мөлшері 93-98,8%-ға жетеді. Усть-Вилюй газының ерекшелігі оның құрамында күкіртті сутегінің жоғары мөлшері (2,5%).
Кейбір табиғи газдар азоттың жоғары мөлшерімен сипатталады; мысалы, Куйбышев ауданындағы Сұлтанғұл газында 20 пайызды құрайды. Мұндай газдарда азот жиі сирек кездесетін газдармен бірге гелий, аргон және т.б. болады. Табиғи газдағы метан гомологтарының мөлшері аз: этан 0,1-ден 8,0% дейін (сирек), пропан 0,1-ден 3% дейін, бутан және одан жоғары әдетте 0,1% пайыздық бөлігі. Көмірқышқыл газының қоспалары 2,5%-дан аспайды. Метанның күрт басым болуына және аз мөлшерде С4-С5 көмірсутектеріне байланысты табиғи газдардың көпшілігі құрғақ газдар деп аталады.
Газ конденсаты кен орындарындағы газдардың таза газ кен орындарынан айырмашылығы бар, яғни метанның құрамында пропаннан бастап оның газ тәріздес гомологтарының көп мөлшерімен, сондай-ақ сұйық парафиннің, нафтендік және ароматты көмірсутектердің айтарлықтай мөлшерінің болуымен ерекшеленеді. Сонымен қатар, 1 м³ Орынбор газында 80 г сұйық көмірсутек бар. Вуктыльск кен орнының (Коми АКСР) газ конденсаты 28-300 °C аралығында қайнайды және құрамында алкандардан басқа шамамен 30% нафтендік және 12% шамасында ароматты көмірсутектер болады.
Газ конденсатының шөгінділерінің пайда болуы мұнайдың терең қабаттардағы жоғары қысымда газдардағы ерігіштігімен түсіндіріледі. Газдардың (этан, пропан) тығыздығы 75 МПа және одан да көп қысымда жоғары критикалық температурада сұйық көмірсутектердің тығыздығынан асып түседі, сондықтан соңғылары сығылған газда ериді. Газ конденсаты кен орындарын игеру кезінде қысым төмендейді және сұйық көмірсутектер газдан газ конденсаты түрінде бөлінеді.
Мұнай кен орындарының газдары ілеспе мұнай газдары деп аталады. Бұл газдар мұнайда еріген және жер бетіне жеткенде одан бөлініп шығады. Ілеспе мұнай газдарының құрамы этанның, пропанның, бутандардың және одан жоғары көмірсутектердің (жалпы алғанда 50%-ға дейін) айтарлықтай құрамындағы құрғақ газдардың болуымен күрт ерекшеленеді. Сондықтан оларды майлы немесе бай газдар деп атайды. Бұл газдардан тауарлық бензинге қоспа болып табылатын ең жеңіл газбензин, сондай-ақ отын ретінде сығылған сұйық газдар алынады. Этан, пропан және бутандар бөлінгеннен кейін мұнай-химия өнеркәсібінің шикізаты ретінде қызмет етеді.
2.3.2. Сұйық көмірсутектер. С5-С15 көмірсутектер сұйық заттар. Қайнау температурасына байланысты пентаннан деканға дейінгі көмірсутектер және олардың барлық көптеген изомерлері мұнай айдау кезінде бензин дистиллятында түсу керек. Тармақталған көмірсутектердің қайнау температуралары олардың сәйкес түзу тізбекті изомерлерінің қайнау температурасынан төмен болатыны белгілі. Оның үстіне, молекуланың құрылымы неғұрлым тығыз болса, қайнау температурасы соғұрлым төмен болады. Көмірсутектердің C5-ден С10-ға дейінгі теориялық мүмкін изомерлерінің саны 145-ке тең.
Д.И. Менделеев сонау 1883 жылы Баку мұнайында пентанды, одан кейін гександы ашты. Қазіргі уақытта майларда пентанның, гексанның, гептанның және октанның барлық мүмкін болатын изомерлері, көптеген нонандар және кейбір декандар табылған. Егжей-тегжейлі зерттеулер көрсеткендей, С5-С9 құрамды сұйық мұнай парафиндері негізінен қалыпты немесе сәл тармақталған құрылымға ие. Бұл ережеге қарамастан қызықты ерекшелігі Краснодар өлкесінің Анастасьевск мұнайы және Мұнайлы Тас теңіз кен орнының мұнайы болып табылады. Бұл мұнайларда жоғары тармақталған көмірсутектер кездеседі, ал Анастасьевск мұнайында гексан, гептан және октан іс жүзінде жоқ.
С11-C16 көмірсутектер: ундекан, додекан, тридекан, тетрадекан, пентадекан және гексадекан (цетан) айдау кезінде керосин фракциясына түседі. Олардың барлығы көптеген майларда кездеседі. Сондай-ақ, Мұнайлы Тас кен орнының мұнайында екі тармақталған ундекандар анықталды: 2,2,3,5-тетраметилгептан және 2,2-диметил-4-этилгептан.
1961 - 1962 жылдар кейбір мұнайларда көміртегі тізбегі бойында 2, 6, 10, 14, 18 позицияларда метил радикалдарының дұрыс орналасуы бар тармақталған парафинді көмірсутектер анықталды. Бұл молекулалық құрылым полиизопреннің қаныққан дұрыс тізбегіне сәйкес келеді. Сондықтан оларды изопреноидтар немесе изопреноидты құрылымды көмірсутектер деп атайды. Қазіргі уақытта метил алмастырғыштардың осындай кезектесуімен көмірсутектер көптеген мұнайлардың ортаңғы фракцияларында, сонымен қатар табиғи битумдарда және жер қыртысында шашыраңқы органикалық заттарда кездеседі.
Сургут, Ромашкинск, Старогрозный сияқты бірқатар мұнайларда 250 - 400 °C фракцияларында 2,6-диметилгептаннан 2,6,10,14,18-пентаметилеикозанға (С25) дейін ұқсас құрылымды көмірсутектердің үздіксіз қатарының болуы және сандық құрамы анықталды. Осы және кейбір басқа майлардағы изопреноидтардың жалпы мөлшері 3-4% жетеді.
Мұнайдың парафинді көмірсутектері өте жақсы зерттелгенін айта кету керек. 450-ге жуық жеке көмірсутектердің майлардан оқшауланған немесе оларда сенімді түрде 130-дан астамы қалыпты алкандар (шамамен 45) және изоалкандар (шамамен 85), ал соңғысының 20-дан астамы изопреноидты құрамдар C9-C25 анықталған.
Мұнайлардағы парафинді көмірсутектердің мөлшері өте әртүрлі - 10-70% (жеңіл фракцияларды қосқанда) болып келеді. Кеңестік мұнайлардың ішінде сұйық парафинді көмірсутектерге ең байы - Өзек-Суат (Ставрополь өлкесі), Маңғышлақ, Грозный парафині, кейбір Ембі және Ферғана мұнайлары, Майкоп, Ішімбай, Түймазин, Бүгүруслан, Ромашкин, Марков және тағы басқалары, негізінен алғанда, шығыс аймақтарда орналасқан мұнайлар болып табылады. Кейбір мұнайларда, ерекшелік ретінде, парафинді көмірсутектер өте аз немесе мүлдем жоқ, мысалы, Сагирск (Ембі), Охинск (Сахалин) және басқа кен орындарында кездеседі.
2.3.3. Қатты көмірсутектер. Гексадекан C16H34 18,1°С-та балқиды. Қалыпты құрылымдағы СnН2n+2 көмірсутектерінің молекулалық массасы артқан сайын олардың қайнау және балқу температуралары біртіндеп артады.
Қатты парафиндер барлық майларда болады, бірақ көбінесе аз мөлшерде (10-нан бір бөлігінен 5%-ға дейін). Әдетте парафинді майларда олардың мөлшері 7-12%-ға дейін артады. Бұл, мысалы, майлар: Грозный парафині, Горагорск (Грозный), Борислав (Батыс Украина). Өзексуат, Жетібай және Өзен мұнайлары құрамындағы қатты парафиндердің көптігімен (15-20%) ерекше (соңғы екеуі Маңғышлақ түбегінен) болып келеді.
Майлардағы қатты парафиндер еріген немесе тоқтатылған кристалдық күйде болады. Мазутты айдау кезінде C18-С35 құрамы бар парафиндер мұнай фракцияларына түседі. С36-С53 балқу дәрежесі жоғары көмірсутектер шайырларда шоғырланған. Бұл көмірсутектер үшін мүмкін болатын изомерлердің саны өте көп. Осылайша, гексадеканның 266-288,5 ℃ аралығында қайнайтын 10359 изомері бар. Бірақ, көптеген зерттеулер көрсеткендей, барлық қатты мұнай парафиндерінің жартысына жуығы қалыпты құрылымға ие, ал қалғандары бүйірлік тізбектері аз (негізінен метил және этил топтары) аздап тармақталған құрылымдармен ұсынылған. Бірқатар мұнайларда С17 бастап көмірсутектердің үздіксіз қатарының болуы анықталды. Мысалы, Битковская мұнайында C17-ден C42-ге дейін қалыпты құрылымдағы барлық көмірсутектер табылған. Сонымен қатар, мұнайлардың құрамында СnН2n+2 көмірсутектерімен қатар кристалдануға қабілетті циклдік құрылымы бар қатты органикалық заттар болатыны қазір күмән тудырмайды. Бірақ бұл көмірсутектер негізінен парафиндерге емес, церезиндерге - не қалдық мұнай өнімдерінен, не жанғыш минералды озокериттен бөлінетін жоғары молекулалық масса мен жоғары балқитын көмірсутектердің қоспаларына кіреді.
Озокерит (жер балауызы, тау балауызы) - қатты көмірсутектердің аз мөлшерде қайнайтын көмірсутектер мен шайырлар қоспасымен сіңдірілген кеуекті тау жыныстарынан түзілген минерал болып табылады. Озокерит кен орындары сирек кездеседі. Бориславда Дзвинячское кен орнында (Батыс Украина), Өзбекстан (Шорсинск кен орны), Ферғана Қаратауында (Сель Рохо), Каспий теңізіндегі Челекен аралында өндіріледі. Озокериттің органикалық бөлігі тау жыныстарынан балқытылады, және одан жеңіл фракцияларды айдау және қалдықты тазарту арқылы әртүрлі сорттағы тауарлық церезин алынады.
Қалдық мұнай өнімдерінен тұтқырлығы жоғары майларды алу кезінде соңғылары депарафинизацияға ұшырайды. Бұл процестің қалдықтары - гачи, петролатум - мұнай церезиндерін өндірудің негізгі шикізаты болып табылады. Церезиндер құрамы мен қасиеттері бойынша парафиндерден айтарлықтай ерекшеленеді. Тауарлы парафиндердің балқу температурасы 45-54 ℃, ал церезиндер 65-88 °С. Парафиндер пластиналар мен пластинкалы таспалар түрінде оңай кристалданады, ал церезиндердің жұқа ине құрылымы бар және қиындықпен кристалданады. Парафиндердің қайнау температурасы 550°С-қа дейін, ал церезинденікі 600°С-тан жоғары болып келеді. Парафиндердің молекулалық салмағы 500-ден төмен, ал церезиндікі 500-700-ге тең.
Химиялық қасиеттері бойынша церезиндер парафиндерге қарағанда инертті емес. Церезиндердің химиялық құрамы күрделі, жеткіліксіз зерттелген және шикізатқа тәуелді. Академик Наметкин мен Нифонтова церезиннің құрамына кіретін СnН2n+2 көмірсутектерінің негізінен тармақталған ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Мұнайдың химия және физикасы
Оқу құралы
АҚТАУ 2024
ӘОЖ 54(075.8) ББК 24.1я73 Б20
Пікір жазғандар:
доктор РhD., қауымдастырылған профессор, Сырлыбекқызы С.
г.ғ.к. доцент Шалабаева Г.С.
Енсегенова У.К.
Мұнайдың химия және физикасы: Оқу құралы - Ақтау: Ш.Есенов атындағы КТИУ, 2023. 130 бет.
Мұнайдың химия физикасы оқу құралы 6В01504 - Химия мамандықтары бойынша білім беру бағдарламаларының студенттеріне арналған.
Бұл оқу құралы студенттерді мұнай мен газдардың, сонымен бірге олардың құрамына кіретін көмірсутектердің химиялық құрамы, физикалық және химиялық қасиеттері; мұнай шикізатын өндіру, дайындау және өндеудің негізгі процестердің теориялық негіздерін меңгеруді көздейді.
Оқу құралы барлық бағыттағы күндізгі оқу бөлімінің студенттері үшін арналған.
Оқу құралында - мұнайдың шығу тегі, физикалық және химмиялық қасиеттері, мұнай мен газдың химиялық және элементтік құрамы, мұнайдың фракциялық және топтық құрамы, сонымен қатар олардың жіктелуі көрсетілген.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Ш.Есенов атындағы KТИУ Ғылыми кеңесі оларды жариялауға ұсынылды.
ISBN 978-601-308-916-4 (C) Енсегенова У.К.
АЛҒЫ СӨЗ
Қазіргі заманғы дүниежүзілік экономикада мұнай мен газдың алатын орны ерекше. Бүгінгі танда миллиартаған адамдар есептеп жатпастан мұнай мен газды күн сайын, сағат сайын қолданады. Күнделікті тіршілігіміздің өзінде қаншама мұнай мен газды пайдаланымыз десеңші. Үйімізде шам жанып, ыстық суымыз ағып тұрады; машинамен, қоғамдық көлікпен, ұшақпен, кемелерімен жүреміз. Тіпті ракеталарды алсақ осылардың барлығы да мұнай мен газды пайдаланады. Әлемнің ірі кен орындарында бүгінгі таңда мың және бес мың метр тереңдікке дейін мыңдаған, он мыңдаған мұнайдың скважиналары бұрғыланған. Миллиондаған бұрғылаушы және компрессорлық станциялар жер қыртысындағы мұнай мен газды жер астынан тартып, сорып, мұнай өнімдерінің құбырлары мен газ құбырлары дамыған елдер территориясына еніп тірі организмдегі қан тамырлары сияқты әртүрлі мемлекеттер мен континенттерді біріктіре байланыстыруда. Көмірсутек шикізаттары тиелген танкерлер қазіргі заманғы жүк таситын көліктің қатаң графигінде Дүниежүзілік мұхит акваториясында бағыт алуда. Үшінші мыңжылдыққа аяқ баса отырып, адамзат қазір де мұнай мен газдың көмегімен өзінің ең қажетті жер бетіндегі және космостағы проблемаларын шешуге тырысуда. Бір жарым ғасыр бұрынғыдай ақылды адам планета миллиард жылдар бойы тұрғызып, сақтаған мұнай мен газ қорын тоқтаусыз қолдануда, мұнай мен газ дүниежүзілік жылу энергетикалық шаруашылығында алдыңғы орындарды алады.
Қазақстан әлемнің байырғы мұнай шығаратын елдерінің бірі болып табылады, оның табиғи байлыктары орасан зор, атап айтканда табиғи жанғыш казбалар корлары: мұнай, газ және көмірге өте бай мемлекет. Қазакстанның көмірсутек потенциалы мамандардың айтуына қарағанда әлемдік қордың жалпы көлемі бойынша жеткілікті дәрежеде. Мұнайдың анықталған қоры бойынша Қазақстан әлемнің алдыңғы елдерінің қатарына кіреді. Мұнай мен газ Қазақстанның барлық аудандарында дерлік кездеседі.
6В01504 - Химия ББ студенттері үшін Мұнайдың химия физикасы пәні бойынша берілетін оқу құралы студенттердің білімін алу, танымдық қызметін жандандыру үшін пайдалы оқу құралы болып табылады.
Оқу құралы қашықтықтан білім беруді жүзеге асырудың негізгі шарттарының бірі болып табылады, өйткені ол танымдық белсенділікті, студенттердің тәуелсіздігін дамытады, оқу процесін терең саралау мен даралауға ықпал етеді.
ТАРАУ 1. МҰНАЙ ЖӘНЕ ОНЫҢ МАҢЫЗЫ
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұнай мен газдың шығу тегі
Мұнай каустобиолиттерге жататын сұйық жанғыш минерал. Құрамы бойынша мұнай сұйық көмірсутектер мен күкірттің, оттегінің және азотты органикалық қосылыстардың күрделі қоспасы болып табылады, оларда қатты көмірсутектер мен шайырлы заттар да еріген. Сонымен қатар, газ тәріздес қаныққан көмірсутектер мұнайда жиі ерітіледі.
Мұнайдың сыртқы көрінісі қара қою майлы сұйықтық, жарықта флуоренцияланатын сұйықтық. Мұнайдың түсі құрамындағы шайырлы смолалы заттардың құрамы мен құрылымына байланысты болады. Кейде қызыл, қоңыр, тіпті түссіз дерлік мұнайлар да кездеседі. Мұнай судан жеңіл сұйықтық. Мұнай мен судың өзара бір-бірінде ерігіштігі шамалы, бірақ қарқынды араластыру кезінде кейде өте тұрақты мұнай эмульсиялары түзіледі.
Мұнайдың тұтқырлығы оның құрамына байланысты әртүрлі болуы мүмкін, бірақ әрқашан суға қарағанда айтарлықтай жоғары болады. Мұнайдың құрамында қатты каустобиолиттер -- қатты және қоңыр көмір, тақтатас, шымтезекке қарағанда күл өте аз. Мұнай өте жанғыш материал болып табылады. Ол қатты қазбалы отынға қарағанда жану жылуы жоғары, оның жану жылуы 42 МДжкг, яғни қатты қазбалы отынға қарағанда жану жылуы жоғары.
Мұнай тұңғыш өз атауын медиандық қалайы нафатасынан алған. Ол ағу, ағып жатқан деген мағынаны білдіреді. Мұнай сөзі орыс тіліне 16 ғасырда енген.
Жер қойнауындағы май яғни мұнай қайдан шықты? Ол қалай қалыптасты? Бұл сұрақ әлемдік ғылымдағы ең қиын сұрақтардың бірі болып табылады. Бүгінгі күнге дейін ол нақты шешім алған жоқ. Геологтар мен химиктердің басым көпшілігі мұнайды шөгінді жыныстарға көмілген тірі организмдердің қалдықтарынан пайда болды деп тұжырымдайды, яғни мұнайдың органикалық шығу тегі туралы теорияны жақтайды. Ал бірақ кейбір ғалымдар мұнай көмірсутектері табиғатта бейорганикалық заттардың әртүрлі химиялық өзгерістерінен, ыдырауынан абиогендік жолмен түзіледі деп есептейді.
1877 жылы Д.И.Менделеев алғаш рет мұнайдың металл карбидтері мен су буларының әрекеттесуінен пайда болды, деп бейорганикалық шығу идеясын айтқан. Қазіргі уақытта көмірсутектерді жер қойнауындағы көміртек пен сутекті өте жоғары температурада түзудің басқа ықтимал жолдары туралы әртүрлі болжамдар жасалуда. Теориялық тұрғыдан белгілі бір жағдайларда көмірсутектердің табиғатта абиогенді синтезі мүмкін. Бірақ жер қойнауында үлкен көлемдегі мұнайдың пайда болуын түсіндіре алатын бұл процестердің ауқымы шешуші мәнге ие болуы керек.
Қазіргі кезде дүниежүзі бойынша ғылымда жинақталған геологиялық және геохимиялық бақылаулар мен фактілердің көпшілігі, соның ішінде көмірсутектердің яғни мұнайдың түзілуінің әртүрлі процестерінің ауқымы мұнайдың органикалық шығуы туралы гипотезаны жақсырақ растайды. Ертедегі шөгінді тау жыныстары мен қазіргі шөгінділердің мұнайдың, тірі заттың және органикалық заттарының құрамдас бөліктері арасындағы жақсы дәлелденген генетикалық байланыс ерекше сенімді. Көмірсутектердің органикалық түзілуінің мөлшеріне келетін болсақ, ол өте үлкен және мұнай мен газ кен орындарының қалыптасуын толық қамтамасыз етеді.
Мұнайдың органикалық түзілуден пайда болды деген теориясының мәні мынада: мұнай мен газ шөгінді жыныстарда дисперсті күйде кездесетін органикалық заттардан түзіледі. Органикалық материалдар дегеніміз шөгінді тау жыныстарында жиналатын жануарлар мен өсімдіктер әлемінің қалдықтары мен теңіз суында дамып жатқан микрофлора мен микрофаунаның (планктон, бентос және т.б.) өлі қалдықтары болып табылады.
Шөгінді тау жыныстарының жоғарғы қабаттарында көмілген органикалық қосылыстар оттегі мен бактериялардың әсерінен газдарға (СО2, N2, NH3, СН4 және т.б.) және суда еритін сұйық өнімдерге ыдырайды. Бастапқы органикалық қосылыстардың химиялық және бактериялық ыдырауға ең төзімді бөлігі шөгіндіде, яғни тұнбада қалады.
Кейіннен бұл органикалық заттар шөгінді жыныстың қалыңдығына батып бара жатқанда, 1,5-3,0 км және одан төмен тереңдікте көптеген миллиондаған жылдар бойы төмендетілген ортада жоғары температураға (шамамен 120-150 дейін, сирек) әсер етеді. 200 °C және қысымы 10-30 МПа, сонымен қатар негізгі жыныстардың каталитикалық әсері (негізінен саз). Қазіргі көзқарастар бойынша дәл осы кезеңде термиялық және термокаталитикалық процестердің нәтижесінде органикалық заттар, негізінен липидтер (майлар, балауыздар, майлар) мұнай көмірсутектеріне айналады.
Мұнайдың түзілуі өте күрделі, көп сатылы және өте ұзақ химиялық процесс, оның пайда болу механизмі әлі анық емес. Бастапқы органикалық қосылыстар дисперсті күйде болғандықтан, оның өзгеру өнімдері - мұнай мен газ да бастапқыда мұнай көзінде, көбінесе сазды жыныста дисперсті болатыны анық. Бірақ қосылыстардың қозғалғыштығы арқасында мұнай мен газ су сияқты тау жыныстарының қабаттары арқылы қозғала алады. Геологтар бұл қозғалыстарды миграция деп атайды. Миграция біріншілік және екіншілік болып бөлінеді. Біріншілік миграция нәтижесінде бастапқы тау жыныстарынан мұнай мен газ көршілес кеуекті құм және карбонатты жыныстарда жиналады. Миграция әртүрлі факторлардың нәтижесінде болуы мүмкін: тау жыныстарының қысымы, диффузия, тау жыныстарының газдармен әсері, сумен раласуы, жоғары қысымда сұйық мұнай заттарының газдарда еруі және бу-газ қоспасы түріндегі араласуы, қысымның төмендеуі кезінде негізгі жыныстардың кеуектері мен жарықтары арқылы сүзу және т.б.
Кейіннен кеуекті қабаттар арқылы қозғалу нәтижесінде және гравитациялық және тектоникалық факторлардың әсерінен пайда болатын тік көші-қон кезінде мұнай мен газ ловушка деп аталатын жерлерде, яғни одан әрі көшу мүмкін емес немесе өте қиын кеуекті тау жыныстары аймақтарында жиналады.
Бұл ловушкаға мұнайдың жиналуы мұнай қабаттары (нефтяные залежи) деп аталады. Егер кен орнындағы мұнайдың (немесе газдың) мөлшері неғұрлым көп болса немесе тау жыныстарының қабаттарының берілген құрылымында бірнеше мұнай қабаттары болса, онда бұл жерлерді мұнай, мұнай-газ немесе газ кен орындары деп атайды.
Сонымен, тау жыныстарында мұнайдың пайда болу шарттары тау жыныстарының кеуектерін мұнай мен газдың негізгі қабаттары толтырады. Тау жыныстарының кеуектілік коэффициенті неғұрлым жоғары болған сайын тау жыныстары мұнай қабаттарымен қанық болатыны анық. Топырақтарда, әсіресе ылғалды топырақтарда іс жүзінде ешқандай кеуектер жоқ болғандықтан, кеуекті жыныстардың сазды қабаттарын кен орнын әрі қарай көшуден жақсы қорғайды. Мұнай мен газ қабаттарында, кен орындарында су әрқашан дерлік болады, өйткені ол тау жыныстарының тесіктерін де толтырады.
Мұнай кенорындарында мұнай қабаттарының көпшілігі айтарлықтай тереңдікте (900-2300 м) орналасқан. Мұнайдың жер бетіне шығуы өте сирек кездеседі. Ертеде жер бетіне жақын орналасқан осындай кен орындарында, атап айтқанда Әзірбайжанда ұңғымадағы мұнай өндіру пайда болған.
Мұнай мен газ кен орындарын іздеу және барлау жұмыстары мұнайшы-геологтардың міндеті болып табылады. Қазіргі уақытта мұнай кен орындарын іздеу барлау жұмыстары геологиялық, геофизикалық және геохимиялық әдістерді біріктіріп қолдану арқылы жүргізіледі.
Мұнай мен ғаздың нағыз шын қоры туралы сұрақ геологиялық және геохимиялық жағдайда мұнай мен газдың түзілуі туралы білімді қажет етеді. Мұнай орындарын дәл бағалауға мүмкіндік беретін мұнайды барлау мен өндірудің жоғары технологиясының дамуына қарамастан қор мөлшері әрдайым қадағаланып отырады. Мұнай көлемі бұрын максималды алынатын қарастырылған кен орындарындағы мұнай өндіріліп қойған, ал мұнайды өндіру әлі жалғасуда. Мұнай қорының таусылмайтындығы туралы сұраққа жауап беру үшін оның шығу тегін қарастырған жөн. Ғылым мен технологиялардың дамуына байланысты пайдалы қазбалардың сол немесе басқа түрлерінің шығу тегінің алғы шарттары да бірге дамып отырды.
Геологиялық әдіс шұңқырлар мен ұңғымаларды пайдаланып шөгінді жыныстардың құрылымын зерттеуден тұрады. Бұл ұңғымалар айтарлықтай тереңдікке жетуі мүмкін. Бұрғылау нәтижелері бойынша тау жыныстарының құрамы мен жасын және қабаттардың рельефінің ерекшеліктерін көрсететін құрылымдық карталар жасалады. Содан кейін мұнай немесе газ қабаттарын анықтау үшін барлау ұңғымалары бұрғыланады. Мұнай және газ кен орындары табылған соң барлау бұрғылау мұнайлы ауданның көлемін және мұнай немесе газдың қорын анықтауға кіріседі.
Тау жыныстарын зерттеудің геофизикалық әдістері салыстырмалы түрде жақында дами бастады. Олар физикалық параметрлерді және құбылыстарды белгілі бір құралдармен өлшеуге негізделеген. Яғни гравиметриялық аномалиялар, магниттік аномалиялар, электрөткізгіштік, тау жыныстарының сулылығы, таяз ұңғымаларда жасанды жарылыс кезінде пайда болатын сейсмикалық тербелістердің таралу ерекшеліктері және тағы басқа құбылыстарды негізге ала отырып жүргізіледі. Сонымен қатар ұңғымаларды нейтронды бомбалауды қолданатын акустикалық және радиометриялық әдістер де қолданылады.
Геофизикалық және геологиялық әдістерді кешенді бірге қолдану тау жыныстарының құрылымын зерттеу, ловушкаларды табу, тереңдігін анықтау және мұнай қабаттарының орнын дәл анықтау мүмкіндіктерін едәуір кеңейтті.
Соңында, геохимиялық әдістер зерттелетін қабаттарда мұнай мен газдың болуының тікелей белгілерін табуға және олардың мөлшерін анықтауға мүмкіндік береді. Осы әдістердің бірі В.А. Соколов ұсынған газды зерттеу әдісі. Ол 2-ден 50 м-ге дейінгі тереңдіктен тау жыныстары мен жер асты суларының сынамаларын алудан, оларды әрі қарай газсыздандырудан және хроматография көмегімен газдарға микроталдау жүргізуден тұрады. Мұнай және газ кен орындарының учаскелеріндегі қабаттар мен жарықтар арқылы газдардың сөзсіз диффузиясына байланысты қоршаған тау жыныстарында көмірсутекті газдар концентрациясының жоғарылауы байқалады.
Мұнай және газ кен орындарын іздеу және барлау соңғы онжылдықтарда барлық жерде үлкен табыстарға қол жеткізді.Қазіргі уақытта барлық құрлықтың шамамен 1% 2-3 км тереңдікте барланған, ал теңіз кен орындарын іздестіру жұмыстары сәтті жүргізілуде.
Жер қойнауынан мұнай алу үшін, сондай-ақ іздеу және барлау кезінде ұңғымалар көбінесе тік бағытта бұрғыланады, бірақ қазіргі заманғы технология кез келген бұрышта көлбеу ұңғымаларды бұрғылауға мүмкіндік береді.
Тау жыныстарын бұзу үшін көбінесе роликті конус тәрізді әртүрлі биттер (долота) қолданылады. Олар жартастың үстінен аунап, оны жаншып, үгітетін ирек конустардан тұрады. Соңғы кездері алмазды биттер қолданыла бастады. Жұмыс кезінде биттер үнемі айналып тұруы қажет. Бұған бұрғылау құбырларының бүкіл жүйесін айналдыру (айналмалы бұрғылау) немесе турбобұрғы немесе электр бұрғылау арқылы қол жеткізіледі. Бұл жағдайда қашаумен бірге қашауды басқаратын ұңғыма түбіне көп сатылы турбина немесе электр қозғалтқышы түсіріледі. Бұл ең озық әдіс. Ол негізінен газ және мұнай ұңғымаларын бұрғылау кезінде қолданылады. Ұңғымадан ұсақталған, ұсақталған жыныстарды шығару бұрғылау құбырлары арқылы ұңғымаға саз ерітіндісін айдау арқылы жүзеге асырылады. Бұрғылаудағы бұл шешімнің рөлі өте маңызды. Оның көмегімен ұңғымадан тау жыныстары алынады, бұрғылау құралы салқындатылады, ұңғыма оқпанының беті цементтеледі, бұл оның бұзылуына және судың, мұнайдың және газдың жарылуына жол бермейді. Сонымен қатар, турбиналық бұрғылау кезінде саз ерітіндісі турбинаны және қашауды қозғайтын отын болып табылады. Заманауи бұрғылау технологиясымен мұнай және газ ұңғымаларының тереңдігі 6 - 7 шақырымға жетеді. Болашақта тереңдігі 10-15 шақырымға дейінгі ұңғымаларды бұрғылау.
Ұңғыма бұрғыланғандықтан, бұрғылау құбырларын көбейту керек. Бұрғылау құбырдың ұзындығы 6-10 м .Бұрғылау құбырдың екі ұшында басқа құбырлармен қосылуға арналған жіп болады. Бұрғылау құбырларынан басқа, ұңғыманы бекіту үшін үлкен диаметрлі болат қаптама құбырлары да (426 мм-ге дейін) енгізіледі. Қазіргі кезде бұрғылау қондырғысындағы еңбекті көп қажет ететін операциялардың барлығы дерлік механикаландырылған.
Ұңғыма өнімді қабатқа жеткенде оның ішіне ашық ағысты болдырмайтын құбырлар, клапандар және арматуралар жүйесімен жабдықталған өндірістік құбыр бағанасы түсіріледі. Бұл фонтанды шырша 25 МПа және одан жоғары қысымға төтеп бере алады. Содан кейін ұңғымадағы саз ерітіндісі сумен ауыстырылады және ұңғыманың қысымы әлсірегендіктен, тығыны ашылған сияқты. Ұңғымаға мұнай ағынын тудыру үшін қабаттың жанындағы қаптама құбырлары оқ немесе торпедо перфораторлары арқылы атқыланады. Кен орындарындағы мұнай мен газ қабат суының, газдың және сығылған жыныстардың серпімділігінің қысымында болады. Мұнай өндірілген кезде бұл қысым төмендейтіндіктен, оны ұстап тұру үшін суды кеніш контурынан тыс айдайды (контурлық суару) немесе газды компрессорлармен айдайды.
Егер мұнай қабатындағы қысым жоғары болса, онда мұнай ағынды (фонтанды) әдіспен бекіту арматуралар арқылы өндіріледі. Бұл жағдайда жер қойнауындағы мұнай баспалдақтар мен ыдыстарға өз қысымымен жер астынан түседі. Егер қабаттағы қысым төмен болса, онда мұнай газлифт әдісімен (компрессорлық әдіс) өндіріледі. Табиғи газ ұңғымаға құбырлар арасындағы сақиналы кеңістік арқылы 5 МПа дейін қысыммен айдалады. Жер қойнауындағы газ ұңғыманың түбінде мұнаймен араласады, оның өндірілу процесін жеңілдетеді, бұл оның өндірістік құбыр тізбегіне түсуін жеңілдетеді.
Мұнай өндірудің үшінші әдісі - терең насосты әдіс. Ол терең ұңғымаларды пайдалану кезінде және қабаттағы қысымның үлкен төмендеуі кезінде қолданылады. Поршеньді насостар ұңғымаға түсіріледі. Штангалардың бағанасын пайдаланып, олар сорғы машинасына қосылады. Теңестіру сорғы машинасы электр қозғалтқышымен қозғалады және сорап плунжерінің кері қозғалысын жүзеге асырады. Сорғы (насос) үнемі жұмыс істейді, май яғни мұнай бірте-бірте жер бетіне шығарылады. Қазіргі кезде электр қозғалтқышы бар орталықтан тепкіш сорғыларды қолданылып келеді.
----------------------------------- ----------------------------------- ----------
Мұнай және оның маңызы
Мұнай мен газдың энергетика, көлік, ел қорғанысы үшін, көптеген өнеркәсіптің әртүрлі салалары үшін және біздің ғасырда халықтың тұрмыстық қажеттіліктерін қанағаттандырудағы маңызы өте зор. Мұнай және газ кез келген елдің экономикасының дамуында маңызды рөл атқарады. Табиғи газ құбырлар арқылы тасымалдауға өте ыңғайлы және жану үшін өте ыңғайлы энергия және тұрмыстық отын болып табылады. Мұнайдан сұйық отынның барлық түрлері өндіріледі: бензин, керосин, реактивті және іштен жанатын қозғалтқыштар үшін дизельдік отындар, тепловоздар үшін газтурбиналық отын және қазандық қондырғылары үшін мазут және тағы басқа сұйық отындар өндіріледі. Мұнайдың жоғары қайнайтын фракцияларынан майлау және арнайы майлар мен майлардың үлкен ассортименті өндіріледі. Мұнай сонымен қатар парафин, каучук өнеркәсібі үшін көміртекті қара (күйе), мұнай коксын, жол құрылысына арналған битумның көптеген сорттарын және басқа да көптеген коммерциялық өнімдерді алу үшін қолданылады.
Одан әрі химиялық өңдеу үшін шикізат ретінде мұнайдан оқшауланған көмірсутекті газдардың, ароматты көмірсутектердің, сұйық және қатты парафиндердің және басқа да өнімдердің маңызы өте зор.
Мұнай және көмірсутекті газдар химиялық өнімдер мен халық тұтынатын тауарлардың үлкен санын өндіру үшін негізгі және, әмбебап химиялық шикізат болып табылады.
Мұнай және газ шикізатын химиялық өңдеу қазір мұнай-химиялық синтез деп аталады. Қазірдің өзінде әлемдік химия өнімдерінің 25 пайызы мұнай мен көмірсутек газдарының негізінде өндіріледі. Мұнай-химия өнеркәсібін дамытудың жақын мерзімді перспективалары өндіріс ауқымы жағынан да, аралық және түпкілікті синтез өнімдерінің шексіз алуан түрлілігі бойынша да өте қолайлы.
Мұнай-химия өнімдеріне мыналар жатады: пластмассалар, синтетикалық каучуктар мен шайырлар, синтетикалық талшықтар, синтетикалық жуғыш заттар мен беттік белсенді заттар, кейбір химиялық тыңайтқыштар, жанар-жағар май қоспалары, синтетикалық майлау майлары, ақуыз және витаминді концентраттар, көптеген жеке органикалық заттар: спирттер, қышқылдар, альдегидтер, кетондар, хлорлы туындылар, эфирлер, гликольдер, полигликольдер, глицерин және т.б өнеркәсіпте, ауыл шаруашылығында, медицинада және күнделікті өмірде қолданылады. Бұл мұнай - химия өнімдері барлық салаларда қолданылады. Тұрмыстық техникаларда, медицина салаларында, ауыл шаруашылығында, әр түрлі өндіріс салаларында маңызды рөл атқарады.
Қазба отындарының басқа түрлерінен айырмашылығы, мұнай салыстырмалы түрде оңай алынады, тасымалданады (құбырлар арқылы) және әртүрлі мақсаттарға арналған өнімдердің кең ауқымына қарапайым өңделеді. Сондықтан дүние жүзінің көптеген елдерінде отын-энергетикалық кешеннің жартысынан көбі мұнайға тиесілі болуы ғажап емес.
Дүние жүзіндегі мұнайдың көп бөлігі (80-90%) жанар-жағармайдың әртүрлі түрлеріне өңделеді; Мұнайды органикалық синтез үшін шикізат ретінде пайдаланудың маңыздылығы кем емес. Соңғы 25-30 жылда органикалық синтездің қажеттіліктері үшін мұнайды тұтынудың оны өңдеу жылдамдығымен салыстырғанда жеделдеу үрдісі байқалды. Қазіргі уақытта дүние жүзіндегі мұнайдың 8%-ға жуығы химиялық мақсаттарға пайдаланылады және бұл негізінен мұнайдың жеңіл бөлігі - бензин және мұнай өңдеуші газдар. Мұнайдың жоғары молекулалы өнімдері, яғни полимерлі материалдардың, каучуктың, синтетикалық талшықтардың, беттік белсенді заттар мен жуғыш заттардың, тыңайтқыштардың, дәрі-дәрмектер мен пестицидтердің негізгі бөлігі мұнай шикізаты негізінде өндіріледі.
Мемлекеттердің экономикасы басқа өнімдерге қарағанда мұнайға көбірек тәуелді. Сондықтан өнеркәсіптік өндірістің басынан бастап бүгінгі күнге дейін мұнай қарқынды өндіріп, әр түрлі әдістер зеттеле бастады. Мұнай жер қойнауында жатқан қара алтын болып табылады. Табиғи газдың да маңызы өте зор. Мұнайдан алынатын жеңіл және ауыр өнімдер өзара бір-бірімен тығыз байланысты. Құрамы органикалық көмірсутектерден тұрады. Құрамындағы көміртектің санына қарай мұнайдың жеңіл және ауры өнімдері болып бөлінеді. Жеңіл және ауыр өнімдерінің ел экономикасында алатын орны орасан зор. Барлық өндіріс салаларында таптырмас шикізат көздері болып табылады.
ТАРАУ 2.
ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ ЖӘНЕ
МҰНАЙДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІ
ФРАКЦИЯЛЫҚ ЖӘНЕ ХИМИЯЛЫҚ МҰНАЙ ҚҰРАМЫ
2.1 Фракциялық құрамы. Барлық жеке заттар үшін берілген қысымдағы қайнау температурасы физикалық тұрақты болып табылады. Өйткені мұнай қаныққан булардың әртүрлі қысымы бар органикалық заттардың көп санның қоспасы болғандықтан, онда мұнайдың қайнау температурасы туралы айту мүмкін емес.
Мұнай немесе мұнай өнімдерін зертханалық айдау жағдайында бірте-бірте температураны жоғарлатқан сайын жеке компоненттер қайнау температурасының жоғарылау ретімен айдалады немесе олардың қаныққан бу қысымын төмендету ретімен айдалады. Сондықтан мұнай және оның өнімдері қайнау температураларымен сипатталмайды, ал басталу және қайнаудың соңы және дистилляцияланған жеке фракциялардың шығуы белгілі бір температура аралықтарында сипатталады. Айдау нәтижелері бойынша олар фракциялық құрамды бағалайды.
Жаңа мұнайды зерттеу кезінде фракциялық құрамы ректификациялық колонналармен жабдықталған стандартты айдау аппараттарында анықталады. Бұл бөлу дәлдігін айтарлықтай жақсартуға мүмкіндік береді және координаталардағы температура - фракциялардың шығымы % (мас.) фракциялау нәтижелері бойынша нағыз қайнау нүктелерінің (НҚН) қисық сызығын құру мүмкіндігін береді және 200 ℃ дейінгі фракцияларды таңдау атмосфералық қысымда жүргізіледі, ал қалғандары термиялық ыдырауды болдырмау үшін әртүрлі вакуумдарда жүргізіледі. Қабылданған әдіске сәйкес, қайнаудың басынан бастап 300 ℃ дейін 10 градусты фракциялар таңдалады, содан кейін 50 градусты фракциялар қайнау температурасы 475 - 550 ℃ фракцияларға дейін таңдалады.
300 ℃ дейін айдайтын мұнай өнімдерін айдау МЕМСТ 2177-66 бойынша ректификациясыз аппараттарда қатаң стандартты жағдайларда жүргізіледі. Бұл әдісті қолдану арқылы қайнаудың басы, айдау температурасы 10, 50, 95 және 97,5%, сондай-ақ қалдық пен шығындардың температуралары жазылады.
Әртүрлі фракцияларға бөлу мақсатында өнеркәсіптік айдау жағдайындағы мұнайды зертханалық аппараттардағыдай біртіндеп булану әдісі қолданылмайды, тек әрі қарай ректификацияланатын бір реттік булану әдісі жүзеге асады. Сонымен бірге ережеге сай келесі фракциялар немесе дистилляттар: қайнау температурасының басынан 180 ℃ дейін тазартылған бензин, керосин (120-315 ℃), дизель немесе керосин-газ майы (180-350 °C) және әртүрлі аралық погондар таңдалады. Бұл дистилляттардан жеңіл мұнай өнімдері деп аталатындар өндіріледі: авиациялық және автомобиль бензиндері; бензин еріткіштері; авиациялық және жарықтандыруға арналған керосин; дизельдің әртүрлі түрлері жанармай. Барлық осы мұнай өнімдері үшін МЕМСТ сәйкес белгілі бір фракциялық құрамды стандарттайды.
Жеңіл дистилляттарды іріктеуден кейінгі қалдық мазут деп аталады. Мазутты әртүрлі майлы фракциялардан вакуум арқылы айдайды және одан майлау және арнайы майлар алынады. Мазутты айдаудан кейінгі қалдықты (500 ℃ жоғары) тұтқырлығына қарай шайырлы немесе жартылай шайырлы деп атайды. Гудрон тұтқырлығы жоғары майлау майларын және әртүрлі битумдарды алу үшін шикізат көзі болып табылады.
Әр түрлі кен орындарындағы мұнай фракциялық құрамы бойынша бір-бірінен өте ерекшеленеді, демек, бензиннің, керосиннің, дизельдің және мұнай дистилляттарының потенциалды құрамы бойынша әртүрлі. Мұнайдың өзіне тән фракциялық құрамын өндірістік қайта өңдеу жолы арқылы анықталады. Құрамында аздаған май фракциялары бар жеңіл майлар өте сирек кездеседі.
Мұндай мұнайға Өзбекстан еліндегі Солтүстік Рештан кен орны мысал бола алады. Бұл майдың құрамында 83%-ы 300 °C дейін қайнайды. Көптеген мұнай құрамында орта есеппен бар 200 ℃ дейін фракциялардың 15-30% және тазартылған 300-350 ℃ дейін айдалатын фракциялардың 40-50% дейін құрайды. Жеңіл фракциялардың потенциалдық мазмұны (350 °C дейін) Самотлор кен орнындағы мұнайда 58%-ға жетеді. Сондай-ақ құрамында жеңіл майлар жоқ өте ауыр майлар табылды, бірақ керісінше гудрон айдау кезіндегі түсетін шайырлы заттарға бай болып келеді. Осылайша, Ярегское кен орнынан мұнайдың қайнау температурасының басталуы шамамен 200 °С, ал 300 ℃ дейін тек 20% ғана қайнайды.
2.2 Мұнайдың химиялық құрамы. Мұнайдың барлық компоненттерін құрайтын негізгі элементтер - көміртегі мен сутегі. Мазмұны әр түрлі мұнайдағы көміртегі мен сутегі салыстырмалы түрде тар шектерде ауытқиды және көміртегі үшін орташа есеппен 83,5-87% және сутегі үшін 11,5-14% құрайды. Сутегінің жоғары мөлшері бойынша мұнай басқа каустобиолиттер арасында ерекше орын алады. Гумусты көмірлерде сутегінің мөлшері орта есеппен 5%, қатты сапропелит түзілімдерінде - 8% құрайды. Құрамындағы сутегінің жоғарлауы мұнайдың сұйық күйін түсіндіреді. Яғни неғұрлым сутегі мөлшері көп болған сайын, соғұрлым мұнай сұйық болады. Көміртек пен сутекпен қатар барлық мұнайлардың құрамында күкірт, оттегі және азот бар. Мұнайда азот аз (0,001-0,3%); оттегі мөлшері 0,1-1,0% аралығында; дегенмен кейбір жоғары шайырлы майларда ол жоғары болуы мүмкін.
Мұнай бір-бірінен күкірт мөлшері бойынша айтарлықтай ерекшеленеді. Көптеген кен орындарының мұнайларында күкірт салыстырмалы түрде аз болады (0,1-1,0%). Бірақ күкірт мөлшері 1-ден 3%-ға дейінгі күкіртті мұнайдың үлесі соңғы уақытта айтарлықтай өсті. Күкірт мөлшері 3%-дан жоғары жоғары күкірттелген майлар да бар. Күкірттің ең жоғары мөлшері Украина Коханов мұнайында (5,6%), Хаудаг және Үш-Қызыл кен орындарының мұнайларында байқалды Өзбекстан (3,2-6,3%), Мексика мұнайында (3,65-5,3%). Эцель (Германия) кен орнының мұнайы бірегей болып табылады, құрамында 9,6% күкірт бар. Шын мәнінде, бұл мұнай толығымен дерлік күкіртті қосылыстардан тұрады.
Мұнайда өте аз мөлшерде басқа элементтер бар, негізінен металдар - ванадий, никель, темір, магний, хром, титан, кобальт, калий, кальций, натрий және т.б. Сонымен қатар фосфор мен кремний де табылды. Бұл элементтердің мұнай құрамында пайыздың аз үлесімен көрсетіледі. Мұнай өнімдерінде германия 0,15-0,19 гт мөлшерінде табылды.
Элементтік құрамына сәйкес мұнай компоненттерінің негізгі бөлігін көмірсутектер құрайды. Мұнайдың төмен молекулалық бөлігіне шартты түрде молекуласы бар заттарды жатқызуға болады массасы 250-300-ден аспайтын және 300-350 ℃-қа дейін айдағанда қарапайым құрылымы бар көмірсутектер бар. Олар келесі гомологтық қатарға жатады:
СnН2n+2 - парафинді көмірсутектер, метан көмірсутектер, алкандар
CnH2n - циклопарафиндер, моноциклді полиметилен көмірсутектер, нафтендер, цикландар. (алкилциклопенттер және алкилциклогександар)
CnH2n-2 - дициклопарафиндер, бициклді полиметиленді көмірсутектер (бес мүшелі, алты мүшелі және аралас)
CnH2n-4 - трициклопарафиндер, трициклді полиметилен көмірсутектер (бес мүшелі, алты мүшелі және аралас)
CnH2n-6 - моноциклді ароматты көмірсутектер, бензол көмірсутектер, арендер
CnH2n-8 - бициклді аралас нафтенді-ароматты көмірсутектер
CnH2n-12 - бициклді ароматты көмірсутектер
Бензин фракциясында тек үшеуі бар көмірсутектер класы кездеседі: алкандар, цикландар және хош иісті қатарлар бензол. Керосин және газойль фракцияларында айтарлықтай үлесті екі және трициклді көмірсутектер құрайды. Тізбектегі қанықпаған байланыстары бар шексіз көмірсутектер, әдетте, шикі мұнайда болмайды. Тек шектеулі емес көмірсутектері бар жеке мұнайлар ғана бар, ол Пенсильвания мұнайында (Бредфорд, АҚШ) кездеседі.
Мұнайдың төмен молекулалық бөлігінде көмірсутектерден басқа да: оттекті қосылыстар - нафтен қышқылдары, фенолдар және т.б.; күкірт қосылыстары - меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, тиофандар және т.б., кейде азотты қосылыстар пиридин сияқты негіздер мен аминдер кездеседі. Барлық осы гетероатомды заттардың мөлшері 300-350 ℃ диапазонында тазартылған. Әдетте ол аз болып келеді, өйткені оттегінің, күкірттің және азоттың негізгі бөлігі мұнайдың жоғары молекулалық бөлігінде шоғырланған.
Дегенмен, күкіртті мұнайды зауыттық айдау кезінде күрделі гетероатомды қосылыстардың термиялық ыдырауы, тауарлық жеңіл дистилляттарда 5% немесе одан да көп төмен молекулалы күкірт қосылыстары жиналуы мүмкін.
Гетероатомды қосылыстардың құрамын бағалау кезінде күкірт, оттегі және азот қосылыстарында күкірт, оттегі және азот әртүрлі көмірсутекті радикалдармен байланысты және осы элементтердің 1 бөлігі (массасы) 10-20 бөлікті (масс.) көміртегі және сутегі болатынын ескеру қажет. Мысалы, фракцияның орташа молекулалық массасы 160 болса, күкірт мөлшері 1%, ал молекулада күкірт қосылысында тек бір күкірт атомы бар, содан кейін мұндай фракцияда күкірт қосылыстарының мөлшері 5% құрайды.
Жоғары молекулалы мұнай бөлігінің химиялық құрамы аз зерттелген, оған біз шартты түрде 350 °C жоғары айдалатын заттарды жатқызамыз. Оларға мазут, майлы фракциялар мен гудрон жатады. Орташа алғанда, бұл бөліктің компоненттерінің молекулалық салмағы мұнай диапазоны 300-ден 1000-ға дейін. Осы мұнайдың бөлігі тек қана әртүрлі құрам мен құрылымнан тұратын қоспа заттардан тұрады. Тек осы қоспаға кіретін қосылыстардың түрлерін шамамен санауға болады:
жоғары молекулалы парафинді көмірсутектер CnH2n+2;
Моно- және полициклді циклопарафинді көмірсутектер CnH2n-нан CnH2n-10-ға алкендерге дейінгі ұзын немесе қысқа парафинді бүйірлік тізбектері бар;
CnH2n-6 дан CnH2n-36 дейінгі парафинді бүйірлік тізбектері бар моно- және полициклді ароматты көмірсутектер;
аралас (гибридті) парафинді бүйірлік тізбектері бар полициклді* CnH2n-6дан CnH2n-22ге дейінгі нафтено-ароматты көмірсутектер;
полициклді гибридті сипаттағы әртүрлі органикалық қосылыстар, олардың молекулалары таза көміртекті сақиналардан, құрамында гетероатомдар - күкірт, кейде оттегі немесе азот бар циклдардан және ұзын немесе қысқа парафин тізбектерінен тұрады;
шайырлы-асфальтенді заттар - шайырлар және асфальтендер; бұл ең күрделі мұнай заттары полициклдік құрылыммен және оттегінің міндетті болуымен сипатталады, сонымен қатар оларда азот пен металдардың негізгі бөлігі де бар; Кейбір мұнайдағы шайыр мөлшері 30-40% жетеді.
2.3 ПАРАФИНДІ КӨМІРСУТЕКТЕР
Көмірсутек CnH2n+2 қатары барлық мұнай құрамында кездеседі және оның ең негізгі құрамы болып табылады. Олар мұнай газдарында және бензино-керосин фракцияларында басты үлгісі болып, фракциялар бойынша біркелкі емес жайылады. Майлы дестилляттарда олардың құрамы тез түсіп кетеді. Кейбір мұнай өнімдеріне жоғары қайнайтын фракциялардағы парафиндердің толық жоқ болуы тән болып келеді.
2.3.1. Газ тектес көмірсутектер. С1- С4 көмірсутектер: метан, этан, пропан, бутан, изобутан, сонымен қатар 2,2-диметилпропан қалыпты жағдайда газ тектес жағдайда кездеседі. Олардың барлығы табиғи және ілеспе газ мұнайлардың құрамына кіреді. Біздің еліміздің 96 %-ы барлық газ қоры мұнаймен байланысты емес, яғни табиғи газ кен орындары мұнай кен орындарынан екі типті болып келеді: таза газды және газ конденсаты.
Табиғи газ кен орындардың көбісінде негізгі компонент метан болып табылады. Уренгойск, Заполяр, Усть-Вильюйск, Березовск, Газл, Шебелинск, Саратов, Дашаво-Угерск және басқалары сияқты ірі кен орындарында оның мөлшері 93-98,8%-ға жетеді. Усть-Вилюй газының ерекшелігі оның құрамында күкіртті сутегінің жоғары мөлшері (2,5%).
Кейбір табиғи газдар азоттың жоғары мөлшерімен сипатталады; мысалы, Куйбышев ауданындағы Сұлтанғұл газында 20 пайызды құрайды. Мұндай газдарда азот жиі сирек кездесетін газдармен бірге гелий, аргон және т.б. болады. Табиғи газдағы метан гомологтарының мөлшері аз: этан 0,1-ден 8,0% дейін (сирек), пропан 0,1-ден 3% дейін, бутан және одан жоғары әдетте 0,1% пайыздық бөлігі. Көмірқышқыл газының қоспалары 2,5%-дан аспайды. Метанның күрт басым болуына және аз мөлшерде С4-С5 көмірсутектеріне байланысты табиғи газдардың көпшілігі құрғақ газдар деп аталады.
Газ конденсаты кен орындарындағы газдардың таза газ кен орындарынан айырмашылығы бар, яғни метанның құрамында пропаннан бастап оның газ тәріздес гомологтарының көп мөлшерімен, сондай-ақ сұйық парафиннің, нафтендік және ароматты көмірсутектердің айтарлықтай мөлшерінің болуымен ерекшеленеді. Сонымен қатар, 1 м³ Орынбор газында 80 г сұйық көмірсутек бар. Вуктыльск кен орнының (Коми АКСР) газ конденсаты 28-300 °C аралығында қайнайды және құрамында алкандардан басқа шамамен 30% нафтендік және 12% шамасында ароматты көмірсутектер болады.
Газ конденсатының шөгінділерінің пайда болуы мұнайдың терең қабаттардағы жоғары қысымда газдардағы ерігіштігімен түсіндіріледі. Газдардың (этан, пропан) тығыздығы 75 МПа және одан да көп қысымда жоғары критикалық температурада сұйық көмірсутектердің тығыздығынан асып түседі, сондықтан соңғылары сығылған газда ериді. Газ конденсаты кен орындарын игеру кезінде қысым төмендейді және сұйық көмірсутектер газдан газ конденсаты түрінде бөлінеді.
Мұнай кен орындарының газдары ілеспе мұнай газдары деп аталады. Бұл газдар мұнайда еріген және жер бетіне жеткенде одан бөлініп шығады. Ілеспе мұнай газдарының құрамы этанның, пропанның, бутандардың және одан жоғары көмірсутектердің (жалпы алғанда 50%-ға дейін) айтарлықтай құрамындағы құрғақ газдардың болуымен күрт ерекшеленеді. Сондықтан оларды майлы немесе бай газдар деп атайды. Бұл газдардан тауарлық бензинге қоспа болып табылатын ең жеңіл газбензин, сондай-ақ отын ретінде сығылған сұйық газдар алынады. Этан, пропан және бутандар бөлінгеннен кейін мұнай-химия өнеркәсібінің шикізаты ретінде қызмет етеді.
2.3.2. Сұйық көмірсутектер. С5-С15 көмірсутектер сұйық заттар. Қайнау температурасына байланысты пентаннан деканға дейінгі көмірсутектер және олардың барлық көптеген изомерлері мұнай айдау кезінде бензин дистиллятында түсу керек. Тармақталған көмірсутектердің қайнау температуралары олардың сәйкес түзу тізбекті изомерлерінің қайнау температурасынан төмен болатыны белгілі. Оның үстіне, молекуланың құрылымы неғұрлым тығыз болса, қайнау температурасы соғұрлым төмен болады. Көмірсутектердің C5-ден С10-ға дейінгі теориялық мүмкін изомерлерінің саны 145-ке тең.
Д.И. Менделеев сонау 1883 жылы Баку мұнайында пентанды, одан кейін гександы ашты. Қазіргі уақытта майларда пентанның, гексанның, гептанның және октанның барлық мүмкін болатын изомерлері, көптеген нонандар және кейбір декандар табылған. Егжей-тегжейлі зерттеулер көрсеткендей, С5-С9 құрамды сұйық мұнай парафиндері негізінен қалыпты немесе сәл тармақталған құрылымға ие. Бұл ережеге қарамастан қызықты ерекшелігі Краснодар өлкесінің Анастасьевск мұнайы және Мұнайлы Тас теңіз кен орнының мұнайы болып табылады. Бұл мұнайларда жоғары тармақталған көмірсутектер кездеседі, ал Анастасьевск мұнайында гексан, гептан және октан іс жүзінде жоқ.
С11-C16 көмірсутектер: ундекан, додекан, тридекан, тетрадекан, пентадекан және гексадекан (цетан) айдау кезінде керосин фракциясына түседі. Олардың барлығы көптеген майларда кездеседі. Сондай-ақ, Мұнайлы Тас кен орнының мұнайында екі тармақталған ундекандар анықталды: 2,2,3,5-тетраметилгептан және 2,2-диметил-4-этилгептан.
1961 - 1962 жылдар кейбір мұнайларда көміртегі тізбегі бойында 2, 6, 10, 14, 18 позицияларда метил радикалдарының дұрыс орналасуы бар тармақталған парафинді көмірсутектер анықталды. Бұл молекулалық құрылым полиизопреннің қаныққан дұрыс тізбегіне сәйкес келеді. Сондықтан оларды изопреноидтар немесе изопреноидты құрылымды көмірсутектер деп атайды. Қазіргі уақытта метил алмастырғыштардың осындай кезектесуімен көмірсутектер көптеген мұнайлардың ортаңғы фракцияларында, сонымен қатар табиғи битумдарда және жер қыртысында шашыраңқы органикалық заттарда кездеседі.
Сургут, Ромашкинск, Старогрозный сияқты бірқатар мұнайларда 250 - 400 °C фракцияларында 2,6-диметилгептаннан 2,6,10,14,18-пентаметилеикозанға (С25) дейін ұқсас құрылымды көмірсутектердің үздіксіз қатарының болуы және сандық құрамы анықталды. Осы және кейбір басқа майлардағы изопреноидтардың жалпы мөлшері 3-4% жетеді.
Мұнайдың парафинді көмірсутектері өте жақсы зерттелгенін айта кету керек. 450-ге жуық жеке көмірсутектердің майлардан оқшауланған немесе оларда сенімді түрде 130-дан астамы қалыпты алкандар (шамамен 45) және изоалкандар (шамамен 85), ал соңғысының 20-дан астамы изопреноидты құрамдар C9-C25 анықталған.
Мұнайлардағы парафинді көмірсутектердің мөлшері өте әртүрлі - 10-70% (жеңіл фракцияларды қосқанда) болып келеді. Кеңестік мұнайлардың ішінде сұйық парафинді көмірсутектерге ең байы - Өзек-Суат (Ставрополь өлкесі), Маңғышлақ, Грозный парафині, кейбір Ембі және Ферғана мұнайлары, Майкоп, Ішімбай, Түймазин, Бүгүруслан, Ромашкин, Марков және тағы басқалары, негізінен алғанда, шығыс аймақтарда орналасқан мұнайлар болып табылады. Кейбір мұнайларда, ерекшелік ретінде, парафинді көмірсутектер өте аз немесе мүлдем жоқ, мысалы, Сагирск (Ембі), Охинск (Сахалин) және басқа кен орындарында кездеседі.
2.3.3. Қатты көмірсутектер. Гексадекан C16H34 18,1°С-та балқиды. Қалыпты құрылымдағы СnН2n+2 көмірсутектерінің молекулалық массасы артқан сайын олардың қайнау және балқу температуралары біртіндеп артады.
Қатты парафиндер барлық майларда болады, бірақ көбінесе аз мөлшерде (10-нан бір бөлігінен 5%-ға дейін). Әдетте парафинді майларда олардың мөлшері 7-12%-ға дейін артады. Бұл, мысалы, майлар: Грозный парафині, Горагорск (Грозный), Борислав (Батыс Украина). Өзексуат, Жетібай және Өзен мұнайлары құрамындағы қатты парафиндердің көптігімен (15-20%) ерекше (соңғы екеуі Маңғышлақ түбегінен) болып келеді.
Майлардағы қатты парафиндер еріген немесе тоқтатылған кристалдық күйде болады. Мазутты айдау кезінде C18-С35 құрамы бар парафиндер мұнай фракцияларына түседі. С36-С53 балқу дәрежесі жоғары көмірсутектер шайырларда шоғырланған. Бұл көмірсутектер үшін мүмкін болатын изомерлердің саны өте көп. Осылайша, гексадеканның 266-288,5 ℃ аралығында қайнайтын 10359 изомері бар. Бірақ, көптеген зерттеулер көрсеткендей, барлық қатты мұнай парафиндерінің жартысына жуығы қалыпты құрылымға ие, ал қалғандары бүйірлік тізбектері аз (негізінен метил және этил топтары) аздап тармақталған құрылымдармен ұсынылған. Бірқатар мұнайларда С17 бастап көмірсутектердің үздіксіз қатарының болуы анықталды. Мысалы, Битковская мұнайында C17-ден C42-ге дейін қалыпты құрылымдағы барлық көмірсутектер табылған. Сонымен қатар, мұнайлардың құрамында СnН2n+2 көмірсутектерімен қатар кристалдануға қабілетті циклдік құрылымы бар қатты органикалық заттар болатыны қазір күмән тудырмайды. Бірақ бұл көмірсутектер негізінен парафиндерге емес, церезиндерге - не қалдық мұнай өнімдерінен, не жанғыш минералды озокериттен бөлінетін жоғары молекулалық масса мен жоғары балқитын көмірсутектердің қоспаларына кіреді.
Озокерит (жер балауызы, тау балауызы) - қатты көмірсутектердің аз мөлшерде қайнайтын көмірсутектер мен шайырлар қоспасымен сіңдірілген кеуекті тау жыныстарынан түзілген минерал болып табылады. Озокерит кен орындары сирек кездеседі. Бориславда Дзвинячское кен орнында (Батыс Украина), Өзбекстан (Шорсинск кен орны), Ферғана Қаратауында (Сель Рохо), Каспий теңізіндегі Челекен аралында өндіріледі. Озокериттің органикалық бөлігі тау жыныстарынан балқытылады, және одан жеңіл фракцияларды айдау және қалдықты тазарту арқылы әртүрлі сорттағы тауарлық церезин алынады.
Қалдық мұнай өнімдерінен тұтқырлығы жоғары майларды алу кезінде соңғылары депарафинизацияға ұшырайды. Бұл процестің қалдықтары - гачи, петролатум - мұнай церезиндерін өндірудің негізгі шикізаты болып табылады. Церезиндер құрамы мен қасиеттері бойынша парафиндерден айтарлықтай ерекшеленеді. Тауарлы парафиндердің балқу температурасы 45-54 ℃, ал церезиндер 65-88 °С. Парафиндер пластиналар мен пластинкалы таспалар түрінде оңай кристалданады, ал церезиндердің жұқа ине құрылымы бар және қиындықпен кристалданады. Парафиндердің қайнау температурасы 550°С-қа дейін, ал церезинденікі 600°С-тан жоғары болып келеді. Парафиндердің молекулалық салмағы 500-ден төмен, ал церезиндікі 500-700-ге тең.
Химиялық қасиеттері бойынша церезиндер парафиндерге қарағанда инертті емес. Церезиндердің химиялық құрамы күрделі, жеткіліксіз зерттелген және шикізатқа тәуелді. Академик Наметкин мен Нифонтова церезиннің құрамына кіретін СnН2n+2 көмірсутектерінің негізінен тармақталған ... 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