Дизельді депарафинизациялау процесі
Дүние жүзінде дизель отынын өндіру 1985 ж. шамамен 750 млн.т/ж құрады.
Дизель отындарын өндіру көлемі бойынша бұрынғы КСРО дүние жүзінде бірінші орында. Сапасы жөнінен біздің елдің дизель отындары ең жақсы шет ел үлгісіне сәйкес келеді.
Бірақ дизель отынының автокөлікке пайдалануда сыбағалы шығыны біздің елде АҚШ-қа қарағанда да 2 есе, ал Францияға қарағанда 3 есе жоғары екендігін айту қажет, бұл оны пайдаланушылардың өте тиімсіз жұмсайтынын көрсетеді.
Отандық дизель отынының негізін тура айдалған дистилляттар құрайды, әрі олардың жарымына жуық бөлігі гидротазаланған фракциялар үлесіне келеді. Екінші өңдеу дистилляттары аз мөлшерде пайдаланылады. Күкірті аз отын сорттарын күкірт мөлшері 0,2% (мас.) кем өндірудің олардың қорының жоғарылауымен және терең гидротазалауда көп энергия кетуімен болатынын айта кету қажет. Гидротазалау кезінде, көмірсутексіз гетероатомды қосылыстармен бірге, мұнай құрамындағы тотықтыруға, коррозияға қарсы әрекет көрсететін, яғни, шыдамды табиғи қосылыстар және басқа присадкалар отыннан бөлініп кетеді. Сондықтан гидротазаланған дизель отындарының тауарлы түрлерін өндіруде көп ассортиментті және көп мөлшерде жасанды присадкаларды пайдаланудың қажеттігі туындайды.
АҚШ-та 1993 жылғы дизель отынындағы күкірт мөлшеріне қатаң шек қойылған, ол қазір қолданылып келе жатқан 0,25% орнына 0,05% болуы керек. АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенствасында олардың құрамында ароматикалық көмірсутектерді де кеміту (10-34% дейін) мәселесі талқылануда. Жаңа экологиялық норманы енгізу технологияны одан әрі күрделендіреді және дизель отынын өндірудің өзіндік құнын тиісінше өсіреді.
Дизель отындарын өндіру көлемі бойынша бұрынғы КСРО дүние жүзінде бірінші орында. Сапасы жөнінен біздің елдің дизель отындары ең жақсы шет ел үлгісіне сәйкес келеді.
Бірақ дизель отынының автокөлікке пайдалануда сыбағалы шығыны біздің елде АҚШ-қа қарағанда да 2 есе, ал Францияға қарағанда 3 есе жоғары екендігін айту қажет, бұл оны пайдаланушылардың өте тиімсіз жұмсайтынын көрсетеді.
Отандық дизель отынының негізін тура айдалған дистилляттар құрайды, әрі олардың жарымына жуық бөлігі гидротазаланған фракциялар үлесіне келеді. Екінші өңдеу дистилляттары аз мөлшерде пайдаланылады. Күкірті аз отын сорттарын күкірт мөлшері 0,2% (мас.) кем өндірудің олардың қорының жоғарылауымен және терең гидротазалауда көп энергия кетуімен болатынын айта кету қажет. Гидротазалау кезінде, көмірсутексіз гетероатомды қосылыстармен бірге, мұнай құрамындағы тотықтыруға, коррозияға қарсы әрекет көрсететін, яғни, шыдамды табиғи қосылыстар және басқа присадкалар отыннан бөлініп кетеді. Сондықтан гидротазаланған дизель отындарының тауарлы түрлерін өндіруде көп ассортиментті және көп мөлшерде жасанды присадкаларды пайдаланудың қажеттігі туындайды.
АҚШ-та 1993 жылғы дизель отынындағы күкірт мөлшеріне қатаң шек қойылған, ол қазір қолданылып келе жатқан 0,25% орнына 0,05% болуы керек. АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенствасында олардың құрамында ароматикалық көмірсутектерді де кеміту (10-34% дейін) мәселесі талқылануда. Жаңа экологиялық норманы енгізу технологияны одан әрі күрделендіреді және дизель отынын өндірудің өзіндік құнын тиісінше өсіреді.
КІРІСПЕ
Дүние жүзінде дизель отынын өндіру 1985 ж. шамамен 750 млн.тж құрады.
Дизель отындарын өндіру көлемі бойынша бұрынғы КСРО дүние жүзінде
бірінші орында. Сапасы жөнінен біздің елдің дизель отындары ең жақсы шет ел
үлгісіне сәйкес келеді.
Бірақ дизель отынының автокөлікке пайдалануда сыбағалы шығыны біздің
елде АҚШ-қа қарағанда да 2 есе, ал Францияға қарағанда 3 есе жоғары
екендігін айту қажет, бұл оны пайдаланушылардың өте тиімсіз жұмсайтынын
көрсетеді.
Отандық дизель отынының негізін тура айдалған дистилляттар құрайды, әрі
олардың жарымына жуық бөлігі гидротазаланған фракциялар үлесіне келеді.
Екінші өңдеу дистилляттары аз мөлшерде пайдаланылады. Күкірті аз отын
сорттарын күкірт мөлшері 0,2% (мас.) кем өндірудің олардың қорының
жоғарылауымен және терең гидротазалауда көп энергия кетуімен болатынын айта
кету қажет. Гидротазалау кезінде, көмірсутексіз гетероатомды қосылыстармен
бірге, мұнай құрамындағы тотықтыруға, коррозияға қарсы әрекет көрсететін,
яғни, шыдамды табиғи қосылыстар және басқа присадкалар отыннан бөлініп
кетеді. Сондықтан гидротазаланған дизель отындарының тауарлы түрлерін
өндіруде көп ассортиментті және көп мөлшерде жасанды присадкаларды
пайдаланудың қажеттігі туындайды.
АҚШ-та 1993 жылғы дизель отынындағы күкірт мөлшеріне қатаң шек
қойылған, ол қазір қолданылып келе жатқан 0,25% орнына 0,05% болуы керек.
АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенствасында олардың құрамында
ароматикалық көмірсутектерді де кеміту (10-34% дейін) мәселесі талқылануда.
Жаңа экологиялық норманы енгізу технологияны одан әрі күрделендіреді және
дизель отынын өндірудің өзіндік құнын тиісінше өсіреді. Бұрынғы КСРО-да
дизель отындарының кейбір маркаларын өндіру құрылымы 1985 ж. мынадай (%)
болды: жазғы – 89, қысқы – 10,2 және арктикалы – 0,8.
Осы мәндерден көрінгендей, ең көп қолданатыны жаздық сортты отын.
Қысқы және арктикалы сорттар жалпы дизель қорында бар болғаны 11% құрайды,
бұл күнге өсіп келе жатқан төмен температурада қататын жоғары темппен
игеріліп келе жатқан Сібірдің, Алыс Шығыстың және Қиыр теріскейдің табиғи
байлығын игеруге қажетті отынға деген сұраныстың тек жарымын ғана
қанағаттандырады. Қазір төмен температурада қататын дизель отындарын алудың
негізгі тәсілі олардың фракциялық құрамын, соңғы қайнау температурасын 300-
320(С дейін төмендету арқылы (жазғы сортқа 360(С орнына) жеңілдету, бұл
олардың қорының едәуір шектелуімен байланысты. Азғана мөлшерде мұндай
отындар цеолит және карбамидпен парафиннен айыру арқылы алынуда. Цеолитпен
парафиннен айырудан алынған денормализаттардың төменгі температуралық
қасиеті жақсы (қату температурасы - 45(-50(С, лайлану температурасы - 35(-
50(С), сондықтан олар негізінен қысқы және арктикалық отын есебінде
пайдалануда.
Карбамидті тәсілмен парафиннен айырғанда жоғары балқушы парафиндер
толық бөлінбейді, сондықтан бұл процестің денормализаты, қату температурасы
-35(С-тан да төменде болсадағы, лайлану температурасы керекті -25 немесе
-35(С орнына бар болғаны -11(С-ақ көрсетеді. Денормализатты жазғы дизель
отынын дайындауға қолданудың тиімсіз екенін айта кету керек. Бұның себебі
Парекс қондырғыларының орналасу географиясына байланысты және отынның
қыстық сорттарын өндіруге қажетті одан әрі пайдаланатын денормализаттарды
сақтауға қажетті резервуарлардың жоқтығынан. Қысқы және арктикалық сортты
дизель отындарына және сонымен бірге, сұйық парафинге деген қажеттікті өтеу
үшін – мұнайхимия және микробиологиялық синтезге өте қажетті шикізат
болатын – 80-ші жылдары біздің елде жедел қарқынмен, әсіресе Парекс
типтес парафиннен айыру қондырғылары салына бастады. Бірақ кейіннен дүние
жүзінің барлық елдерінде, соның ішінде КСРО-да, мұнайдан алынған сұйық
парафиндерді белок-витамин концентранттарын (БВК) өндіруге пайдалануды
тоқтату туралы заңдық актілер қабылдануына байланысты және қондырғыларды
өсімдік шикізатына ауыстыруға байланысты, Парекс типтес парафиннен
адсорбция әдісімен айыру процестерінің одан әрі қарқынының өсуі едәуір
төмендеді.
Төмен температурада қататын мотор отындарын (майларды да) алу
проблемасын, МӨЗ жүйесіне жаңа тиімді және өте универсалды процесті – мұнай
фракцияларын каталитикалық гидродепарафинизациялауды (КГД) қосу арқылы
шешуге болады. КГД процестері соңғы жылдары шет елдерде төмен температурада
қататын реактив және дизель отындарын, майлаушы майлар және каталитикалық
риформинг процесімен (селектоформинг) бірге – жоғары октанды бензиндер алу
үшін, көп қолдануда. КГД алдына қойылған мақсатына байланысты шикізат
есебінде тура айдаудан алынған бензин, керосин – газойл немесе май
фракцияларын пайдалануға болады. КГД процесі мұнай фракцияларынан н-алкан
көмірсутектерін, кейбір тар кеуекті цеолиттер (эриониттің, мордениттің, SZM-
5 және т.б.) негізінде алынған металл цеолит катализаторының қатысуымен
талғамды гидрокрекингпен бөлуге негізделген. Олардың талғамдық әсері ерекше
кеуектік құрылымға байланысты: кіруші тесік арқылы еніп актив орталарымен
(қос функциялы қасиетті) тек қана белгілі мөлшерлі н-алкан көмірсутектері
жанаса алады. КГД процесін жүргізу нәтижесінде (газойлды
гидрокүкіртсіздендіру процестерінің режимдеріне ұқсас жағдайда)
денормализаттардың шығымы 70-90% болғанда қатуы мен лайлану температурасы
төмендейді және сүзілуі, сонымен қабат, жоғары октанды бензиндер түзілуі
жақсарады. КГД процесі құрамында н-алкандар мөлшері көп емес (10%-тен кем)
шикізатты асылдандыруда өте тиімді, ал мұндай шикізатты әдеттегідей
процестермен парафиннен айыруды экономикалық және технологиялық себептермен
жүргізу тиімсіз. КГД процесін пайдалану қысқы және арктикалық дизель
отындарының сорттарын өндіру шикізат қорын кеңейтуге мүмкіндік береді.
Дизель отынының қысқы түрін алудың ең арзан тәсілі болып шет елде
жазғы отынға депрессаторлық присадка қосу (жүздік пайыздық мөлшерде) болып
саналады. Бірақ присадкалардың көбісі отынның қату температурасын тиімді
төмендете келіп, іс жүзінде оның лайлану температурасына әсер етпейді, бұл
оның көп дәрежеде қолдану шеңберін шектейді. Мұндай отынды қысқы кездегі
ауаның температурасы -15(С төмен емес аудандарда пайдалануы мүмкін. Мұндай
ауа-райы Батыс Еуропа, Прибалтика, Белоруссия, Молдавия және Украина
жағдайына сәйкес келеді. Бірақ біздің елде өзіміздің депрессорлы присадканы
өндіру әлі күнге дейін жолға қойылмаған.
Дизель отындарының қорын одан әрі көбейту олардың фракциялық құрамын
кеңейту және екінші процестердің дистилляттарын пайдалану арқылы мүмкін.
Мысалы, соңғы қайнау температурасын 25(-30(С көбейтумен жазғы отын қорын 3-
4% оның жалпы өндірілуіне есептегенде, көбейтуге болады. Ондай температура
соңғы қайнау температурасы шамамен t90% =360(С сәйкес келеді. Қазір елдің
көптеген МӨЗ жаңа техникалық жағдай (ТЖ) бойынша көп мөлшерде ауыр
фракциялық құрамдағы жазғы дизель отынын (қату температурасы (С) шығара
бастады және алшақ фракциялық құрамдағы (tбқ =60-80(С, t90% =360(С) дизель
отынын, іс жүзінде бензин мен дизель фракцияларының қоспасы болып
саналатын, өндіру алға қойылған мақсат болып саналады. Осындай отындарды
кейбір газоконденсаттардан ала бастады және елдің терістік және терістік-
шығыс аудандарында, бұл жерлерге стандартты дизель отынын жеткізу қиын
болғандықтан, пайдалана бастады.
Дизель отындарын өндіруді олардың құрамында екінші кезекте алынған
газойлдерді (каталитикалық крекинг және кокстеудің) пайдалану арқылы бұл
отынның химиялық тұрақтылығын төмендетсе де, көбейтуге болады. Шет елдерде
жалған сұйылушы қабат каталитикалық крекингтің жеңіл газойлі көп
қолданылады. Мысалы, АҚШ-та осындай газойлдің үлесі дизель отынының
құрамында едәуір көп. Сондықтан онда ароматикалық көмірсутектерінің мөлшері
өсті, ал цетан саны орташа дизель фондында Батыс Еуропа және бұрынғы КСРО-
дағы 45(50 қарағанда 40-42 дейін төмендеді.
Дизель отынының қорын кеңейту, мазут құрамында қалып қойған немесе
қазан отынының керекті тұтқырлығын төмендетуде сұйылтқыш есебінде
қолданатын көп газойл фракцияларын босату арқылы мүмкіншілігі бар. Қазан
отынын өндірудің көлемінің азаюымен және висбрекинг қуатының немесе мұнай
қалдықтарын терең өңдейтін басқа процестердің көбеюмен газойл
фракцияларының мөлшері үздіксіз өседі, бұл дизель отынының қорын қосымша
кеңейтеді.
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
Парафинсіздендіру деп мұнай фракцияларын салқындатқанда мұнай
фракцияларынан кристалл түрінде шығатын ауыр көмірсутектердің бөліну
процесін айтамыз. Топтық құрамы бойынша бұлар жоғары молекулярлы алкандар
(парафиндер), сонымен бірге циклоалкандар, ареналар және ұзын жанамалы
нормалды және аз тармақталған құрылымды алифатикалық радикалы бар
циклоалканды-арендер болуы мүмкін.
Парафинді мұнайдың дизельдік фракциялары біршама нормалды құрылымды
алкандар құрайды, соның арқасында салыстырмалы жоғары қату температурасына
(-10(-11(С) ие. Бұндай фракциялардан қату температурасы -45(С болатын қысқы
дизел отыны мен қату температурасы -60(С болатын арктикалық дизель отынын
алу үшін бұл фракциялар парафинсіздендіріледі.
Дизель отынынан шыққан жеңіл ерігіш алкандар мұнай өңдеудің ең бағалы
өнімі болып табылады, әрі қарай ол микробиологиялық әдіспен белоктық-
витаминдік концентраттар өндіру үшін қолданылады.
Дизель отынын алкандардан бөлу әдістерінің бірі карбамидті
парафинсіздендіру болып табылады.
Карбамид (NH2)2 CO суда және төмен спирттерде жеңіл еритін, еру
температурасы 132,5(С, гигроскопикалық, ақ кристалды зат. Сумен ысытқанда
қышқылды ортада карбамид көміртек диоксиді мен аммиакқа бөлінеді. Карбамид
молекуласында көміртек атомы алтыдан кем емес болатын нормалды құрылымды
алкандармен кристалды кешен құруға қабілетті болады. Молекула құрылымында
ұзын тармақталмаған алифатикалық радикалдар бар гибрид құрылымды
көмірсутектер де карбамидті кешен түзейді. Көмірсутектердің кешентүзеу
қабілеті және алынған кешеннің мықтылығы алифатикалық көмірсутектердің
тармақталмаған тізбегі ұзындығының көбеюімен бірге арта түседі. Кешеннің
қалыптасуы жылудың шығуымен ілеседі, олардың көлемі көмірсутектердің
молекулярлық салмағының көбеюімен бірге арта түседі.
Кешен мына схема бойынша түзіледі:
Алкан + Карбамид ( Кешен
Әрбір көмірсутек үшін жоғарғы температуралық шек болады, одан жоғарыға
көтерілгенде карбамидпен түзелген кешен бұзылады. Сондықтан алкандарды
толық бөлу үшін кешен түзу процесін төмен температурада жүргізген дұрыс.
Кешентүзеудің толықтығы дизель отыны мен карбамидтің жақсы байланысуына
тәуелді. Жабысқақтықты төмендету және байланысты жақсарту үшін карбамидті
де және нормальды алкандарды да жақсы ерітетін еріткіштер қолданылады.
Көбіне изопропилді және изобутильді спирттер қолданылады. Еріткіштердің
теріс әсері – кешеннің ішінара бұзылуы, ол карбамидтің шығындалуын
көбейтеді.
Кешентүзеудің қарқындылығына күшті әсер ететін зат активаторлар:
метилді спирт, ацетон және басқалар. Активаторлар құрамында міндетті түрде
судың бөліктері болуы керек. Активаторлардың көп болуы тепе-теңдікті солға
ығыстырып, кешен түзуді нашарлатады. Активатор және оның мөлшерін тәжірибе
жолымен анықтайды.
Алкандарды шығару тереңдігі шикізат пен карбамид ерітіндісінің байланыс
ұзақтығына да тәуелді. Қайнау температурасын жоғарлату және мұнай
фракциясының жабысқақтығына байланысты байланыс уақыты көбейеді. Дизель
отыны үшін қарқынды араластыру жағдайында кешентүзеу процесі шамамен 30-40
мин. аяқталады. Процестің табысты жүргізілуінің қажетті шарты қолданылатын
карбамидтің тазалығы болып табылады. Техникалық карбамидте кездесетін
азғантай қоспалардың өзі оны жарамсыз етеді.
Қазіргі уақытта дизель отынын карбамидпен парафинсіздендіру үшін
бірнеше технологиялық схемалар қолданылады, мысалы кристалды карбамидпен
парафинсіздендіру және карбамидтің спиртті ерітіндісінде парафинсіздендіру.
Процестің негізгі кезеңдері – карбамидті кешен түзеу, оны бөлу, шаю және
құрылымын бұзу.
Карбамидпен парафинсіздендіру процесі кезеңді және үздіксіз төрт
деңгейде жүргізіледі: 1) мұнай фракциясының немесе оның ерітіндісінің
кристалды карбамидпен немесе оның қаныққан ерітіндісімен байланысы
нәтижесінде кешен түзеледі; 2) сұйықтан түзілген кешеннің (қатты фазасы)
бөлінуі және оны бензин немесе басқа ерітіндімен шаю; ажырату тұндыру, сүзу
немесе шайқау арқылы жүргізіледі; 3) кешеннің карбамид және көмірсутектерге
ажырауы; 4) карбамид пен ерітінділердің қайта бұзылуы, парафинсізденген
өнімнің ерітіндіден бөлектенуі.
Карбамид пен дизель отынының тығыз байланысын талап ететін кешен түзеу,
араластырғышта немесе сораптар көмегімен күштеп араластырылатын құбырлы
реакторларда жүргізіледі. Бұнда реагидацияланатын қоспа сумен
салқындатылады. Қайнауы төмен ерітінділерді қолдану, мысалы хлорлы
метиленді (қайнау температурасы 41%) немесе бутанмен изобутилді спирт
қоспасын қолдану ерітіндінің кейбір бөлігінің булану есебінен жылуды
реактордан шығаруға мүмкіндік береді.
Нәтижесінде бастапқы шикізаттан қату температурасы барынша төмен
парафинсізденген өнім және негізінен нормалды құрылымды парафинді
көмірсутектерден құрылған парафиндер (экстракт) алынады. Қайта бөлінген
карбамид пен ерітінділер жүйеге қайта оралады. Кешенді шаю нәтижесінде
алынған өнімді аралық өнім (мысалы, дизельді фракцияны тазалауда жазғы
дизель отыны) ретінде қолданады немесе жүйеге рисайкл ретінде қайтарылады.
Парафинсізденген өнімнен кешеннің бөлектенуі тұндырумен, сүзуімен,
айналдырумен жүзеге асырылады.
Ақ қаймақ тәріздес өнім түріндегі шикізат-кешен дизель отынының
біршама бөлігін алып кетеді. Кешеннің бұзылуында бұл отын парафинге түседі
және оны әрі қарай пайдалануға жарамсыз етеді. Сондықтан шикізат-кешенін
лигроинмен (қайнау шегі 180-220(С) шаю кезеңі енгізіледі. Шаю әдетте екі
немесе үш кезеңмен жүргізіледі, шикізатқа шаққанда шығатын лигроин шығыны
40-тан 140% құрайды.
Шайылған кешеннің құрылымын бұзу оны 70-75(С-қа қыздыру арқылы
жүргізіледі. Еркін карбамид су ортасында еріп кетеді, ал парафин қалып
қояды.
Карбамидтің кешендік қосылыстары түзілу кезінде жылу бөлінеді. Кешеннің
түзілу жылуы және оның тұрақтылығы оның молекулярлық салмағы өскен сайын
арта түседі.
Егер шикізат мұнайдың бірінші айналымынан шыққан дизель фракциясы
болса, карбамидті парафинсіздендіру екі мақсатты – қысқы және арктикалық
дизель отыны ресурстарын арттыруға және сонымен бірге, біруақытта
тазаланғаннан кейін мұнай химиясы немесе микробиологияда (синтетикалық
белок алу үшін) шикізат ретінде қолданылатын парафин алуға мүмкіндік
береді.
Процесс шарттарын сәйкес таңдауда карбамид көмегімен мұнай
фракцияларынан олардың қайнау температураларының шегіне тәуелсіз нормальды
құрылымды парафинді көмірсутектер бөліп шығаруға болады. Өндірісте бұл
процесті келесі заттар алу үшін қолданады: а) қату температурасы төмен
өнімдер алу (керосин, дизель отыны және майлы дистилляттар; б) нормальды
құрылымды таза парафинді көмірсутектер; в) олардан төмен октанды нормальды
құрылымды парафинді көмірсутектерді ажырату жолымен жоғары октанды бензин
алу.
Қазіргі уақытта әлі бұл процесті мұнайөңдеуші және мұнайхимиялық
өндірісте қолданудың барлық қуатты мүмкіндіктері анықталған жоқ. Мысалы,
бұл процестің сұрыпталған ерітінділермен парафинсіздендірумен үйлесімі
мүмкін болады, бұл терең парафинсіздендіру қондырғыларын қолданудан гөрі
экономикалық тиімдірек болады.
Парафинсіздендірілген өнімнің шығуы барынша жеңіл фракциялар үшін
шикізаттағы парафиннің құрамына тәуелді болады. Барынша ауыр фракцияларда
парафиннің шығуы олардың шикізаттағы құрамынан асады. Бұл кешенде басқа да
көмірсутектердің болуымен түсіндіріледі.
Парафинсіздендірілген фракцияның қату температурасы шикізатпен
салыстырғанда 33-45(С төмендейді. Кейбір жағдайларда бұл төмендеу басқаша
болуы мүмкін. Әдетте бұл жоғарыпарафинді мұнайларды өңдегенде байқалады.
Шикізаттың фракциялық құрамы ауыр болған сайын (дизельді фракцияларды
тазалауда 6-12(С-тен майлы фракцияларды тазалғанда 35-50(С-ке дейін)
парафиннің еру температурасы да жоғары болады.
Карбамидті парафинсіздендірумен алынған дизель отынының цетандық саны
шикізаттың цетандық санынан 3-6 пунктке азырақ болады, ол ондағы парафиннің
алынғанымен түсіндіріледі.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың сипаттамасы
Жыланқабақ – Каспий маңы ойысының оңтүстік-шығыс ернеуі маңындағы
мұнай кенорны. Атырау облысында, Мұқыр станциясының оңтүстігінде 35 км
жерде орналасқан. Құрылым 1960ж. дайындалды. Кенорын 1980ж іздестіру
бұрғылауы кезінде ашылды, барлау 1981 ж аяқталды. Кенорын үшқанатты
тұзкүмбезді құрылымынан орын алған. Ортаңғы юрада екі мұнайлы горизонт
бөлінген. Олар 203-610 м тереңдіктерді. Жатындардың биіктігі 3-94м. Су –
мұнай жапсары – 166-580 м абсолют белгілерді. Жатындар қойнауқаттық
тектоникалық тұрғыдан қалқаланған. Горизонттер терригендік таужыныстардан
құралағн жинауыштары кеуекті. Мұнайға қаныққан қалыңдығы 3-29 м.
Жинауыштардың ашық кеуектілігі 27-30,5%. Мұнайға қанығу коэффициенттері
0,55-0,72. Бастапқы қойнауқаттық қысым 1,3-15,5МПа, температурасы 23-28%С.
Кесте 1.1 - Мұнайдағы фракцияның потенциялық құрамы
Қайнау температурасы, Шығардағы мұнай,%
0 С
Фракция Сомасы
Б.қ.-62 3,25 3,25
62-95 7,6 10,85
95-122 10,6 21,46
122-150 7,4 28,86
150-200 11,90 40,75
200-280 13,45 54,20
280-350 8,75 62,95
350-400 10,0 72,95
400-450 9,02 81,97
450-тен жоғары 18,03 100
Мұнай тығыздығы 918-920 кгм3 .Мұнайда 0,09-0,9% күкірт, 0,56%
парафин бар. Хлоркальций типті судың минералдығы 232гл.
Бұл шағын кенорын 2001 жылдан бастап оның сынама игерімі басталды.
Шикізат сапасы. Карбамидпен парафинсіздендіру процесінің тиімділігі
шикізаттың фракциялық құрамына байланысты. Фракцияның қайнау температурасын
көтергеннен қатты көмірсутектердің карбамидпен бөліну дәрежесі төмендейді,
бұл олардың химиялық құрамының өзгеруімен түсіндіріледі.
Кесте 1.2 - Май фракцияларын парафинсіздендіру мәліметтері
Мәліметтері Фракция, (С
300-400 380-420 420-500
Қатаю температурасы, (С
рафинаттың +12 +32 +39
парафинсізденген майдың -49 -21 +2
Температура, (С 61 53 37
Тұтқырлық 50(С, мм2с 7,6 41,2
22,6
Төмен температурада қайнайтын май фракцияларында (300-400(С)
нормалды құрылымды парафиндер көбірек жиналады, ал аз мөлшердегі қатты
нафтендер молекуласындағы қабырға тізбектері тармақталмаған болып келеді.
Мұндай көмірсутектер карбамидпен кешенді жеңіл түзеді, олардың
парафинсізденуші шикізаттан бөлінуінің нәтижесінде шыққан майдың қату
температурасы төмен болады. Шикізаттың соңғы қайнау температурасы жоғары
болған сайын, қатты көмірсутектер құрамында н-алкандар аз болады және кешен
түзу қабілеті төмен, қабырға тізбегі изоқұрылымды, балқу температурасы
жоғары сақиналы көмірсутектер көп жиналады, бұл төмен температурада қатушы
майлар алуға мүмкіндік бермейді.
Жоғары қайнаушы фракцияларда, карбамидпен кешен түзуге кедергі
жасаушы шайырлы заттар мен күкіртті қосылыстар мөлшері өседі. Мұны Өзен
мұнайының 240-400(С фракциясын парафинсіздендірудегі шайыр мөлшерінің
әсеріне байланысты мына мәліметтер көрсетеді:
Кесте 1.3-Шикізаттағы силикагел шайырлары мөлшері, % (масс.)
1 2 3 4
Парафинсіздеу өнімдер шығымы, %, (масс.)
парафинсізденген фракцияның 80 81 85 89
парафиннің 19 18 14 10
Температура, (С
парафинсізденген фракцияның қатуы -48 -45 -32 -23
парафиннің балқуы 20 20,5 23 23
Бұл беттік-активті қосылыстар карбамидтің судағы ертінділерін
пайдалағанда, шекара бөлу фазасында концентрацияланады немесе карбамид
кристалдарында адсорбцияланады, ол соңғының көмірсутектерімен жанасуын
бұзады. Осыған байланысты май шикізатының карбамидпен парафинсіздену
тереңдігі үлкен мән атқарады. Гидротазаланған майлардың карбамидпен
парафинсізденгеннен кейінгі қату температурасы фенолмен тазаланған майларға
қарағанда, төмендігі мына мәліметтерден көрінеді:
Тұтқырлық 50(С, мм2с
Қату температурасы
Фенолмен тазалу рафинатынан
парафинсізденген май фракциялары
300-400(С 8,8
-45
420-500(С 40,5
+5
Гидрогенизаттан фракциялар
330-400(С 9,7
-57
400-480(С -
-15
Фракцияның қайнау температурасы өсуімен оның тұтқырлығы көбейеді, бұл
көмірсутектердің карбамидпен жанасуын төмендетеді. Сондықтан карбамидпен
парафинсізденуде шикізаттың тұтқырлығын төмендету үшін еріткіштерді
пайдаланады. Сонымен, карбамидпен парафинсізденуді қолдану шикізаттың
қайнау температурасымен шектеледі. Шикізаттың ауырлануымен қатты
көмірсутектерде кешен түзілуші компоненттердің мөлшері төмендейді және қату
температурасы жоғары бүйір тізбектері изоқұрылымды кешен түзуге қабілетсіз
сақина көмірсутектерінің мөлшері өседі.
Еріткіштер мен активаторлар. Еріткіштердің карбамидпен
парафинсізденудегі міндеті шикізаттың тұтқырлығын төмендету, процесс
температурасында қатты көмірсутектердің кристалдануын болдырмау және
парафинсізденген өнім ерітіндісінен қатты фазаны (кешенді) бөлуді жақсарту.
Активаторлар көмірсутектермен карбамидтің кешен түзілуіне жәрдемдеседі және
бұл процесті едәуір үдетеді.
Карбамидпен парафинсіздендіру үшін, еріткіш пен активаторды таңдау
және олардың оптималды мөлшері шикізат сапасына, еріткіш пен активатор
табиғатына, олардың кешен түзудегі жылдамдығы мен тереңдігі бір-біріне
әсеріне, сонымен қатар алынатын өнімдерге қойылатын талаптарға байланысты.
Н-алкандар құрамында көп шикізатты карбамидпен парафинсіздендіруде
изооктан, алкилат немесе бензин қолданады, құрамында ароматикалық
компоненттер көп фракциялар үшін екіхлорэтан ұсынылады. Өндірістік жағдайда
көбінесе қос еріткішті, біреуі шикізатты ерітетін, ал басқасы процестің
активаторы болатын, мысалы, бензин мен изопропанол немесе метанол, алкилат
пен ацетон, изопропанол мен су қоспасы – пайдаланады.
Төменде Түймаза мұнайының автол дистиллятын ((100 =6,36 мм2с,
Тқ=34(С, шикізатеріткіш 11, карбамид шығыны 100%) алкилат, изопропил
спиртінде және метилэтилкетонда әр түрлі активаторлар қосумен (метанолды,
оның этанолмен қоспасын, этиленгликолды және суды) парафинсіздеу (қату
температурасы, (С) нәтижелері келтірілген:
Кесте 1.4- Активаторлар қосумен парафинсіздендіру
Еріткіш
алкилат изопропил Метилэтил
спирті кетон
Активаторсыз 8 4 2
Метанолмен,% (масс.)
1 7 - -
5 - -4 -12
10 -2 -9 -15
15 - -8 -9
Метанол мен этанол қоспасымен
(5050), % (масс.)
1 12 - -
10 -8 - -
Этиленгликолмен, % (масс.)
5 - -7 -
10 - -7 -
15 - -8 -
Сумен, % (масс.)
5 - -4 -
10 - -5 -
15 - 1 -
Ең жоғарғы нәтиже спирттер мен олардың қоспасын пайдаланудан
алынады. Этиленгликоль концентрациясы 10% (масс.) шикізатқа есептегенде бұл
дистиллятты изопропанол ерітіндісінде парафинсіздегенде, суға қарағанда өте
тиімді активатор екендігін көрсетті.
Фракцияның температурасы жоғары болған сайын, оның тұтқырлығы өседі
және еріткіш мөлшері көп қажет болады. Бірақ еріткіш мөлшері өте көп болса,
ол активатор тиімділігіне теріс әсер етеді, парафинсізденген өнімнің қату
температурасы өседі. Еріткіш мөлшерінің өсуі кешен түзілу тепе-теңдігін
ыдырау жағына ығыстырады, карбамид шығынын көбейтеді.
Әр түрлі шикізатты парафинсіздендірудегі карбамидтің орта шығыны, %
(масс.): дизел отыны үшін (75, газойлдерге (100, ал парафин өндірісінің
қалдықтары үшін 300-ден кем емес құрайды. Карбамидтің қаныққан
ерітінділерін пайдалануда процестің ең терең деңгейі орын алады. Өндіріс
жағдайында мұны кешен түзілу температурасынан жоғары температурада
ерітіндіні қанықтырумен және реактор блогында температураны жай
төмендетумен іске асырады.
Карбамидпен парафинсіздендірудің қатты көмірсутектердің
ерітінділерден талғамды еріткіштермен кристалдаудан артықшылығы, бұл
процесс төмен температураға жету барысында шығын талап етпейді. Әдетте
мұнай шикізатын карбамидпен парафинсіздеуді 20-45(С температурада
жүргізеді.
Мұнай шикізатының карбамидпен жанасуының бірнеше тәсілдері бар,
олардың арасында өндіріс жағдайында ең тиімдісі араластырумен (30-60 мин.),
араластырғыштың айналу жиілігі 60 мин -1 жүргізу.
Қазіргі кездегі төмен температуралы және карбамидпен
парафинсіздендіру процестерін жаңартумен қатар, принципиалды жаңа процестер
де жасалуда: каталитикалық, адсорбциялық және микробиологиялық
парафинсіздендіру.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Мұнай өнімдерді пайдаланудың ішінде 50% шамасында моторлы отындар
мөлшері болады. әр жыл сайын әлем бойынша 1,5 млрд. тонна моторлы отындар
миллиондаған автокөліктерде жанып кетеді. Қазіргі кезде отын қажеттілігін
мұнай өндіру көлемін үлкейтіп қанағаттандыру мүмкіндігі таусылуда.
Сондықтан осы проблеманы шешу үшін келесі бағыттар қолданылады:
а) мұнай өңдеуді тереңдетіп химизациялау;
б) моторлы отындар сапасын көтеру, олардың факты шығынын
двигательдерді пайдалану кезінде азайту;
в) автомобиль паркінің дизельденуі;
г) альтернативті отындарды пайдалану – газ тәрізді, оттек құрамды және
қатты жанғыш отындар.
Осы бағыттардың біріншісі қазіргі әлем бойы мұнай өңдеудің негізгісі
болып табылады. Мұнда жаңа технологиялық жүйелерді игеріп, жоғары активті
экологиялық таза термокаталитикалық пен гидрогендеу процестерін шығарып
дамыту керек.
Еінші бағыт – қазіргі шығарылатын моторлы отындарға экологиялық және
техникалық жағынан дұрыс құрастырылған талаптармеғн байланысты.
Моторлы отындар үнемдеуінің бір жолы – авто транспортты дизель
қозғалтқыштарына ауыстыру, сонда отындар шығыны 25-30% азаяды.
Автобензиннің өндірілуі жыл сайын үлкейіп 1985 ж. 640 млн. тжыл
болыпты . мұндағы негізгі тенденциясы – бензиндердің детонациялық
тұрақтылығын үздіксіз көтеруі.
Қазіргі кезде бұрынғы КСРО аумағында МЕСТ 20804-72 бойынша бензиннің
төрт маркалары шығарылады: А-72, А-76, АИ-93 пен АИ-98 және техникалық
шарттары бойынша Экстро маркасы.
Көптеген әлем елдерінде әдетте екі сорт бензиндері шығарылады:
регулярлы (октан саны зерттеушілік әдісімен есептегенде 85-96) және
премиалды (октан саны зерттеушілік әдісімен ≥ 97), және аздаған көлемінде
жоғары октанды Super (ОС=100 (З.Ә.)).
Жапонияда 98%, АҚШ-та 80% жалпы қолданылатын бензиндерден регулярлы
октан саны 90-91 болатын бензиндер болады. Батыс Еуропада 80%-тен жоғары
мөлшерде премиальді, октан саны 97-99 бензиндері қолданылады.
1987 ж. КСРО-дағы жалпы бензиннің ішіндегі әртүрлі әдістермен алынатын
бензиндер маркаларының үлесі:
А-72 (1,9)
А-76 (18,3)
АИ-93 (2,9)
АИ-98 және т.б. (0,1)
Мұнда жақшада этил қоспасыз шығарылатын бензиндердің үлесі.
Ең көп қолданылатын бензин маркасы біздің елімізде – А-76, алА-72
маркасы өндірістен шығарылады және АИ-93-тің көп шығарылатыны жобалауда.
Антидетонаторлар (ТЭС –тетраэтилқорғасын сұйығы) соңғы кезде жарамсыз
деп саналады. Оның зияны тек экологиялық токсикалығында ғана емес, сонымен
бірге қазіргі машиналарда асыл металдар құрамды газдарды соңына дейін
өртеуіш құралдар қолданылатын болса, сол асыл металл қорғасынмен улану
мүмкін. Соңғы кезде бензиндерге қосымша қондырмалар ретінде ТЭС-тің орнына
метил (МС), этил (ЭС) және үштік бутил спирті (ТБС) және метил үштік бутил
эфирі (МТБЭ), олардың октан саны жоғары, қайнау температуралары төмен
болғасын олар басқы фракциялардың октан санын көтереді. әсіресе МТБЭ
өндірілуі көп мөлшерде болып, тез дамып тұр. 1986 жылы (АҚШ пен Батыс
Еуропада 1,2 мен 1,1 млн тжыл), 1990 жылы – 1,55 пен 1,6 млн тжылына
дейін жеткен.
Дизель отыны. 1985 жылы дизель отындарының өндірілуі750 млн тжыл әлем
бойынша. Бұрынғы КСРО-да дизель отындарын өндіру әлем бойынша бірінші
орында болатын. Сапасына қарағанда біздің дизель отын маркалары шетелдің ең
жақсы маркаларына сәйкес келеді.
Еліміздегі дизель отындар негізінен тікелей айдалған фракциялары
алынады, оның жарты бөлігі гидротазаланады.
Екіншілік процестердің дистилляттары дизель отынына компонент ретінде
сирек кіреді, себебі оларды тағы гидротазалауға қаржы жұмсалады.
1985 жылы КСРО-дағы шығарылатын дизель отындардың құрамында: жазғы
маркасы - 89%, қысқы – 10,2% және арктикалық 0,8%. Осында ең көп
шығарылатын жазғы дизель отыны екені көрінеді. Қысқы және арктикалық дизель
отындарды цеолитті және карбамидті депарафинизация арқылы шығарады. Сонымен
бірге қысқы отынды алудың арзан әдісінің бірі – жазғы отынға проценттің жүз
бөлігі мөлшерінде еңгізілетін депрессатор қондырғыларын қолдану.
1.4. Процестің теориялық негізі
Мұнай өнімдерін карбамидпен парафинсіздендіру отын және аз тұтқырлы
майлар өндірудегі жаңа процесс қатарына жатады. Мұның нәтижесінде тек қана
төмен температурада қатушы отын немесе аз тұтқырлы май ғана алынып қоймай,
сонымен қатар жасанды май қышқылдары мен спирттер, (-олефиндер, жуғыш
заттар, белок-витамин концентраттарын, беттік-активті заттар (сульфонаттар,
сульфонолдар) және т.б. алу үшін пайдаланатын сұйық немесе жұмсақ
парафиндер алады. Карбамидпен парафинсіздендірудің жоғарыда қаралған басқа
парафинсіздендіру процестерінен принципиалды айырмашылығы бұл әдісте
шикізатты немесе оның ерітіндісін қатты көмірсутектерін бөлу үшін төмен
температураға дейін суыту қажет емес. 1940 ж. Бенген карбамидтің
(мочевинаның) нормалды құрылымы парафин көмірсутектерімен кешендер
түзетінін ашты, ал одан кейін карбамидтің аз тармақталған изопарафиндермен,
сақиналы көмірстуектермен, спирттермен, қышқылдармен, эфирлермен және басқа
қосылыстармен (егер олардың молекуласында тармақталмаған ұзан парафин
көмірсутектері болса) кешендер түзе алатындығы дәлелденді.
Карбамид NH2CONH2, рентген құрылыс талдауының нәтижесіне қарағанда,
тетрагоналды және гексагоналды кристалды модификациялар түрінде кездеседі.
Кешен түзілу процесінде карбамидтің кристалдық құрылымы тетрагоналды
түрінен гексагоналдыға ауысады. Бұл жағдайда кристалл ячейкасы алты
карбамид молекуласынан тұрады, олар спирал сияқты және бір-біріне 120(
бұрышпен бұрылып орналасады. Мұндай орналасу нәтижесінде карбамид
молекуласы аралығында басқа заттың молекуласы орналасатын кеңістік (канал)
түзіледі. Бұл каналдың диаметрі 4,9-6,0(А құрайды. Сондықтан карбамидпен
кешен қосылысын молекуланың көлденең кесегі канал диаметрінен аз қосылыстар
түзе алады. Мұнай фракцияларындағы парафиндердің көлденең кесігі
(3,8х4,2(А) карбамидтің гексогоналды ячейкасының өлшемінен аз. Сондықтан
олар каналға еніп, кешен түзеді.
Гексогональды құрылымды карбамид молекуласы, тетрагоналды сияқты бір-
бірімен бір молекуланың амин тобының сутегімен басқа молекулалардың оттегі
атомдарымен сутекті байланыстар түзеді. Сонымен қабат, карбамид пен н-
алкандар арасында Вандер-Ваальс күштері де орын алады.
Карбамидпен кешен түзу үшін заттың химиялық табиғатынан бұрын молекула
конфигурациясы мен оның өлшемі үлкен рөль атқарады. Карбамидпен кешен түзу
– физикалық құбылыс. Карбамидтің көмірсутектермен кешен түзілуінде химиялық
реакциялар сияқты тепе-теңдік орын алады. Сондықтан бұл процесс кері
реакциялар заңдарына бағынады және кешен түзілу жағдайының өзгеруі
жылдамдыққа, кешен түзілуші көмірсутектерді толық бөлуге әсер етеді.
mКарбамид + н-Алкан ( Кешен
мұнда m – кешен түзуші карбамид моль санының н-алкан моль санына
қатынасы. Карбамидтің н-алкандармен кешен түзу процесінің тепе-теңдік
константасы мынадай теңдікпен беріледі:
Мұнда а1, а2, а3 – тиісінше карбамидтің, н-алканның және кешеннің
активтілігі.
Температураның өсуімен кешен түзілу тепе-теңдік константасы кемиді
және соның нәтижесінде тепе-теңдік солға ығысады, яғни кешен түзілу процесі
қиындайды.
Кешен түзілу тепе-теңдік константтасы көмірсутектердің химиялық
құрылымына байланысты. К мәні н-алкандар үшін ең көп, сонымен қатар,
олардың массасының өсуімен тепе-теңдік константасы өседі. Н-алканның алкил
тізбегінің тармақталуы, сонымен қабат, оған сақина жалғасуы К мәнін
төмендетеді.
Карбамидтің н-парафиндермен кешендік қосылыстар түзілуі экзотермиялық
процесс. Кешен түзуге қабілетті жоғары молекулалы көмірсутектерді бөлу
карбамидтің мұнай фракциясымен жанасу уақытына байланысты.
Карбамидпен парафинсіздендіру процесінде ортаның тұтқырлығын
төмендетуші және масса алмасуды жақсартушы еріткіштер қолданады, бұл кешен
түзуші компоненттерді толығырақ бөлуді қамтамасыз етеді. Гоммогенді жүйе
түзу үшін еріткіш шикізатты да, карбамидті де ерітуі қажет. Карбамидті
парафинсіздендіру үшін, еріткіш есебінде изоктан, петролейн эфирі, бензин,
лигроин, бензол, хлорлы метилен, изопропанол және т.б. ұсынылады.
Карбамидті парафинсіздендіруді карбамидті кешен түзуді жақсартушы
активаторлардың қатысуымен жүргізеді. Активаторлар қатарына спирттер
(метанол, этанол, изопронанол), төмен молекулалы кетондар (ацетон,
метилэтилкетон), соңғысының бензолдағы ерітіндісі, хлороорганикалық
қосылыстар (хлорлы метилен, екіхлорэтан), су және т.б. жатады.
Активаторлар полярлы заттар болғандықтан, біріншіден, қатты және
сұйық көмірсутектердің молекула аралық тарту күшін әлсіретіп, спирал
тәрізді гексагоналды карбамид торының түзілуіне жағдай жасалады; екіншіден,
карбамид кристалдарында немесе шикізаттың көмірсутегі емес компоненттерінің
кешенінде, олардың кешен түзуге ингибиторлық қабілеті бар заттары
болғандықтан (шайырлы заттар, күкірт және оттекті көмірсутектері және
т.б.), адсорбцияға кедергі жасайды. Одан бөлек, активаторлар кешен түзуге
қатысушы компоненттердің ең болмаса біреуінің ерігіштігін көтереді. Полярля
еріткіштер (кейбір спирттер, кетондар және хлорорганикалық қосылыстар)
карбамидті парафинсіздендіру жағдайында бірден еріткіш және активатор
функцияларын атқарады. Мысалы, Долин мұнайының фракцияларын карбамидті
парафинсіздендіруде метил-этилкетонды және хлорлы метиленді пайдалану бұл
фракциялардың қату температурасын едәуір (-53(-62(С дейін) төмендетеді.
Карбамидті парафинсіздендірудің карбамидтің агрегаттық қалпына,
еріткіштің және активатордың табиғатына, реактор блогының түріне, кешенді
бөлу және ыдыратуға байланысты өндірістік және жартылай өндірістік
қондырғылардың әр түрлі түрлері жасалып ендірілген.
Мұнай шикізатын карбамидпен парафинсіздендіруден алынған өнімдердің
шығымы және сапасы кешен түзілу жағдайына байланысты: (еріткіш пен
активатор табиғатына және шығынына, карбамидтің агрегаттық қалпы мен
шығынына қоспа компоненттерінің температурасы, жанасу уақыты және
жиілігіне). Процестің, шикізаттың сапасына және алынатын өнімдер сапасына
қойылатын талаптарға байланысты, жағдайы шамамен мынадай:
Шикізаттың карбамидке қатынасы (масс.) 10,7(13
Шығын, % (масс.) шикізатқа
активатордың
1-25
кешенді жууға еріткіштің
100-200
Жанасу уақыты, мин.
30-60
Температура, (С
кешен түзілу
25-40
кешен бұзу
70-85
Процестің белсенділігі. Сұйық фазалар өзара әрекеттескенде реакцияның
тиімді жылдамдығы және тепе-теңдігіне қол жеткізіледі. Карбамидті сұйық
фазаға әкелу үшін процес көбіне ерітінділермен жүргізіледі. Кейде бұл
ерітінділер процестің өзінің активаторлары болып табалады. Мысалы, егер
бөлме температурасында сұйық C12H34 алып, оған карбамидтің қаныққан су
ерітіндісін қоса отырып, араластырса, онда реакция өте әлсіз жүреді. Осы
қоспаға 5-10% метилді спиртті қосу кешентүзеудің қарқынды реакциясын
туғызады. Метилді спиртпен қосылғанда сұйық парафинді көмірсутектер
(ерітілген немесе балқыған) мен қатты түйіршекті карбамидтің реакциясы
қарқынды жүреді. Процестің осындай активаторлары қатарына спирттер,
кетондар, ал қатты карбамидпен реакцияда – су жатады.
Температура. Температура көтерілген сайын кешеннің тұрақтылығы кемиді.
Сондықтан карбамидті парафинсіздендіру процесін, әсіресе төмен молекулалы
парафинді көмірсутектермен жүргізгенде барынша мүмкін болатын төмен
температурада жүргізу қажет. Өте ұзын алкильді тізбекте және төмен
температурада көбіне кешентүзеуден гөрі, кристалдану жүреді. Сондықтан
жоғары молекулалы парафинді көмірсутектермен кешентүзеуде кристалдану
болмайтындай жағдай таңдауды талап етеді. Бұл процестің температурасын
көтеру немесе парафинді көмірсутектерді түгелдей ерітіндіге айналдыратын
ерітінді (әдетте бензиннің жеңіл фракциялары) қолданумен қол жеткізіледі.
Әдетте дизельді отын үшін карбамидті парафинсіздендіру процесі 20-35, ал
майлар үшін 30-40(С жүргізіледі.
Еріткіштер. Карбамид үшін еріткіштер ретінде көбіне су, метилді немесе
изопропильді спирт қолданылады. Карбамидтің концентрациясы су немесе
спиртпен ерітіндіде карбамид басым болатындай болуы керек, яғни ерітінді
барлық уақытта қаныққан болуы керек. Карбамид ерітіндісін қанықтыруды
процес жүретін температурадан гөрі жоғары температурада жүргізеді.
Жабысқақтығын азайту және салмақалмасуын жақсарту үшін бірқатар
жағдайларда бастапқы шикізатты Еріткіштермен араластыру қажет болады.
Еріткіштер бензинді фракциялар, метилэтилкетон, дихлорметан CН2СІ2 және
басқалар. болуы мүмкін. Кетондар мен дихлорметан қолданғанда барынша жақсы
нәтижелер алынады.
Қатты көмірсутектер қоспасын өңдегенде бірінші кезекте карбамидпен
барынша ауыр парафинді нормалды құрылымды көмірсутектер кешен түзейді,
содан кейін жеңіл парафинді көмірсутектер және соңғы кезекте – басқа
көмірсутектер кешен түзейді. Араластыру қарқынды болған сайын реакция
жылдамырақ аяқталады. Әдетте қарқынды араластыру жағдайында кешен түзу
процесі 30-50 мин. аяқталады.
Басқа факторлар. Бастапқы дистилляттағы шайырдың концентрациясы артқан
сайын кристалды кешендердегі шайырлы заттардың адсорбциясына байланысты
кешен түзудің индукциялық кезеңі ұзарады. Сондықтан бұндай дистилляттарды
карбамидті парафинсіздендірудің алдында оларды шайыр мен механикалық
қоспалардан тазартқан жақсы.
Мұнай фракцияларының қайнау температурасы артқан сайын оларда қатты
нефтендер мен ұзын тізбекті ароматты көмірсутектердің, сонымен қатар
изоқұрылымды парафинді көмірсутектердің құрамы көбейеді. Осының нәтижесінде
карбамидті парафинсіздендіру тереңдігі, әсіресе майлы фракцияларда азаяды.
Карбамидті парафинсіздендіру процесін жүргізетін екі типті қондырғылар
кең тараған: І – карбамидтің спиртті-сулы ерітіндісін (изопропильді спирт)
қолданумен; ІІ – 1,5-2% метилді спирт қосу және қатты кристалды карбамидті
қолдану.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
Дизель отынын карбамидтің спирттік ерітіндісімен парафинсіздендіру
Парафинсіздендірілетін дизель отыны шикізат сорабымен 17 тоңазытқыш
16 арқылы реакторға 1 беріледі. Алдын ала шикізат сорабымен 22
сыйымдылыққа 23 берілетін карбамидтің спирттік ерітіндісімен
араластырылады. Дизель отынын карбамидтің спирттік ерітіндісімен қарқынды
араластыру және қоспаны салқындату үшін реакцияны 1,2 және 3 реакторларында
үш кезеңмен кезекті түрде жүргізеді, және өнімнің бөлігі тоңазытқыш арқылы
айналады.
3 реакторынан карбамидті кешен және парафинсіздендірілген дизель
отыны тұндырғышқа 4 түседі, онда екі қабатқа бөлінеді: жоғарғы –
парафинсіздендірілген дизель отыны және төменгі – карбамидтің спирттік
ерітіндісі мен кристалды кешен қоспасы. Парафинсіздендірілген дизель отыны
сораппен 5 қондырғыға әкетіледі. Карбамидтің ерітіндісі мен кристалды кешен
дизельдік отын қалдықтарын жою үшін лигроинмен үш реттік (схемада бір
деңгейлік шаю көрсетілген) шаюға жіберіледі. Карбамидтік ерітінді
тұндырғыштың 4 астынан ағызғышқа 7 түседі, онда ол сораптан 15 келетін
лигроинмен байланысады. Тұндырғышта 8 қоспа шығарылған дизельді отынмен
бензин қабатына және шайылған кристалды кешен мен карбамидті ерітіндіге
бөлінеді. Карбамидті ерітінді сораппен 25 бумен жылытқышқа 25 жіберіледі.
Бұнда кешен бұзылады. Сұйық парафин және карбамид еркін түрде бөлінеді.
Сөйтіп, карбамидтің спирттік ерітіндісі қайта құрылады.
Сұйық парафинді карбамидті ерітіндіден тұндыру жылытылатын
сыйымдылықта 23 жүргізіледі. Жоғарғы сыйымдылықтағы 23 сұйық парафиндер
сыйымдылыққа 26 түседі, ал карбамидтің спирттік ерітіндісі шикізатпен
араласу үшін қайта қайтарылады. Сыйымдылықтағы 8 лигроин сораппен 9 жылу
алмастырғыш 11 арқылы колоннаға 12 беріледі, онда ол дизель отынынан
қуылады. Қуылған лигроин тағы да кешенді шаю үшін қолданылады, ал дизель
отыны қондырғыға жіберіледі және жазғы дизель отынына қосымша ретінде
қолданылуы мүмкін. Технологиялық процестің негізгі параметрлері:
Кешен түзу температурасы, (С 20-30
24 кейінгі температура, (С 75
1, 2, 3 байланыс уақыты, мин 30-50
Ерітінді:шикізат салмақтық қатынасы 4,2:1
Ерітіндідегі карбамид құрамы, % 38-43
Изопропилді спирт концентрациясы, % 62-68
Процессті табысты жүргізу температураны мұқият реттеуге байланысты,
сонымен қатар карбамид, шикізат, активаторлар мен ерітінділердің
қатынасының ерекшелігіне де тығыз байланысты. Сондықтан шикізат, карбамид
және аралық ерітінділердің сапасын кезеңдік лабораториялық бақылаудан
өткізуге көп көңіл бөлінеді.
Кесте 1.5- Парафинсіздендіру процесінің жүру жағдайлары
Процесті жүргізу жағдайы І типті ІІ типті қондырғы
қондырғы
Температура, (С 20-30 20-25
кешеннің түзілуі (майлы дистилляттар үшін 30-40)
кешеннің бұзылуы 75 75-80
Реактордағы байланыс уақыты, мин 30-50 30
Ерітінді мен шикізаттың қатысы 4,2:1 4:1
(салмағы бойынша)
Ерітіндідегі карбамид құрамы, % 38-43 38-40
Спирт концентрациясы, %:
изопропилді 62-68 -
метилді - 1,5-2
Процесс жүрісінің негізгі бұзылуына тоңазытқыштар құбырының бітелуі,
сонымен қатар кешенөткізгіштердің кристалды кешенмен бітеліп қалуы жатады,
себебі кешен металға жоғары адгезиялы (жабысқақ). Тоңазытқыштар құбырлары
ыссы сумен жуылады, кешен өткізгіштер фторопластпен қапталады.
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
Керосин фракциясын парафинсіздендіру қондырғысын сипаттайтын негізгі
көрсеткіштер – температура мен қысым. Жұмыс орталардың шығындалуы және
алынатын өнімдердің сапасы.
Осы параметрлерді өлшеп тұру үшін әртүрлі бақылау - өлшеу приборлары
қолданылады. Оарды өз орнына қондырып сол жердегі параметрлерді анықтайды .
Көбінесе оларды бақылау мақсатында қолданады.
Технологиялық процесті орталықта басқару үшін анықталатын
параметрлердің мәліметтерін технологиялық объектінің әртүрлі нүктелерінен
бір бір информация жинақтаушы пунктына – КИП и А щитіне әкеледі. Оны әдетте
операторлар бөлімиінде орналастырады. өлшемдерді тасымалдау жүйесі былай
болады:
Скір. 1 Сшығ. 1 Скір. 2
Сшығ. 2
байланыс каналы
Сызба 1.1 – Технологиялық процесті басқару
Алғашқы айналдырғыш (датчик 1) өлшенетін ортамен тіке байланысқан,
өлшенетін парметрді қабылдап оны Скір. сигналға айнлдырып оны айналдырғыш 2-
ге береді. 2 айналдырғыш кіретін сигналды тасымалдауға тиімді сигнал Сшығ.
1 –ге айналдырады. Әрі қарай сигнал қабылдағыш 3 қабылданған сигналды Сшығ.
2 сигналға айналдырып тұрады. Сол Сшығ. 2 сигналы екіншілік 4 приборына
тиеді. Осы прибор сигналды өлшейтін параметрдің көрсеткішіне айналдырады
(шкалада өлшемдер көрінеді). Мұнай газ өңдеу зауыттарында датчиктен
екіншілік приборға сигналды тасымалдау үшін электр немес пневматикалық
байланыс каналдарын қолданады.
Пневматикалық каналды жарылыс қауіпті жағдайда қолданады. Мұнда жұмыс
дене ретінде – ауа болады. әр зауытта КИП басқару жүйесінде ауа дайындау
станциялары болады, мұнда сығылған және кептірілгент газды қажетті жерге
жіберіп тұрады.
Қысым мен вакуумды ортаны өлшеу. Қысым өлшейтін приборлардың келесі
түрлері болады: абсолютті қысымның монометрлері, вакуум монометрлер,
моновакуумметрлер, дифференциалды монометрлері (қысым ауытқуын өлшейді),
барометрлер (атмосфера қысымын өлшеп тұрады).
Жұмыс әдісіне қарағанда манометрлер деформациялық, электр және
радиоактивті болады. Ең көп таралғандары: деформациялық монометрлер,
вакуумметрлер (құбырлы-серіппелі, мембраналы, сильфонды)№ мұнда сезгіш
элемент болып құбырлы серіппе, мембрана немесе сильфон қолданылады.олар
орта қысымы әсерінен деформацияланады (майысады). Сезгіш элементтің ауысуы
механикалық жабдық арқылы көрсеткіш жабдығына (стрелка-бағдарша) немесе
жазу құралына беріледі.
Температураны өлшеу. Температураны өлшеу үшін кеңіту термометрі,
монометрлі термометрі, электр термометрі, термоэлектрлі термометрлері,
сәулелік пирометрі пайдаланылады.
Кеңіту термометрлердің жұмыс істеу принципі – сұйықтың шыны
резервуарларда жылуы әсерінен кеңуіне, қатты денелердің өлшемдерінің
өзгеруіне, екі металдардан ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Дүние жүзінде дизель отынын өндіру 1985 ж. шамамен 750 млн.тж құрады.
Дизель отындарын өндіру көлемі бойынша бұрынғы КСРО дүние жүзінде
бірінші орында. Сапасы жөнінен біздің елдің дизель отындары ең жақсы шет ел
үлгісіне сәйкес келеді.
Бірақ дизель отынының автокөлікке пайдалануда сыбағалы шығыны біздің
елде АҚШ-қа қарағанда да 2 есе, ал Францияға қарағанда 3 есе жоғары
екендігін айту қажет, бұл оны пайдаланушылардың өте тиімсіз жұмсайтынын
көрсетеді.
Отандық дизель отынының негізін тура айдалған дистилляттар құрайды, әрі
олардың жарымына жуық бөлігі гидротазаланған фракциялар үлесіне келеді.
Екінші өңдеу дистилляттары аз мөлшерде пайдаланылады. Күкірті аз отын
сорттарын күкірт мөлшері 0,2% (мас.) кем өндірудің олардың қорының
жоғарылауымен және терең гидротазалауда көп энергия кетуімен болатынын айта
кету қажет. Гидротазалау кезінде, көмірсутексіз гетероатомды қосылыстармен
бірге, мұнай құрамындағы тотықтыруға, коррозияға қарсы әрекет көрсететін,
яғни, шыдамды табиғи қосылыстар және басқа присадкалар отыннан бөлініп
кетеді. Сондықтан гидротазаланған дизель отындарының тауарлы түрлерін
өндіруде көп ассортиментті және көп мөлшерде жасанды присадкаларды
пайдаланудың қажеттігі туындайды.
АҚШ-та 1993 жылғы дизель отынындағы күкірт мөлшеріне қатаң шек
қойылған, ол қазір қолданылып келе жатқан 0,25% орнына 0,05% болуы керек.
АҚШ-тың қоршаған ортаны қорғау жөніндегі агенствасында олардың құрамында
ароматикалық көмірсутектерді де кеміту (10-34% дейін) мәселесі талқылануда.
Жаңа экологиялық норманы енгізу технологияны одан әрі күрделендіреді және
дизель отынын өндірудің өзіндік құнын тиісінше өсіреді. Бұрынғы КСРО-да
дизель отындарының кейбір маркаларын өндіру құрылымы 1985 ж. мынадай (%)
болды: жазғы – 89, қысқы – 10,2 және арктикалы – 0,8.
Осы мәндерден көрінгендей, ең көп қолданатыны жаздық сортты отын.
Қысқы және арктикалы сорттар жалпы дизель қорында бар болғаны 11% құрайды,
бұл күнге өсіп келе жатқан төмен температурада қататын жоғары темппен
игеріліп келе жатқан Сібірдің, Алыс Шығыстың және Қиыр теріскейдің табиғи
байлығын игеруге қажетті отынға деген сұраныстың тек жарымын ғана
қанағаттандырады. Қазір төмен температурада қататын дизель отындарын алудың
негізгі тәсілі олардың фракциялық құрамын, соңғы қайнау температурасын 300-
320(С дейін төмендету арқылы (жазғы сортқа 360(С орнына) жеңілдету, бұл
олардың қорының едәуір шектелуімен байланысты. Азғана мөлшерде мұндай
отындар цеолит және карбамидпен парафиннен айыру арқылы алынуда. Цеолитпен
парафиннен айырудан алынған денормализаттардың төменгі температуралық
қасиеті жақсы (қату температурасы - 45(-50(С, лайлану температурасы - 35(-
50(С), сондықтан олар негізінен қысқы және арктикалық отын есебінде
пайдалануда.
Карбамидті тәсілмен парафиннен айырғанда жоғары балқушы парафиндер
толық бөлінбейді, сондықтан бұл процестің денормализаты, қату температурасы
-35(С-тан да төменде болсадағы, лайлану температурасы керекті -25 немесе
-35(С орнына бар болғаны -11(С-ақ көрсетеді. Денормализатты жазғы дизель
отынын дайындауға қолданудың тиімсіз екенін айта кету керек. Бұның себебі
Парекс қондырғыларының орналасу географиясына байланысты және отынның
қыстық сорттарын өндіруге қажетті одан әрі пайдаланатын денормализаттарды
сақтауға қажетті резервуарлардың жоқтығынан. Қысқы және арктикалық сортты
дизель отындарына және сонымен бірге, сұйық парафинге деген қажеттікті өтеу
үшін – мұнайхимия және микробиологиялық синтезге өте қажетті шикізат
болатын – 80-ші жылдары біздің елде жедел қарқынмен, әсіресе Парекс
типтес парафиннен айыру қондырғылары салына бастады. Бірақ кейіннен дүние
жүзінің барлық елдерінде, соның ішінде КСРО-да, мұнайдан алынған сұйық
парафиндерді белок-витамин концентранттарын (БВК) өндіруге пайдалануды
тоқтату туралы заңдық актілер қабылдануына байланысты және қондырғыларды
өсімдік шикізатына ауыстыруға байланысты, Парекс типтес парафиннен
адсорбция әдісімен айыру процестерінің одан әрі қарқынының өсуі едәуір
төмендеді.
Төмен температурада қататын мотор отындарын (майларды да) алу
проблемасын, МӨЗ жүйесіне жаңа тиімді және өте универсалды процесті – мұнай
фракцияларын каталитикалық гидродепарафинизациялауды (КГД) қосу арқылы
шешуге болады. КГД процестері соңғы жылдары шет елдерде төмен температурада
қататын реактив және дизель отындарын, майлаушы майлар және каталитикалық
риформинг процесімен (селектоформинг) бірге – жоғары октанды бензиндер алу
үшін, көп қолдануда. КГД алдына қойылған мақсатына байланысты шикізат
есебінде тура айдаудан алынған бензин, керосин – газойл немесе май
фракцияларын пайдалануға болады. КГД процесі мұнай фракцияларынан н-алкан
көмірсутектерін, кейбір тар кеуекті цеолиттер (эриониттің, мордениттің, SZM-
5 және т.б.) негізінде алынған металл цеолит катализаторының қатысуымен
талғамды гидрокрекингпен бөлуге негізделген. Олардың талғамдық әсері ерекше
кеуектік құрылымға байланысты: кіруші тесік арқылы еніп актив орталарымен
(қос функциялы қасиетті) тек қана белгілі мөлшерлі н-алкан көмірсутектері
жанаса алады. КГД процесін жүргізу нәтижесінде (газойлды
гидрокүкіртсіздендіру процестерінің режимдеріне ұқсас жағдайда)
денормализаттардың шығымы 70-90% болғанда қатуы мен лайлану температурасы
төмендейді және сүзілуі, сонымен қабат, жоғары октанды бензиндер түзілуі
жақсарады. КГД процесі құрамында н-алкандар мөлшері көп емес (10%-тен кем)
шикізатты асылдандыруда өте тиімді, ал мұндай шикізатты әдеттегідей
процестермен парафиннен айыруды экономикалық және технологиялық себептермен
жүргізу тиімсіз. КГД процесін пайдалану қысқы және арктикалық дизель
отындарының сорттарын өндіру шикізат қорын кеңейтуге мүмкіндік береді.
Дизель отынының қысқы түрін алудың ең арзан тәсілі болып шет елде
жазғы отынға депрессаторлық присадка қосу (жүздік пайыздық мөлшерде) болып
саналады. Бірақ присадкалардың көбісі отынның қату температурасын тиімді
төмендете келіп, іс жүзінде оның лайлану температурасына әсер етпейді, бұл
оның көп дәрежеде қолдану шеңберін шектейді. Мұндай отынды қысқы кездегі
ауаның температурасы -15(С төмен емес аудандарда пайдалануы мүмкін. Мұндай
ауа-райы Батыс Еуропа, Прибалтика, Белоруссия, Молдавия және Украина
жағдайына сәйкес келеді. Бірақ біздің елде өзіміздің депрессорлы присадканы
өндіру әлі күнге дейін жолға қойылмаған.
Дизель отындарының қорын одан әрі көбейту олардың фракциялық құрамын
кеңейту және екінші процестердің дистилляттарын пайдалану арқылы мүмкін.
Мысалы, соңғы қайнау температурасын 25(-30(С көбейтумен жазғы отын қорын 3-
4% оның жалпы өндірілуіне есептегенде, көбейтуге болады. Ондай температура
соңғы қайнау температурасы шамамен t90% =360(С сәйкес келеді. Қазір елдің
көптеген МӨЗ жаңа техникалық жағдай (ТЖ) бойынша көп мөлшерде ауыр
фракциялық құрамдағы жазғы дизель отынын (қату температурасы (С) шығара
бастады және алшақ фракциялық құрамдағы (tбқ =60-80(С, t90% =360(С) дизель
отынын, іс жүзінде бензин мен дизель фракцияларының қоспасы болып
саналатын, өндіру алға қойылған мақсат болып саналады. Осындай отындарды
кейбір газоконденсаттардан ала бастады және елдің терістік және терістік-
шығыс аудандарында, бұл жерлерге стандартты дизель отынын жеткізу қиын
болғандықтан, пайдалана бастады.
Дизель отындарын өндіруді олардың құрамында екінші кезекте алынған
газойлдерді (каталитикалық крекинг және кокстеудің) пайдалану арқылы бұл
отынның химиялық тұрақтылығын төмендетсе де, көбейтуге болады. Шет елдерде
жалған сұйылушы қабат каталитикалық крекингтің жеңіл газойлі көп
қолданылады. Мысалы, АҚШ-та осындай газойлдің үлесі дизель отынының
құрамында едәуір көп. Сондықтан онда ароматикалық көмірсутектерінің мөлшері
өсті, ал цетан саны орташа дизель фондында Батыс Еуропа және бұрынғы КСРО-
дағы 45(50 қарағанда 40-42 дейін төмендеді.
Дизель отынының қорын кеңейту, мазут құрамында қалып қойған немесе
қазан отынының керекті тұтқырлығын төмендетуде сұйылтқыш есебінде
қолданатын көп газойл фракцияларын босату арқылы мүмкіншілігі бар. Қазан
отынын өндірудің көлемінің азаюымен және висбрекинг қуатының немесе мұнай
қалдықтарын терең өңдейтін басқа процестердің көбеюмен газойл
фракцияларының мөлшері үздіксіз өседі, бұл дизель отынының қорын қосымша
кеңейтеді.
1. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
Парафинсіздендіру деп мұнай фракцияларын салқындатқанда мұнай
фракцияларынан кристалл түрінде шығатын ауыр көмірсутектердің бөліну
процесін айтамыз. Топтық құрамы бойынша бұлар жоғары молекулярлы алкандар
(парафиндер), сонымен бірге циклоалкандар, ареналар және ұзын жанамалы
нормалды және аз тармақталған құрылымды алифатикалық радикалы бар
циклоалканды-арендер болуы мүмкін.
Парафинді мұнайдың дизельдік фракциялары біршама нормалды құрылымды
алкандар құрайды, соның арқасында салыстырмалы жоғары қату температурасына
(-10(-11(С) ие. Бұндай фракциялардан қату температурасы -45(С болатын қысқы
дизел отыны мен қату температурасы -60(С болатын арктикалық дизель отынын
алу үшін бұл фракциялар парафинсіздендіріледі.
Дизель отынынан шыққан жеңіл ерігіш алкандар мұнай өңдеудің ең бағалы
өнімі болып табылады, әрі қарай ол микробиологиялық әдіспен белоктық-
витаминдік концентраттар өндіру үшін қолданылады.
Дизель отынын алкандардан бөлу әдістерінің бірі карбамидті
парафинсіздендіру болып табылады.
Карбамид (NH2)2 CO суда және төмен спирттерде жеңіл еритін, еру
температурасы 132,5(С, гигроскопикалық, ақ кристалды зат. Сумен ысытқанда
қышқылды ортада карбамид көміртек диоксиді мен аммиакқа бөлінеді. Карбамид
молекуласында көміртек атомы алтыдан кем емес болатын нормалды құрылымды
алкандармен кристалды кешен құруға қабілетті болады. Молекула құрылымында
ұзын тармақталмаған алифатикалық радикалдар бар гибрид құрылымды
көмірсутектер де карбамидті кешен түзейді. Көмірсутектердің кешентүзеу
қабілеті және алынған кешеннің мықтылығы алифатикалық көмірсутектердің
тармақталмаған тізбегі ұзындығының көбеюімен бірге арта түседі. Кешеннің
қалыптасуы жылудың шығуымен ілеседі, олардың көлемі көмірсутектердің
молекулярлық салмағының көбеюімен бірге арта түседі.
Кешен мына схема бойынша түзіледі:
Алкан + Карбамид ( Кешен
Әрбір көмірсутек үшін жоғарғы температуралық шек болады, одан жоғарыға
көтерілгенде карбамидпен түзелген кешен бұзылады. Сондықтан алкандарды
толық бөлу үшін кешен түзу процесін төмен температурада жүргізген дұрыс.
Кешентүзеудің толықтығы дизель отыны мен карбамидтің жақсы байланысуына
тәуелді. Жабысқақтықты төмендету және байланысты жақсарту үшін карбамидті
де және нормальды алкандарды да жақсы ерітетін еріткіштер қолданылады.
Көбіне изопропилді және изобутильді спирттер қолданылады. Еріткіштердің
теріс әсері – кешеннің ішінара бұзылуы, ол карбамидтің шығындалуын
көбейтеді.
Кешентүзеудің қарқындылығына күшті әсер ететін зат активаторлар:
метилді спирт, ацетон және басқалар. Активаторлар құрамында міндетті түрде
судың бөліктері болуы керек. Активаторлардың көп болуы тепе-теңдікті солға
ығыстырып, кешен түзуді нашарлатады. Активатор және оның мөлшерін тәжірибе
жолымен анықтайды.
Алкандарды шығару тереңдігі шикізат пен карбамид ерітіндісінің байланыс
ұзақтығына да тәуелді. Қайнау температурасын жоғарлату және мұнай
фракциясының жабысқақтығына байланысты байланыс уақыты көбейеді. Дизель
отыны үшін қарқынды араластыру жағдайында кешентүзеу процесі шамамен 30-40
мин. аяқталады. Процестің табысты жүргізілуінің қажетті шарты қолданылатын
карбамидтің тазалығы болып табылады. Техникалық карбамидте кездесетін
азғантай қоспалардың өзі оны жарамсыз етеді.
Қазіргі уақытта дизель отынын карбамидпен парафинсіздендіру үшін
бірнеше технологиялық схемалар қолданылады, мысалы кристалды карбамидпен
парафинсіздендіру және карбамидтің спиртті ерітіндісінде парафинсіздендіру.
Процестің негізгі кезеңдері – карбамидті кешен түзеу, оны бөлу, шаю және
құрылымын бұзу.
Карбамидпен парафинсіздендіру процесі кезеңді және үздіксіз төрт
деңгейде жүргізіледі: 1) мұнай фракциясының немесе оның ерітіндісінің
кристалды карбамидпен немесе оның қаныққан ерітіндісімен байланысы
нәтижесінде кешен түзеледі; 2) сұйықтан түзілген кешеннің (қатты фазасы)
бөлінуі және оны бензин немесе басқа ерітіндімен шаю; ажырату тұндыру, сүзу
немесе шайқау арқылы жүргізіледі; 3) кешеннің карбамид және көмірсутектерге
ажырауы; 4) карбамид пен ерітінділердің қайта бұзылуы, парафинсізденген
өнімнің ерітіндіден бөлектенуі.
Карбамид пен дизель отынының тығыз байланысын талап ететін кешен түзеу,
араластырғышта немесе сораптар көмегімен күштеп араластырылатын құбырлы
реакторларда жүргізіледі. Бұнда реагидацияланатын қоспа сумен
салқындатылады. Қайнауы төмен ерітінділерді қолдану, мысалы хлорлы
метиленді (қайнау температурасы 41%) немесе бутанмен изобутилді спирт
қоспасын қолдану ерітіндінің кейбір бөлігінің булану есебінен жылуды
реактордан шығаруға мүмкіндік береді.
Нәтижесінде бастапқы шикізаттан қату температурасы барынша төмен
парафинсізденген өнім және негізінен нормалды құрылымды парафинді
көмірсутектерден құрылған парафиндер (экстракт) алынады. Қайта бөлінген
карбамид пен ерітінділер жүйеге қайта оралады. Кешенді шаю нәтижесінде
алынған өнімді аралық өнім (мысалы, дизельді фракцияны тазалауда жазғы
дизель отыны) ретінде қолданады немесе жүйеге рисайкл ретінде қайтарылады.
Парафинсізденген өнімнен кешеннің бөлектенуі тұндырумен, сүзуімен,
айналдырумен жүзеге асырылады.
Ақ қаймақ тәріздес өнім түріндегі шикізат-кешен дизель отынының
біршама бөлігін алып кетеді. Кешеннің бұзылуында бұл отын парафинге түседі
және оны әрі қарай пайдалануға жарамсыз етеді. Сондықтан шикізат-кешенін
лигроинмен (қайнау шегі 180-220(С) шаю кезеңі енгізіледі. Шаю әдетте екі
немесе үш кезеңмен жүргізіледі, шикізатқа шаққанда шығатын лигроин шығыны
40-тан 140% құрайды.
Шайылған кешеннің құрылымын бұзу оны 70-75(С-қа қыздыру арқылы
жүргізіледі. Еркін карбамид су ортасында еріп кетеді, ал парафин қалып
қояды.
Карбамидтің кешендік қосылыстары түзілу кезінде жылу бөлінеді. Кешеннің
түзілу жылуы және оның тұрақтылығы оның молекулярлық салмағы өскен сайын
арта түседі.
Егер шикізат мұнайдың бірінші айналымынан шыққан дизель фракциясы
болса, карбамидті парафинсіздендіру екі мақсатты – қысқы және арктикалық
дизель отыны ресурстарын арттыруға және сонымен бірге, біруақытта
тазаланғаннан кейін мұнай химиясы немесе микробиологияда (синтетикалық
белок алу үшін) шикізат ретінде қолданылатын парафин алуға мүмкіндік
береді.
Процесс шарттарын сәйкес таңдауда карбамид көмегімен мұнай
фракцияларынан олардың қайнау температураларының шегіне тәуелсіз нормальды
құрылымды парафинді көмірсутектер бөліп шығаруға болады. Өндірісте бұл
процесті келесі заттар алу үшін қолданады: а) қату температурасы төмен
өнімдер алу (керосин, дизель отыны және майлы дистилляттар; б) нормальды
құрылымды таза парафинді көмірсутектер; в) олардан төмен октанды нормальды
құрылымды парафинді көмірсутектерді ажырату жолымен жоғары октанды бензин
алу.
Қазіргі уақытта әлі бұл процесті мұнайөңдеуші және мұнайхимиялық
өндірісте қолданудың барлық қуатты мүмкіндіктері анықталған жоқ. Мысалы,
бұл процестің сұрыпталған ерітінділермен парафинсіздендірумен үйлесімі
мүмкін болады, бұл терең парафинсіздендіру қондырғыларын қолданудан гөрі
экономикалық тиімдірек болады.
Парафинсіздендірілген өнімнің шығуы барынша жеңіл фракциялар үшін
шикізаттағы парафиннің құрамына тәуелді болады. Барынша ауыр фракцияларда
парафиннің шығуы олардың шикізаттағы құрамынан асады. Бұл кешенде басқа да
көмірсутектердің болуымен түсіндіріледі.
Парафинсіздендірілген фракцияның қату температурасы шикізатпен
салыстырғанда 33-45(С төмендейді. Кейбір жағдайларда бұл төмендеу басқаша
болуы мүмкін. Әдетте бұл жоғарыпарафинді мұнайларды өңдегенде байқалады.
Шикізаттың фракциялық құрамы ауыр болған сайын (дизельді фракцияларды
тазалауда 6-12(С-тен майлы фракцияларды тазалғанда 35-50(С-ке дейін)
парафиннің еру температурасы да жоғары болады.
Карбамидті парафинсіздендірумен алынған дизель отынының цетандық саны
шикізаттың цетандық санынан 3-6 пунктке азырақ болады, ол ондағы парафиннің
алынғанымен түсіндіріледі.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың сипаттамасы
Жыланқабақ – Каспий маңы ойысының оңтүстік-шығыс ернеуі маңындағы
мұнай кенорны. Атырау облысында, Мұқыр станциясының оңтүстігінде 35 км
жерде орналасқан. Құрылым 1960ж. дайындалды. Кенорын 1980ж іздестіру
бұрғылауы кезінде ашылды, барлау 1981 ж аяқталды. Кенорын үшқанатты
тұзкүмбезді құрылымынан орын алған. Ортаңғы юрада екі мұнайлы горизонт
бөлінген. Олар 203-610 м тереңдіктерді. Жатындардың биіктігі 3-94м. Су –
мұнай жапсары – 166-580 м абсолют белгілерді. Жатындар қойнауқаттық
тектоникалық тұрғыдан қалқаланған. Горизонттер терригендік таужыныстардан
құралағн жинауыштары кеуекті. Мұнайға қаныққан қалыңдығы 3-29 м.
Жинауыштардың ашық кеуектілігі 27-30,5%. Мұнайға қанығу коэффициенттері
0,55-0,72. Бастапқы қойнауқаттық қысым 1,3-15,5МПа, температурасы 23-28%С.
Кесте 1.1 - Мұнайдағы фракцияның потенциялық құрамы
Қайнау температурасы, Шығардағы мұнай,%
0 С
Фракция Сомасы
Б.қ.-62 3,25 3,25
62-95 7,6 10,85
95-122 10,6 21,46
122-150 7,4 28,86
150-200 11,90 40,75
200-280 13,45 54,20
280-350 8,75 62,95
350-400 10,0 72,95
400-450 9,02 81,97
450-тен жоғары 18,03 100
Мұнай тығыздығы 918-920 кгм3 .Мұнайда 0,09-0,9% күкірт, 0,56%
парафин бар. Хлоркальций типті судың минералдығы 232гл.
Бұл шағын кенорын 2001 жылдан бастап оның сынама игерімі басталды.
Шикізат сапасы. Карбамидпен парафинсіздендіру процесінің тиімділігі
шикізаттың фракциялық құрамына байланысты. Фракцияның қайнау температурасын
көтергеннен қатты көмірсутектердің карбамидпен бөліну дәрежесі төмендейді,
бұл олардың химиялық құрамының өзгеруімен түсіндіріледі.
Кесте 1.2 - Май фракцияларын парафинсіздендіру мәліметтері
Мәліметтері Фракция, (С
300-400 380-420 420-500
Қатаю температурасы, (С
рафинаттың +12 +32 +39
парафинсізденген майдың -49 -21 +2
Температура, (С 61 53 37
Тұтқырлық 50(С, мм2с 7,6 41,2
22,6
Төмен температурада қайнайтын май фракцияларында (300-400(С)
нормалды құрылымды парафиндер көбірек жиналады, ал аз мөлшердегі қатты
нафтендер молекуласындағы қабырға тізбектері тармақталмаған болып келеді.
Мұндай көмірсутектер карбамидпен кешенді жеңіл түзеді, олардың
парафинсізденуші шикізаттан бөлінуінің нәтижесінде шыққан майдың қату
температурасы төмен болады. Шикізаттың соңғы қайнау температурасы жоғары
болған сайын, қатты көмірсутектер құрамында н-алкандар аз болады және кешен
түзу қабілеті төмен, қабырға тізбегі изоқұрылымды, балқу температурасы
жоғары сақиналы көмірсутектер көп жиналады, бұл төмен температурада қатушы
майлар алуға мүмкіндік бермейді.
Жоғары қайнаушы фракцияларда, карбамидпен кешен түзуге кедергі
жасаушы шайырлы заттар мен күкіртті қосылыстар мөлшері өседі. Мұны Өзен
мұнайының 240-400(С фракциясын парафинсіздендірудегі шайыр мөлшерінің
әсеріне байланысты мына мәліметтер көрсетеді:
Кесте 1.3-Шикізаттағы силикагел шайырлары мөлшері, % (масс.)
1 2 3 4
Парафинсіздеу өнімдер шығымы, %, (масс.)
парафинсізденген фракцияның 80 81 85 89
парафиннің 19 18 14 10
Температура, (С
парафинсізденген фракцияның қатуы -48 -45 -32 -23
парафиннің балқуы 20 20,5 23 23
Бұл беттік-активті қосылыстар карбамидтің судағы ертінділерін
пайдалағанда, шекара бөлу фазасында концентрацияланады немесе карбамид
кристалдарында адсорбцияланады, ол соңғының көмірсутектерімен жанасуын
бұзады. Осыған байланысты май шикізатының карбамидпен парафинсіздену
тереңдігі үлкен мән атқарады. Гидротазаланған майлардың карбамидпен
парафинсізденгеннен кейінгі қату температурасы фенолмен тазаланған майларға
қарағанда, төмендігі мына мәліметтерден көрінеді:
Тұтқырлық 50(С, мм2с
Қату температурасы
Фенолмен тазалу рафинатынан
парафинсізденген май фракциялары
300-400(С 8,8
-45
420-500(С 40,5
+5
Гидрогенизаттан фракциялар
330-400(С 9,7
-57
400-480(С -
-15
Фракцияның қайнау температурасы өсуімен оның тұтқырлығы көбейеді, бұл
көмірсутектердің карбамидпен жанасуын төмендетеді. Сондықтан карбамидпен
парафинсізденуде шикізаттың тұтқырлығын төмендету үшін еріткіштерді
пайдаланады. Сонымен, карбамидпен парафинсізденуді қолдану шикізаттың
қайнау температурасымен шектеледі. Шикізаттың ауырлануымен қатты
көмірсутектерде кешен түзілуші компоненттердің мөлшері төмендейді және қату
температурасы жоғары бүйір тізбектері изоқұрылымды кешен түзуге қабілетсіз
сақина көмірсутектерінің мөлшері өседі.
Еріткіштер мен активаторлар. Еріткіштердің карбамидпен
парафинсізденудегі міндеті шикізаттың тұтқырлығын төмендету, процесс
температурасында қатты көмірсутектердің кристалдануын болдырмау және
парафинсізденген өнім ерітіндісінен қатты фазаны (кешенді) бөлуді жақсарту.
Активаторлар көмірсутектермен карбамидтің кешен түзілуіне жәрдемдеседі және
бұл процесті едәуір үдетеді.
Карбамидпен парафинсіздендіру үшін, еріткіш пен активаторды таңдау
және олардың оптималды мөлшері шикізат сапасына, еріткіш пен активатор
табиғатына, олардың кешен түзудегі жылдамдығы мен тереңдігі бір-біріне
әсеріне, сонымен қатар алынатын өнімдерге қойылатын талаптарға байланысты.
Н-алкандар құрамында көп шикізатты карбамидпен парафинсіздендіруде
изооктан, алкилат немесе бензин қолданады, құрамында ароматикалық
компоненттер көп фракциялар үшін екіхлорэтан ұсынылады. Өндірістік жағдайда
көбінесе қос еріткішті, біреуі шикізатты ерітетін, ал басқасы процестің
активаторы болатын, мысалы, бензин мен изопропанол немесе метанол, алкилат
пен ацетон, изопропанол мен су қоспасы – пайдаланады.
Төменде Түймаза мұнайының автол дистиллятын ((100 =6,36 мм2с,
Тқ=34(С, шикізатеріткіш 11, карбамид шығыны 100%) алкилат, изопропил
спиртінде және метилэтилкетонда әр түрлі активаторлар қосумен (метанолды,
оның этанолмен қоспасын, этиленгликолды және суды) парафинсіздеу (қату
температурасы, (С) нәтижелері келтірілген:
Кесте 1.4- Активаторлар қосумен парафинсіздендіру
Еріткіш
алкилат изопропил Метилэтил
спирті кетон
Активаторсыз 8 4 2
Метанолмен,% (масс.)
1 7 - -
5 - -4 -12
10 -2 -9 -15
15 - -8 -9
Метанол мен этанол қоспасымен
(5050), % (масс.)
1 12 - -
10 -8 - -
Этиленгликолмен, % (масс.)
5 - -7 -
10 - -7 -
15 - -8 -
Сумен, % (масс.)
5 - -4 -
10 - -5 -
15 - 1 -
Ең жоғарғы нәтиже спирттер мен олардың қоспасын пайдаланудан
алынады. Этиленгликоль концентрациясы 10% (масс.) шикізатқа есептегенде бұл
дистиллятты изопропанол ерітіндісінде парафинсіздегенде, суға қарағанда өте
тиімді активатор екендігін көрсетті.
Фракцияның температурасы жоғары болған сайын, оның тұтқырлығы өседі
және еріткіш мөлшері көп қажет болады. Бірақ еріткіш мөлшері өте көп болса,
ол активатор тиімділігіне теріс әсер етеді, парафинсізденген өнімнің қату
температурасы өседі. Еріткіш мөлшерінің өсуі кешен түзілу тепе-теңдігін
ыдырау жағына ығыстырады, карбамид шығынын көбейтеді.
Әр түрлі шикізатты парафинсіздендірудегі карбамидтің орта шығыны, %
(масс.): дизел отыны үшін (75, газойлдерге (100, ал парафин өндірісінің
қалдықтары үшін 300-ден кем емес құрайды. Карбамидтің қаныққан
ерітінділерін пайдалануда процестің ең терең деңгейі орын алады. Өндіріс
жағдайында мұны кешен түзілу температурасынан жоғары температурада
ерітіндіні қанықтырумен және реактор блогында температураны жай
төмендетумен іске асырады.
Карбамидпен парафинсіздендірудің қатты көмірсутектердің
ерітінділерден талғамды еріткіштермен кристалдаудан артықшылығы, бұл
процесс төмен температураға жету барысында шығын талап етпейді. Әдетте
мұнай шикізатын карбамидпен парафинсіздеуді 20-45(С температурада
жүргізеді.
Мұнай шикізатының карбамидпен жанасуының бірнеше тәсілдері бар,
олардың арасында өндіріс жағдайында ең тиімдісі араластырумен (30-60 мин.),
араластырғыштың айналу жиілігі 60 мин -1 жүргізу.
Қазіргі кездегі төмен температуралы және карбамидпен
парафинсіздендіру процестерін жаңартумен қатар, принципиалды жаңа процестер
де жасалуда: каталитикалық, адсорбциялық және микробиологиялық
парафинсіздендіру.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Мұнай өнімдерді пайдаланудың ішінде 50% шамасында моторлы отындар
мөлшері болады. әр жыл сайын әлем бойынша 1,5 млрд. тонна моторлы отындар
миллиондаған автокөліктерде жанып кетеді. Қазіргі кезде отын қажеттілігін
мұнай өндіру көлемін үлкейтіп қанағаттандыру мүмкіндігі таусылуда.
Сондықтан осы проблеманы шешу үшін келесі бағыттар қолданылады:
а) мұнай өңдеуді тереңдетіп химизациялау;
б) моторлы отындар сапасын көтеру, олардың факты шығынын
двигательдерді пайдалану кезінде азайту;
в) автомобиль паркінің дизельденуі;
г) альтернативті отындарды пайдалану – газ тәрізді, оттек құрамды және
қатты жанғыш отындар.
Осы бағыттардың біріншісі қазіргі әлем бойы мұнай өңдеудің негізгісі
болып табылады. Мұнда жаңа технологиялық жүйелерді игеріп, жоғары активті
экологиялық таза термокаталитикалық пен гидрогендеу процестерін шығарып
дамыту керек.
Еінші бағыт – қазіргі шығарылатын моторлы отындарға экологиялық және
техникалық жағынан дұрыс құрастырылған талаптармеғн байланысты.
Моторлы отындар үнемдеуінің бір жолы – авто транспортты дизель
қозғалтқыштарына ауыстыру, сонда отындар шығыны 25-30% азаяды.
Автобензиннің өндірілуі жыл сайын үлкейіп 1985 ж. 640 млн. тжыл
болыпты . мұндағы негізгі тенденциясы – бензиндердің детонациялық
тұрақтылығын үздіксіз көтеруі.
Қазіргі кезде бұрынғы КСРО аумағында МЕСТ 20804-72 бойынша бензиннің
төрт маркалары шығарылады: А-72, А-76, АИ-93 пен АИ-98 және техникалық
шарттары бойынша Экстро маркасы.
Көптеген әлем елдерінде әдетте екі сорт бензиндері шығарылады:
регулярлы (октан саны зерттеушілік әдісімен есептегенде 85-96) және
премиалды (октан саны зерттеушілік әдісімен ≥ 97), және аздаған көлемінде
жоғары октанды Super (ОС=100 (З.Ә.)).
Жапонияда 98%, АҚШ-та 80% жалпы қолданылатын бензиндерден регулярлы
октан саны 90-91 болатын бензиндер болады. Батыс Еуропада 80%-тен жоғары
мөлшерде премиальді, октан саны 97-99 бензиндері қолданылады.
1987 ж. КСРО-дағы жалпы бензиннің ішіндегі әртүрлі әдістермен алынатын
бензиндер маркаларының үлесі:
А-72 (1,9)
А-76 (18,3)
АИ-93 (2,9)
АИ-98 және т.б. (0,1)
Мұнда жақшада этил қоспасыз шығарылатын бензиндердің үлесі.
Ең көп қолданылатын бензин маркасы біздің елімізде – А-76, алА-72
маркасы өндірістен шығарылады және АИ-93-тің көп шығарылатыны жобалауда.
Антидетонаторлар (ТЭС –тетраэтилқорғасын сұйығы) соңғы кезде жарамсыз
деп саналады. Оның зияны тек экологиялық токсикалығында ғана емес, сонымен
бірге қазіргі машиналарда асыл металдар құрамды газдарды соңына дейін
өртеуіш құралдар қолданылатын болса, сол асыл металл қорғасынмен улану
мүмкін. Соңғы кезде бензиндерге қосымша қондырмалар ретінде ТЭС-тің орнына
метил (МС), этил (ЭС) және үштік бутил спирті (ТБС) және метил үштік бутил
эфирі (МТБЭ), олардың октан саны жоғары, қайнау температуралары төмен
болғасын олар басқы фракциялардың октан санын көтереді. әсіресе МТБЭ
өндірілуі көп мөлшерде болып, тез дамып тұр. 1986 жылы (АҚШ пен Батыс
Еуропада 1,2 мен 1,1 млн тжыл), 1990 жылы – 1,55 пен 1,6 млн тжылына
дейін жеткен.
Дизель отыны. 1985 жылы дизель отындарының өндірілуі750 млн тжыл әлем
бойынша. Бұрынғы КСРО-да дизель отындарын өндіру әлем бойынша бірінші
орында болатын. Сапасына қарағанда біздің дизель отын маркалары шетелдің ең
жақсы маркаларына сәйкес келеді.
Еліміздегі дизель отындар негізінен тікелей айдалған фракциялары
алынады, оның жарты бөлігі гидротазаланады.
Екіншілік процестердің дистилляттары дизель отынына компонент ретінде
сирек кіреді, себебі оларды тағы гидротазалауға қаржы жұмсалады.
1985 жылы КСРО-дағы шығарылатын дизель отындардың құрамында: жазғы
маркасы - 89%, қысқы – 10,2% және арктикалық 0,8%. Осында ең көп
шығарылатын жазғы дизель отыны екені көрінеді. Қысқы және арктикалық дизель
отындарды цеолитті және карбамидті депарафинизация арқылы шығарады. Сонымен
бірге қысқы отынды алудың арзан әдісінің бірі – жазғы отынға проценттің жүз
бөлігі мөлшерінде еңгізілетін депрессатор қондырғыларын қолдану.
1.4. Процестің теориялық негізі
Мұнай өнімдерін карбамидпен парафинсіздендіру отын және аз тұтқырлы
майлар өндірудегі жаңа процесс қатарына жатады. Мұның нәтижесінде тек қана
төмен температурада қатушы отын немесе аз тұтқырлы май ғана алынып қоймай,
сонымен қатар жасанды май қышқылдары мен спирттер, (-олефиндер, жуғыш
заттар, белок-витамин концентраттарын, беттік-активті заттар (сульфонаттар,
сульфонолдар) және т.б. алу үшін пайдаланатын сұйық немесе жұмсақ
парафиндер алады. Карбамидпен парафинсіздендірудің жоғарыда қаралған басқа
парафинсіздендіру процестерінен принципиалды айырмашылығы бұл әдісте
шикізатты немесе оның ерітіндісін қатты көмірсутектерін бөлу үшін төмен
температураға дейін суыту қажет емес. 1940 ж. Бенген карбамидтің
(мочевинаның) нормалды құрылымы парафин көмірсутектерімен кешендер
түзетінін ашты, ал одан кейін карбамидтің аз тармақталған изопарафиндермен,
сақиналы көмірстуектермен, спирттермен, қышқылдармен, эфирлермен және басқа
қосылыстармен (егер олардың молекуласында тармақталмаған ұзан парафин
көмірсутектері болса) кешендер түзе алатындығы дәлелденді.
Карбамид NH2CONH2, рентген құрылыс талдауының нәтижесіне қарағанда,
тетрагоналды және гексагоналды кристалды модификациялар түрінде кездеседі.
Кешен түзілу процесінде карбамидтің кристалдық құрылымы тетрагоналды
түрінен гексагоналдыға ауысады. Бұл жағдайда кристалл ячейкасы алты
карбамид молекуласынан тұрады, олар спирал сияқты және бір-біріне 120(
бұрышпен бұрылып орналасады. Мұндай орналасу нәтижесінде карбамид
молекуласы аралығында басқа заттың молекуласы орналасатын кеңістік (канал)
түзіледі. Бұл каналдың диаметрі 4,9-6,0(А құрайды. Сондықтан карбамидпен
кешен қосылысын молекуланың көлденең кесегі канал диаметрінен аз қосылыстар
түзе алады. Мұнай фракцияларындағы парафиндердің көлденең кесігі
(3,8х4,2(А) карбамидтің гексогоналды ячейкасының өлшемінен аз. Сондықтан
олар каналға еніп, кешен түзеді.
Гексогональды құрылымды карбамид молекуласы, тетрагоналды сияқты бір-
бірімен бір молекуланың амин тобының сутегімен басқа молекулалардың оттегі
атомдарымен сутекті байланыстар түзеді. Сонымен қабат, карбамид пен н-
алкандар арасында Вандер-Ваальс күштері де орын алады.
Карбамидпен кешен түзу үшін заттың химиялық табиғатынан бұрын молекула
конфигурациясы мен оның өлшемі үлкен рөль атқарады. Карбамидпен кешен түзу
– физикалық құбылыс. Карбамидтің көмірсутектермен кешен түзілуінде химиялық
реакциялар сияқты тепе-теңдік орын алады. Сондықтан бұл процесс кері
реакциялар заңдарына бағынады және кешен түзілу жағдайының өзгеруі
жылдамдыққа, кешен түзілуші көмірсутектерді толық бөлуге әсер етеді.
mКарбамид + н-Алкан ( Кешен
мұнда m – кешен түзуші карбамид моль санының н-алкан моль санына
қатынасы. Карбамидтің н-алкандармен кешен түзу процесінің тепе-теңдік
константасы мынадай теңдікпен беріледі:
Мұнда а1, а2, а3 – тиісінше карбамидтің, н-алканның және кешеннің
активтілігі.
Температураның өсуімен кешен түзілу тепе-теңдік константасы кемиді
және соның нәтижесінде тепе-теңдік солға ығысады, яғни кешен түзілу процесі
қиындайды.
Кешен түзілу тепе-теңдік константтасы көмірсутектердің химиялық
құрылымына байланысты. К мәні н-алкандар үшін ең көп, сонымен қатар,
олардың массасының өсуімен тепе-теңдік константасы өседі. Н-алканның алкил
тізбегінің тармақталуы, сонымен қабат, оған сақина жалғасуы К мәнін
төмендетеді.
Карбамидтің н-парафиндермен кешендік қосылыстар түзілуі экзотермиялық
процесс. Кешен түзуге қабілетті жоғары молекулалы көмірсутектерді бөлу
карбамидтің мұнай фракциясымен жанасу уақытына байланысты.
Карбамидпен парафинсіздендіру процесінде ортаның тұтқырлығын
төмендетуші және масса алмасуды жақсартушы еріткіштер қолданады, бұл кешен
түзуші компоненттерді толығырақ бөлуді қамтамасыз етеді. Гоммогенді жүйе
түзу үшін еріткіш шикізатты да, карбамидті де ерітуі қажет. Карбамидті
парафинсіздендіру үшін, еріткіш есебінде изоктан, петролейн эфирі, бензин,
лигроин, бензол, хлорлы метилен, изопропанол және т.б. ұсынылады.
Карбамидті парафинсіздендіруді карбамидті кешен түзуді жақсартушы
активаторлардың қатысуымен жүргізеді. Активаторлар қатарына спирттер
(метанол, этанол, изопронанол), төмен молекулалы кетондар (ацетон,
метилэтилкетон), соңғысының бензолдағы ерітіндісі, хлороорганикалық
қосылыстар (хлорлы метилен, екіхлорэтан), су және т.б. жатады.
Активаторлар полярлы заттар болғандықтан, біріншіден, қатты және
сұйық көмірсутектердің молекула аралық тарту күшін әлсіретіп, спирал
тәрізді гексагоналды карбамид торының түзілуіне жағдай жасалады; екіншіден,
карбамид кристалдарында немесе шикізаттың көмірсутегі емес компоненттерінің
кешенінде, олардың кешен түзуге ингибиторлық қабілеті бар заттары
болғандықтан (шайырлы заттар, күкірт және оттекті көмірсутектері және
т.б.), адсорбцияға кедергі жасайды. Одан бөлек, активаторлар кешен түзуге
қатысушы компоненттердің ең болмаса біреуінің ерігіштігін көтереді. Полярля
еріткіштер (кейбір спирттер, кетондар және хлорорганикалық қосылыстар)
карбамидті парафинсіздендіру жағдайында бірден еріткіш және активатор
функцияларын атқарады. Мысалы, Долин мұнайының фракцияларын карбамидті
парафинсіздендіруде метил-этилкетонды және хлорлы метиленді пайдалану бұл
фракциялардың қату температурасын едәуір (-53(-62(С дейін) төмендетеді.
Карбамидті парафинсіздендірудің карбамидтің агрегаттық қалпына,
еріткіштің және активатордың табиғатына, реактор блогының түріне, кешенді
бөлу және ыдыратуға байланысты өндірістік және жартылай өндірістік
қондырғылардың әр түрлі түрлері жасалып ендірілген.
Мұнай шикізатын карбамидпен парафинсіздендіруден алынған өнімдердің
шығымы және сапасы кешен түзілу жағдайына байланысты: (еріткіш пен
активатор табиғатына және шығынына, карбамидтің агрегаттық қалпы мен
шығынына қоспа компоненттерінің температурасы, жанасу уақыты және
жиілігіне). Процестің, шикізаттың сапасына және алынатын өнімдер сапасына
қойылатын талаптарға байланысты, жағдайы шамамен мынадай:
Шикізаттың карбамидке қатынасы (масс.) 10,7(13
Шығын, % (масс.) шикізатқа
активатордың
1-25
кешенді жууға еріткіштің
100-200
Жанасу уақыты, мин.
30-60
Температура, (С
кешен түзілу
25-40
кешен бұзу
70-85
Процестің белсенділігі. Сұйық фазалар өзара әрекеттескенде реакцияның
тиімді жылдамдығы және тепе-теңдігіне қол жеткізіледі. Карбамидті сұйық
фазаға әкелу үшін процес көбіне ерітінділермен жүргізіледі. Кейде бұл
ерітінділер процестің өзінің активаторлары болып табалады. Мысалы, егер
бөлме температурасында сұйық C12H34 алып, оған карбамидтің қаныққан су
ерітіндісін қоса отырып, араластырса, онда реакция өте әлсіз жүреді. Осы
қоспаға 5-10% метилді спиртті қосу кешентүзеудің қарқынды реакциясын
туғызады. Метилді спиртпен қосылғанда сұйық парафинді көмірсутектер
(ерітілген немесе балқыған) мен қатты түйіршекті карбамидтің реакциясы
қарқынды жүреді. Процестің осындай активаторлары қатарына спирттер,
кетондар, ал қатты карбамидпен реакцияда – су жатады.
Температура. Температура көтерілген сайын кешеннің тұрақтылығы кемиді.
Сондықтан карбамидті парафинсіздендіру процесін, әсіресе төмен молекулалы
парафинді көмірсутектермен жүргізгенде барынша мүмкін болатын төмен
температурада жүргізу қажет. Өте ұзын алкильді тізбекте және төмен
температурада көбіне кешентүзеуден гөрі, кристалдану жүреді. Сондықтан
жоғары молекулалы парафинді көмірсутектермен кешентүзеуде кристалдану
болмайтындай жағдай таңдауды талап етеді. Бұл процестің температурасын
көтеру немесе парафинді көмірсутектерді түгелдей ерітіндіге айналдыратын
ерітінді (әдетте бензиннің жеңіл фракциялары) қолданумен қол жеткізіледі.
Әдетте дизельді отын үшін карбамидті парафинсіздендіру процесі 20-35, ал
майлар үшін 30-40(С жүргізіледі.
Еріткіштер. Карбамид үшін еріткіштер ретінде көбіне су, метилді немесе
изопропильді спирт қолданылады. Карбамидтің концентрациясы су немесе
спиртпен ерітіндіде карбамид басым болатындай болуы керек, яғни ерітінді
барлық уақытта қаныққан болуы керек. Карбамид ерітіндісін қанықтыруды
процес жүретін температурадан гөрі жоғары температурада жүргізеді.
Жабысқақтығын азайту және салмақалмасуын жақсарту үшін бірқатар
жағдайларда бастапқы шикізатты Еріткіштермен араластыру қажет болады.
Еріткіштер бензинді фракциялар, метилэтилкетон, дихлорметан CН2СІ2 және
басқалар. болуы мүмкін. Кетондар мен дихлорметан қолданғанда барынша жақсы
нәтижелер алынады.
Қатты көмірсутектер қоспасын өңдегенде бірінші кезекте карбамидпен
барынша ауыр парафинді нормалды құрылымды көмірсутектер кешен түзейді,
содан кейін жеңіл парафинді көмірсутектер және соңғы кезекте – басқа
көмірсутектер кешен түзейді. Араластыру қарқынды болған сайын реакция
жылдамырақ аяқталады. Әдетте қарқынды араластыру жағдайында кешен түзу
процесі 30-50 мин. аяқталады.
Басқа факторлар. Бастапқы дистилляттағы шайырдың концентрациясы артқан
сайын кристалды кешендердегі шайырлы заттардың адсорбциясына байланысты
кешен түзудің индукциялық кезеңі ұзарады. Сондықтан бұндай дистилляттарды
карбамидті парафинсіздендірудің алдында оларды шайыр мен механикалық
қоспалардан тазартқан жақсы.
Мұнай фракцияларының қайнау температурасы артқан сайын оларда қатты
нефтендер мен ұзын тізбекті ароматты көмірсутектердің, сонымен қатар
изоқұрылымды парафинді көмірсутектердің құрамы көбейеді. Осының нәтижесінде
карбамидті парафинсіздендіру тереңдігі, әсіресе майлы фракцияларда азаяды.
Карбамидті парафинсіздендіру процесін жүргізетін екі типті қондырғылар
кең тараған: І – карбамидтің спиртті-сулы ерітіндісін (изопропильді спирт)
қолданумен; ІІ – 1,5-2% метилді спирт қосу және қатты кристалды карбамидті
қолдану.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
Дизель отынын карбамидтің спирттік ерітіндісімен парафинсіздендіру
Парафинсіздендірілетін дизель отыны шикізат сорабымен 17 тоңазытқыш
16 арқылы реакторға 1 беріледі. Алдын ала шикізат сорабымен 22
сыйымдылыққа 23 берілетін карбамидтің спирттік ерітіндісімен
араластырылады. Дизель отынын карбамидтің спирттік ерітіндісімен қарқынды
араластыру және қоспаны салқындату үшін реакцияны 1,2 және 3 реакторларында
үш кезеңмен кезекті түрде жүргізеді, және өнімнің бөлігі тоңазытқыш арқылы
айналады.
3 реакторынан карбамидті кешен және парафинсіздендірілген дизель
отыны тұндырғышқа 4 түседі, онда екі қабатқа бөлінеді: жоғарғы –
парафинсіздендірілген дизель отыны және төменгі – карбамидтің спирттік
ерітіндісі мен кристалды кешен қоспасы. Парафинсіздендірілген дизель отыны
сораппен 5 қондырғыға әкетіледі. Карбамидтің ерітіндісі мен кристалды кешен
дизельдік отын қалдықтарын жою үшін лигроинмен үш реттік (схемада бір
деңгейлік шаю көрсетілген) шаюға жіберіледі. Карбамидтік ерітінді
тұндырғыштың 4 астынан ағызғышқа 7 түседі, онда ол сораптан 15 келетін
лигроинмен байланысады. Тұндырғышта 8 қоспа шығарылған дизельді отынмен
бензин қабатына және шайылған кристалды кешен мен карбамидті ерітіндіге
бөлінеді. Карбамидті ерітінді сораппен 25 бумен жылытқышқа 25 жіберіледі.
Бұнда кешен бұзылады. Сұйық парафин және карбамид еркін түрде бөлінеді.
Сөйтіп, карбамидтің спирттік ерітіндісі қайта құрылады.
Сұйық парафинді карбамидті ерітіндіден тұндыру жылытылатын
сыйымдылықта 23 жүргізіледі. Жоғарғы сыйымдылықтағы 23 сұйық парафиндер
сыйымдылыққа 26 түседі, ал карбамидтің спирттік ерітіндісі шикізатпен
араласу үшін қайта қайтарылады. Сыйымдылықтағы 8 лигроин сораппен 9 жылу
алмастырғыш 11 арқылы колоннаға 12 беріледі, онда ол дизель отынынан
қуылады. Қуылған лигроин тағы да кешенді шаю үшін қолданылады, ал дизель
отыны қондырғыға жіберіледі және жазғы дизель отынына қосымша ретінде
қолданылуы мүмкін. Технологиялық процестің негізгі параметрлері:
Кешен түзу температурасы, (С 20-30
24 кейінгі температура, (С 75
1, 2, 3 байланыс уақыты, мин 30-50
Ерітінді:шикізат салмақтық қатынасы 4,2:1
Ерітіндідегі карбамид құрамы, % 38-43
Изопропилді спирт концентрациясы, % 62-68
Процессті табысты жүргізу температураны мұқият реттеуге байланысты,
сонымен қатар карбамид, шикізат, активаторлар мен ерітінділердің
қатынасының ерекшелігіне де тығыз байланысты. Сондықтан шикізат, карбамид
және аралық ерітінділердің сапасын кезеңдік лабораториялық бақылаудан
өткізуге көп көңіл бөлінеді.
Кесте 1.5- Парафинсіздендіру процесінің жүру жағдайлары
Процесті жүргізу жағдайы І типті ІІ типті қондырғы
қондырғы
Температура, (С 20-30 20-25
кешеннің түзілуі (майлы дистилляттар үшін 30-40)
кешеннің бұзылуы 75 75-80
Реактордағы байланыс уақыты, мин 30-50 30
Ерітінді мен шикізаттың қатысы 4,2:1 4:1
(салмағы бойынша)
Ерітіндідегі карбамид құрамы, % 38-43 38-40
Спирт концентрациясы, %:
изопропилді 62-68 -
метилді - 1,5-2
Процесс жүрісінің негізгі бұзылуына тоңазытқыштар құбырының бітелуі,
сонымен қатар кешенөткізгіштердің кристалды кешенмен бітеліп қалуы жатады,
себебі кешен металға жоғары адгезиялы (жабысқақ). Тоңазытқыштар құбырлары
ыссы сумен жуылады, кешен өткізгіштер фторопластпен қапталады.
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
Керосин фракциясын парафинсіздендіру қондырғысын сипаттайтын негізгі
көрсеткіштер – температура мен қысым. Жұмыс орталардың шығындалуы және
алынатын өнімдердің сапасы.
Осы параметрлерді өлшеп тұру үшін әртүрлі бақылау - өлшеу приборлары
қолданылады. Оарды өз орнына қондырып сол жердегі параметрлерді анықтайды .
Көбінесе оларды бақылау мақсатында қолданады.
Технологиялық процесті орталықта басқару үшін анықталатын
параметрлердің мәліметтерін технологиялық объектінің әртүрлі нүктелерінен
бір бір информация жинақтаушы пунктына – КИП и А щитіне әкеледі. Оны әдетте
операторлар бөлімиінде орналастырады. өлшемдерді тасымалдау жүйесі былай
болады:
Скір. 1 Сшығ. 1 Скір. 2
Сшығ. 2
байланыс каналы
Сызба 1.1 – Технологиялық процесті басқару
Алғашқы айналдырғыш (датчик 1) өлшенетін ортамен тіке байланысқан,
өлшенетін парметрді қабылдап оны Скір. сигналға айнлдырып оны айналдырғыш 2-
ге береді. 2 айналдырғыш кіретін сигналды тасымалдауға тиімді сигнал Сшығ.
1 –ге айналдырады. Әрі қарай сигнал қабылдағыш 3 қабылданған сигналды Сшығ.
2 сигналға айналдырып тұрады. Сол Сшығ. 2 сигналы екіншілік 4 приборына
тиеді. Осы прибор сигналды өлшейтін параметрдің көрсеткішіне айналдырады
(шкалада өлшемдер көрінеді). Мұнай газ өңдеу зауыттарында датчиктен
екіншілік приборға сигналды тасымалдау үшін электр немес пневматикалық
байланыс каналдарын қолданады.
Пневматикалық каналды жарылыс қауіпті жағдайда қолданады. Мұнда жұмыс
дене ретінде – ауа болады. әр зауытта КИП басқару жүйесінде ауа дайындау
станциялары болады, мұнда сығылған және кептірілгент газды қажетті жерге
жіберіп тұрады.
Қысым мен вакуумды ортаны өлшеу. Қысым өлшейтін приборлардың келесі
түрлері болады: абсолютті қысымның монометрлері, вакуум монометрлер,
моновакуумметрлер, дифференциалды монометрлері (қысым ауытқуын өлшейді),
барометрлер (атмосфера қысымын өлшеп тұрады).
Жұмыс әдісіне қарағанда манометрлер деформациялық, электр және
радиоактивті болады. Ең көп таралғандары: деформациялық монометрлер,
вакуумметрлер (құбырлы-серіппелі, мембраналы, сильфонды)№ мұнда сезгіш
элемент болып құбырлы серіппе, мембрана немесе сильфон қолданылады.олар
орта қысымы әсерінен деформацияланады (майысады). Сезгіш элементтің ауысуы
механикалық жабдық арқылы көрсеткіш жабдығына (стрелка-бағдарша) немесе
жазу құралына беріледі.
Температураны өлшеу. Температураны өлшеу үшін кеңіту термометрі,
монометрлі термометрі, электр термометрі, термоэлектрлі термометрлері,
сәулелік пирометрі пайдаланылады.
Кеңіту термометрлердің жұмыс істеу принципі – сұйықтың шыны
резервуарларда жылуы әсерінен кеңуіне, қатты денелердің өлшемдерінің
өзгеруіне, екі металдардан ... 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