Күкіртсутекпен тазалау қондырғысы
Табиғи және іліспе мұнай (яғни мұнай төтел) көмірсутек газдары отын және мұнай химиясының шикі затын өндіруде өте құнды шикі заттарға жатады. Бұл газдарды алғашқы өңдеудің негізгі өнімдері – газ бензині, сұйытылған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектері: пропан, н-бутан, изобутан, пентан. Табиғи және іліспе мұнай газдарын газ өңдеу зауыттарында, мұнай және газдардың үлкен кеніштерінде орналасқан іске асырады.
Өнімдердің сапасын арттыру және газ өңдеу зауыттарының құрал – жабдықтарын пайдалану жағдайларын жақсарту мақсатында, көмірсутекті газдарды механикалық қоспалардан (қалқып жүрген шаң, құм, газ құбырының өнімдерінің бөлшектерінен және т.б.) алдын-ала тазалайды, құрғатады және одан кейін күкіртті сутегінен және көміртегінің қос оксидінен тазалайды.
Кен орындарында мұнай төтелдерден жоғарғы, орта және төменгі қысымды баспалдақтарға түседі, мұнда қысымның күрт төмендеуінің нәтижесінде одан еріген газдар бөлінеді де газ өңдеу зауытына жіберіледі. Мұнай одан әрі резервуарларға беріледі, мұнда одан судың негізгі бөлігі бөлінеді де тұрақтандыруға жіберіледі, яғни жеңіл компоненттерді бөлуге: этанды, пропанды, бутандарды және аздап пентандарды. Тұрақтанған мұнайды мұнай өңдеу зауытына айдайды, ал тұрақтанудан бөлінген газдар газ өңдеу зауыттарының шикізаты болады.
Табиғи жанғыш газдар негізінен метаннан, этаннан, пропаннан және бутаннан тұрады, кейбір кездерде сұйық көмірсутектерінің қоспасы болады. Табиғи жанғыш газдардың кен орындары, басқа пайдалы қазбалармен байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына; газ көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ шапкасы деп аталатын газмұнайлы түріне; газ сұйық көмірсутектерімен қаныққан, газконденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты бірінші кезекте энергетикалық отын есебінде көп пайдаланады, оның 10-ақ %-ті химия өндірісінің қажетіне жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
Өнімдердің сапасын арттыру және газ өңдеу зауыттарының құрал – жабдықтарын пайдалану жағдайларын жақсарту мақсатында, көмірсутекті газдарды механикалық қоспалардан (қалқып жүрген шаң, құм, газ құбырының өнімдерінің бөлшектерінен және т.б.) алдын-ала тазалайды, құрғатады және одан кейін күкіртті сутегінен және көміртегінің қос оксидінен тазалайды.
Кен орындарында мұнай төтелдерден жоғарғы, орта және төменгі қысымды баспалдақтарға түседі, мұнда қысымның күрт төмендеуінің нәтижесінде одан еріген газдар бөлінеді де газ өңдеу зауытына жіберіледі. Мұнай одан әрі резервуарларға беріледі, мұнда одан судың негізгі бөлігі бөлінеді де тұрақтандыруға жіберіледі, яғни жеңіл компоненттерді бөлуге: этанды, пропанды, бутандарды және аздап пентандарды. Тұрақтанған мұнайды мұнай өңдеу зауытына айдайды, ал тұрақтанудан бөлінген газдар газ өңдеу зауыттарының шикізаты болады.
Табиғи жанғыш газдар негізінен метаннан, этаннан, пропаннан және бутаннан тұрады, кейбір кездерде сұйық көмірсутектерінің қоспасы болады. Табиғи жанғыш газдардың кен орындары, басқа пайдалы қазбалармен байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына; газ көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ шапкасы деп аталатын газмұнайлы түріне; газ сұйық көмірсутектерімен қаныққан, газконденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты бірінші кезекте энергетикалық отын есебінде көп пайдаланады, оның 10-ақ %-ті химия өндірісінің қажетіне жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
Кіріспе
Табиғи және іліспе мұнай (яғни мұнай төтел) көмірсутек газдары
отын және мұнай химиясының шикі затын өндіруде өте құнды шикі заттарға
жатады. Бұл газдарды алғашқы өңдеудің негізгі өнімдері – газ бензині,
сұйытылған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектері: пропан, н-
бутан, изобутан, пентан. Табиғи және іліспе мұнай газдарын газ өңдеу
зауыттарында, мұнай және газдардың үлкен кеніштерінде орналасқан іске
асырады.
Өнімдердің сапасын арттыру және газ өңдеу зауыттарының құрал –
жабдықтарын пайдалану жағдайларын жақсарту мақсатында, көмірсутекті
газдарды механикалық қоспалардан (қалқып жүрген шаң, құм, газ құбырының
өнімдерінің бөлшектерінен және т.б.) алдын-ала тазалайды, құрғатады және
одан кейін күкіртті сутегінен және көміртегінің қос оксидінен тазалайды.
Кен орындарында мұнай төтелдерден жоғарғы, орта және төменгі
қысымды баспалдақтарға түседі, мұнда қысымның күрт төмендеуінің нәтижесінде
одан еріген газдар бөлінеді де газ өңдеу зауытына жіберіледі. Мұнай одан
әрі резервуарларға беріледі, мұнда одан судың негізгі бөлігі бөлінеді де
тұрақтандыруға жіберіледі, яғни жеңіл компоненттерді бөлуге: этанды,
пропанды, бутандарды және аздап пентандарды. Тұрақтанған мұнайды мұнай
өңдеу зауытына айдайды, ал тұрақтанудан бөлінген газдар газ өңдеу
зауыттарының шикізаты болады.
Табиғи жанғыш газдар негізінен метаннан, этаннан, пропаннан және
бутаннан тұрады, кейбір кездерде сұйық көмірсутектерінің қоспасы болады.
Табиғи жанғыш газдардың кен орындары, басқа пайдалы қазбалармен
байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына; газ
көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ шапкасы деп
аталатын газмұнайлы түріне; газ сұйық көмірсутектерімен қаныққан,
газконденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты бірінші кезекте энергетикалық
отын есебінде көп пайдаланады, оның 10-ақ %-ті химия өндірісінің қажетіне
жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
материалдарын өндіруде және коммуналды шаруашылық қажетінде көп қолдану
табуда. Табиғи жанғыш газдар біртекті және табиғи органикалық шикізат, олар
келешекте химия технологиясында көп қолдану табуы керек. Соңғы кездерде
сығылған және сұйытылған газдар автокөлік отыны есебінде қолдану табуда.
Табиғи газдар дүние жүзілік барланған потенциялдық қоры 282 трли
м3, оның өнідірілетін қоры 92 трли м3 құрайды. Табиғи газдың дүние
жүзілік барланған қоры 40% бұрынғы КСРО үлесіне, 25% жақын және Орта Шығыс
елдер үлесіне келеді.
Табиғи газды дүние жүзінде өндіру деңгейі 1985ж. 1652 млрд м3
құрады.
Табиғи газдарды төтелдер арқылы өндіреді. Оларды өндіруде фонтан
әдісін пайдаланады. Газ жер бетіне шығу үшін газ қабатына дейін бұрғыланған
төтелді ашу керек. Газдың өзіндік шығу жағдайында қабат энергиясы тиімді
пайдаланбайды, төтелдің бұзылуы мүмкін. Сондықтан газдың шығуын, төтел
басындағы құбырды жіңішкертіп барып, шектейді. Газ кен орындарын пайдалану
соңғы 20-25 жылдары үлкен қарқынмен өсіп келеді, осы мезгілде қордың 80-90%
өндірілуде.
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
шикізатқа есептегенде газдар түзілуімен жүреді. Бұл газдардың шығымы
шикізатқа есептегенде орташа 1-25% құрайды. Қазіргі озық өңдеу зауыты
жылына 12 млн.т. мұнайды өңдегенде шамамен 1 млн.т . (яғни 8% масс. жоғары)
газ көмірсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің арасынан
пиролиз процесі ерекше орын алады, онда олефиндерге өте бай газ өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропиленді және бутилен – бутадиен фракциясын
бөлгеннен кейін газдың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта
пиролизге айналымға жібереді, немесе газ бөлу қондырғысына жібереді.
Газдар қоспаларын жеке компоненттерге немесе техникалық
фракцияларға одан әрі өңдеу үшін бөлуде мынадай процестер қолданылады:
конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция. Газфракциялау
қондырғыларында (ГФҚ) бұл процестерді әртүрлі құрамда біріктіреді.
Конденсация – газдарды бөлудің бірінші сатысы конденсациялау
көмегімен газ екі фазалы жүзеге ауысады, одан кейін оны механикалық жолмен
газ бен сұйыққабөледі. Суытқыш есебінде суды немесе ауаны пайдаланады.
Компрессия – газдарды бөлу жүйелерінде конденсациялау мен бірге
қолданылады. Газдар қысымын өсіргенде көмірсутектердің конденсациялануына
қолайлы жағдай тауады. Компрессияланған (сығылған) газдан бірінші кезете
ең ауыр компоненттер конденсацияланады.
Абсорбция – газдардың кейбір компоненттердің сұйықпен
(абсорбентпен) жасауында жұтылу процесі.
Адсорбция – газдарды бөлуде өндірісте көп қолдану таппады. Ол
кейбір өсік бетті қатты заттардың (активтелген көмір, силикагель және т.б.)
газдың әртүрлі компонентерін талғамды жұту қабілетіне негізделген.
Газфракциялау (ағылшынша gas frationation) – процесі ректификация
арқылы көмірсутектер газдардың қоспасын белгілі бір компоненттерге бөледі.
Ректификация – газ қоспаларын бөлудің соңғы сатысы болып саналады.
Оны өте таза жеке көмірсутектерін алу үшін қолданылады. Газдар қоспасын
компоненттерге бөлу қиын болғандықтан, жұмыс істеп тұрған жүйелерінде
ректификациялау газдан конденсациялау – комперссиялау немесе абсорбциялау
әдістерімен бөлінген сұйықтықты береді. Сұйытылған газдарды
ректификациялаудың мұнай фракцияларын ректификациялаумен салыстырғандағы
ерекшелігі – қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөлу және өте
жоғары деңгейлі таза тауарлы өнімдер алу қажеттілігі. Сұйытылған газдарды
ректификациялауда колонналардағы қысым жоғары болуымен ерекшеленеді, себебі
ағын жасау үшін ректификациялау колонналарының өнімдерін кәдімгі ауа мен су
тоңазытқыштарында жасанды тоңазытуды қолданбай – ақ конденсациялау қажет.
Мысалы, изобутанды 40°С конденсациялау үшін бутан колоннасы рефлюкс
сыйымдылығында, яғни колоннаның өзінде 0,52 МПа төмен емес қысымды ұстау
қажет.
Ректификациялау қондырғысының жүйесі және әрбір компоненттердің
бірінен кейін бірінің бөлінуі бастапқы қоспа құрамына, өнімдердің қажетті
тазалығына және алынатын фракциялар мөлшеріне байланысты.
Газдарды бөлу қондырғылары былай бөлінеді: өңделетін шикізат түріне
қарап – қаныққан мен қанықпаған газдар қондырғыларына және газдардан
мақсатты компоненттерді бөліп алуда пайдаланатын жүйе түріне қарап
конденсациялау – компрессиялау мен абсорбцияларға; конденсациялау –
компрессиялауда, абсорбциялау қондырғыларындағы сияқты газдан бөліп алынған
көмірсутектердің сұйық қоспасы одан әрі ректификациялауды пайдаланып
фракцияға немесе жеке компоненттерге бөлінеді.
Бұл жағдайда конденсациялау температурасы 35-40°С құрайды.
Конденсацияланатын компоненттердің санын көбейту үшін конденсациялау
температурасын төмендету қажет. Бұған суытушы агенттер есебінде буланушы
аммиак, хладон, этан, пропан қолданумен жетуге болады. Суытушы есебінде
пропан мен аммиак пайдалануда конденсациялау температурасын - 40°С дейін ,
этанды қолданғанда - 80°С дейін төмендетуге болады.
1.Технологиялық бөлім
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
Күкіртті мұнайларды өңдеуден алынған газдар құрамында әр уақытта
күкіртті сутегі және басқа күкіртті қосылыстар, әсіресе ауыр шикі затты –
мазутты , вакуум дистилляттарын, гудронды өңдеу қондырғылары газдарында көп
болады. Мысалы, арлан мұнайының вакуум дистиллятын каталитикалық крекингтеу
газында күкіртті сутегі мөлшері 13-15%, ал осы мұнайдың гудронын термиялық
крекингтеу газдарында күкіртті сутегі мөлшері 20% дейін жетеді.
Күкіртті сутегі сұйылған газдарды шикізат есебінде қолданатын
процестер катализаторының жұмысын әлсіретеді; оның тұрмыстық сұйылған газ
құрамында болуы өте қауіпті. Активті күкіртті қосылыстардың болуы газ өңдеу
қондырғыларының құрал – жабдығына теріс әсер етеді, аппараттардың және
құбыр желісінің коррозияға ұшырауын тездетеді.
Сондықтан құрамында күкіртті сутегі және төмен молекулалы
меркаптаны бар көмірсутекті газдардан тазалайды. Кейбір кездерде мұнай -
өңдеу газдарын тағы көміртегі оксиді мен қосоксидінен де тазалайды.
Тазалау әдістері құрғақ және дымқыл болып бөлінеді. Құрғақ
әдістерге мырыш пен темір оксидтерін, активтелген көмірді және цеолиттерді
(молекулалық торлар) қолданумен тазалауды жатқызады. Қатты жұтқыштарды
әдетте құрамында күкіртті сутегі аз газдарды тазалауда пайдаланады.
Құрамында қышқыл компоненттері (күкіртті сутегі, көміртегі
қосоксиді) көп газдарды абсорбция принципіне негізделген дымқыл әдісті
қолданады. Тазалау жоғары емес температурада күкіртті сутегінен тұрақсыз
химиялық қосылыс түзіліп жұтылуына негізделген, ал ерітінді температурасын
көтергенде бұл қосылыс ыдырайды. Абсорбент мұнда регенерацияланады.
Еріткішті регенерациялау процесін десорбциялау дейді.
МӨЗ абсорбциялық әдістерден қолданатындары:
1)мышьякты – сода ерітіндісімен тазалау, онда абсорбент есебінде
натрийдің алтытиоарсенаты күкіртті сутегімен әрекеттесуден түзілетін
натрийдің бесарсенаты пайдаланылады.
Na2As2S5O2 + H2S → Na4As2S6O +
H2O
Одан әрі қаныққан абсорбентті регенерациялағанда элементті күкірт
бөлінеді;
2Na4As2S6O + O2 → 2Na4As2S5O2
+ 2S
2) үшкалиифосфат ерітіндісімен тазалау:
K3PO4 + H2S ( K2HPO4 + KHS
3) калий карбонатының ыстық ерітіндісімен тазалау;
K2CO3 + H2S ( K2S + H2CO3
4)сілтімен тазалау:
2NaOH + H2S ( Na2S + 2H2O
Химия және мұнай – химия зауыттарында бір және екіэтаноламиндер
(БЭА және ЕЭА) ерітінділерімен тазалау ең көп тараған. Абсорбция –
десорбция процестерінде мынадай қайтымды реакциялар жүреді:
NH2 CH2 CH2OH + H2S ( CH2 CH2OH NH3HS
бірэтаноламин
NH(CH2 CH2OH)2 + H2S ( (CH2 CH2OH)2NH2 HS
екіэтаноламин
25 - 35°С күкірттісутегі этаноламиндермен күкіртті сутегінің қышқыл
тұзын және алмасқан аммоний негізінен түзіп реакцияласады. 100°С және
жоғары температурада реакция толығымен кері бағытта жүреді: күкіртті сутегі
бөлінеді, ал этаноламинді қайта пайдалануға береді. Этаноламиндердің жұту
қабілеті абсорбция температурасын төмендетумен және қысымды немесе
ерітіндіні қайта беру еселігін көтерумен өседі.
БЭА пайдалану процесінің тиімділігі абсорбенттің жоғары активтігі,
оның құнының төмендігі, тұрақтылығы және регенерациялау жеңілдігі. Бірақ
БЭА үшін регенерацияға жылу энергиясының шығынының көптігі, БЭА қайтымсыз
реакцияларға түсіп CS2, COS және O2 әсіресе тұраксыздық, жоғары коррозиялық
активтік тән.
ЕЭА – нің артықшылығы БЭА – ге қарағанда аздау, булар қысымы және
соған байланысты буланудан жоғалым төмендеу; CS2, COS,O2 тұрақты. Бірақ
ЕЭА аз химиялық активтік, төмен жұтылу қабілеттілігі тән. ЕЭА
меркаптандарды бөлуде тиімділігі төмендеу.
Бірэтаноламинді тазалаудың блоктары каталитикалық риформинг пен
крекинг, дистилляттарды гидротазалау, газды фракциялау қондырғылары
құрамына кіреді. Тазалау 35 - 40°С және негізгі технологиялық процесс
қысымында жүреді. БЭА ерітіндісін регенерациялауды 125-130°С жоғары емес
температурада жүргізеді, себебі жоғары температураларда БЭА ерітіндісі тез
ыдырайды.
Күкіртті сутегінен тазалауға газ бөлуге түсетін тек газдар ғана
емес, сонымен бірге тауарлы сұйытылған көмірсутекті фракциялар да
жіберіледі. Тауарлы фракцияларды да бірэтаноламинмен және сілті мен
тазалайды. Сілтіні пайдалану күкіртті сутегінің және төмен молекулалы
меркаптандардың толық бөлінуін қамтамасыз етеді, бірақ қайта пайдалануға
өте қиын өнімдерінің пайда болуы процесті қиындатады.
Тазалаудан алынған күкіртті сутегі күкірт немесе күкірт қышқылын
өндіру қондырғысына беріледі. Соңғы жылдары ең көп тараған Клаус әдісі
қолдану табуда, онда ауа оттегінің күкіртті сутегімен термокаталитикалық
әрекеттесуі екі сатыда жүреді:
H2S + 1,5 О2 → Н2О + SO2
2H2S + SО2 →2 Н2О + 3S
______________________
3H2S + 1,5 О2 →3 Н2О + 3S
Газдарды тазалаудың соңғы белесі күкіртті сутегін пайдалану болып
саналады. Соңғы кездерге дейін күкіртті сутегі мұнай мен табиғи газдардағы
зиянды қоспа есебінде қаралып келді. Қазіргі кезде мұнай мен табиғи
газдардан алынатын күкіртті сутегінен элементті күкірт алу өндірісі жолға
қойылған. Іс жүзінде күкіртті сутектен элементті күкірт алудың Клаус
процесі көп тараған, мұнда күкіртті сутегі жартылай тотығуға ұшырайды.
Онда мынадай реакциялар жүреді:
H2S + 1,5 О2 → SO2 + Н2О + 124 ккалмоль (517
кДжмоль)
2H2S + SО2 ( 3S + 2 Н2О + 25 ккалмоль (104
кДжмоль)
Бұл процестің бір түрі былай жүреді. Күкіртті сутегінің үштен бірі
ауамен қоспа күйінде реакция жүретін пешке беріледі, мұнда күкіртті сутегі
450 °С температурада күкірттің қос тотығына дейін жанады. Жану өнімі
пайдалану – қазанына түседі, мұнда ол 300°С дейін суыйды. Осы жану жылуының
көмегімен 4,0 МПа қысымды су буын алады. Пайдалану – қазанында
конденсацияланған күкірт жинаушы ыдысқа түседі. Пайдалану – қазанынан
жанудан пайда болған өнімдер тоңазытқышта 140-160°С дейін суытылады.
Күкірт қосымша конденсацияланып тағы да жинаушы ыдысқа түседі. Одан әрі
жану өнімдерін қыздырады, қалған күкіртті сутегімен қосып, газдардың
ағымында бірінші реакторға жібереді. Мұнда бокентте немесе балшықта 350°С
шамасы температурада күкіртті сутегінен күкірт пен күкірттің қос тотығының
түзілу реакциялары жүреді. Түзілген газдар тоңазытқыштан өтіп екінші
реакторлардан кейін тоңазытқыштан шыққан күкірт жинаушы ыдысқа барады.
Конденсатор мен тоңазытқыштарда ұсталынбаған бұлт түріндегі күкірт
коалесценцияланушы сүзгіште ұсталынады. Бұл процесте мүмкін болған 90%
шығыннан тазалығы 99,9% күкірт алуға болады.
Газ комрессорлармен сығып және оны тоңазытқышта суытуға
негізделген. Газдарды сыққанда бөлінуші компоненттердің қысымы осы
компоненттердің қаныққан буларының қысымына дейін жеткізіледі, осының
нәтижесінде олар бу фазадан сұйық фазаға ауысып тұрақсыз газ бензинін
құрайды. Әдетте, қысымның өсуімен және температураның төмендеуімен сұйық
фазаның мөлшері көбейеді. Мұнда конденсацияланған көмірсутектері жеңілдеу
компоненттердің сұйық күйге айналуын жеңілдетеді, себебі олар сұйық
компоненттерде ериді. Оптимальды қысым көп факторлармен, яғни бастапқы газ
құрамымен, мақсатты компоненттерді бөлудің берілген дәрежесімен , сығуға
және суытуға кеткен энергия шығынымен және т.б. анықталады. Көпшілік ілеспе
газдар үшін, келісілген бөлу дәрежесін ескере отырып, оптимальдық қысымды
2,4-4,0 МПа аралығында ұстайды. Газды екі немесе үш баспалдақты
компрессорлармен сығады. Компрессорлардың жұмыс істеу режимінде аралық
тоңазытқыштардағы газдың аралық баспалдақты сууы және цилиндрлердің
қабырғасының қажетті салқындауы үлкен әсер етеді. Арабаспалдақты салқындату
түзілген конденсатты мүмкіндігінше көп бөлуге көмектеседі де сығуға
қажетті энергия шығынын кемітеді, себебі сығу күші комперссорларға түскен
газ температурасының абсолюттік мәніне пропорционалды.
Бастапқы газ шаң ұстаушы және қорғаушы тор арқылы комперссорлардың
бірінші баспалдығына беріледі. Сығылған газ тоңазытқышта суытылады да газ
сепараторына түседі, Одан әрі комперссияның екінші сатысы және т.б.
жіберіледі. Сонымен газ үш рет сығылады, суытылады, конденсаттан (газ
бензинінен) бөлінеді де газ бөлу желісіне жіберіледі. Газ сепараторлардың
үш баспалдағынан шыққан конеденсат тұрақты газ бензинін, сұйытылған
газдар және техникалық жеке көмірсутектерін алумен тұрақтандырылады.
Газдарды сығу үшін поршенді және турбиналы компрессорлар
қолданылады. Жоғары қысымдар шеңберінде пошенді компрессор көп қолданылады.
Егер жоғары қуат қажет болғанда, ал қысым 4,5 МПа көп болмаса, турбиналы
компрессорды қолдану тиімді. Компрессорлардың түрін және қуатын таңдауға
тартпаның түрі үлкен әсер етеді: электроқозғалтқыш, газмоторы, бу немесе
газ турбинасы. Капиталдық жұмсау және пайдалану шығыны жағынан қысымға
қарсы тұратын бу турбинасы экономикалық жағынан пайдалы.
Компрессиялық әдістің бір кемшілігі сепараторларда жеңіл
көмірсутектердің ауыр көмірсутектерден таза бөлінбеуі, осының
нәтижесінде жеңіл көмірсутектердің аз ғана бөлігі газ бензиніне араласып,
ауыр көмірсутектерінің аз бөлігі газ фазасымен жоғалуы орын алады. Осының
нәтижесінде газ бензині тұрақсыз болады және оның бөлінді потенцияалдық
мүмкіндіктен аз болады.
Компрессиялық әдісті майлы газдарды, 150гм3 жоғары ауыр
көмірсутектерден тұратын бензинсіздендіру үшін қолданылады. Олардың
мөлшері аз болғандықтан бұл әдіс тиімсіз. Бұл әдіс пропан фракциясының
бөлінуін қажетті деңгейде алуға мүмкіндік бермейді, ал бұл фракцияның
бөлінуіне қарап бензиннің толық бөлінуі туралы тұжырымдайды. Пропан
фракциясы толық бөлу үшін компрессиялы әдісті басқа тиімді әдістермен
бірге пайдалану қажет.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың сипаттамасы
Комсомольск – Каспий маңы ойысының Оңтүстік – Шығыс ернеуі
өңіріндегі мұнай кенорны. Атырау облысында, Доссор станциясының оңтүстік –
шығысында 70 км жерде орналасқан. Кенорны 1935 ж ашылды. Тектоникалық
тұрғыдан алғанда кенорын үш қанатты тұзкүмбезді құрылымнан орын алған.
Төменгі бордың аптнеоком жікқабаттарын қамтитын қатпардың оңтүстік
қанатында мұнайлы горизонт айқындалды. Оның жатыс тереңдіктері 191 – 346м,
биіктігі 17 – 27м. Су – мұнай жапсары 227 – 397 м – лік белгіленуі. Жатын
қойнауқаттық, тектоникалық тұрғыдан қалқаланған. Өнімді қатқабат
терригендік таужыныстардан құрылған, жинауыштары кезекті. Мұнайға қаныққан
қалыңдығы 6,3м, жинауыштардың ашық кезектілігі 30%, жатынының өтімділігі
0,265 мкм2. Мұнайға, газға қанығу коэффициентері 0,8. Мұнай аз күкіртті
(0,36%), аз парафинді (0,51 гсм3) жатындардың жұмыс режимі суарынды.
Хлоркальцийлі қойнауқат суының тығыздығы 1106кмм3, минералдығы 142 гл.
Кенорын 1943 ж игерілуде.
Абсорбция тиімділігі процесті жүргізу температурасына, қысымына,
газдың және қолданылатын абсорбенттің физика-химиялық қасиеттеріне,
абсорбцияланатын газдың жүру жылдамдығына берілетін абсорбент мөлшеріне
байланысты.
Абсорбентті таңдау абсорбцияланатын газ қасиетіне байланысты.
Көмірсутекті газдар құрлымы мен молекулалық массалары жағынан жақын жеңіл
бензиннің сұйық көмірсутектерімен жақсы бөлінеді. Жеңіл абсорбенттің
булар қысымы жоғары болғандықтан ол абсорберден шығушы газ бен көп мөлшерде
ілесіп кетеді. Абсорбция қондырғыларында әдетте екі сатылы абсорбцияны
қолданады:
Негізгі абсорбент есебінде бензин фракциясын, ал одан кейін абсорберден
шығушы газ ауыр фракциялық құрамды сұйықпен, мысалы, керосин – газойль
фракциясымен, газдан ілесіп бензинді бөлу үшін жуады.
Газдың сұйықпен жұтылу жылу бөлумен жүреді. Осындай да абсорбцияны
бәсеңдетпеу үшін технологиялық қондырғыларда арнайы шаралар қолданады.
Мақсатты компоненттерді бөлу дәрежесін көтерудің тиімді тәсілдеріне
абсорбент пен газдың, оларды абсорберге берер алдында жұмыс
температурасынан төмен температураға дейін суыту болып саналады. Абсорбция
жылуын бөлуді аралық шығарылған тоңазытқыштарда іске асады. Қаныққан
абсорбент жоғарғы табақшадан алынатын өзкүшімен немесе сораппен тоңазытқыш
арқылы өткізіледі, ал одан кейін төменгі табақшаларға қайта беріледі.
Шикізат пен қайта айналушы абсорбентті суыту үшін судан бөлек жасанды
суытқыштарда да, пропан мен аммиакты қолданады.
Еріткіші ретінде диэтаноламин су ерітіндісі қолданылады.
Ерітіндідегі диэтаноламин мөлшері бастапқы газдары қышқыл газдың мөлшеріне
тәуелді. 20-30% аралығында өзгереді ерітіндіде қышқыл газдар
концентрациясы 0,05-0,08 м3литр болса, онда 20-25% диэтаноламин
қолданылады. Егер 0,14-0,15 м3литр болса, онда 25-27% диэтаноламин
қолданылады, 0,15-0,17 м3литр болса, онда 25-30% диэтаноламин
қолданылады.
Ілеспе газды өңдеудің, сонымен қатар қажет болғанда табиғи газды дп
ГӨЗ жүргізеді және ол мынадай операциялардан тұрады:
- Газдардан тұрақсыз бензин деп аталатын – С3 және одан жоғары
көмірсутектерін (газды бензинсіздендіру) шығару;
- Бензинсіздерілген газды бұл газды тұтынушыларға жеткізуге қажетті
қысымға дейін қысу;
- Тұрақсыз бензинді жеке көмірсутектеріне – пропан, изобутан, бутан және
тұрақты бензинге бөлу.
Газ өңдеу зауытында тағы да газды кептіру және күкірт сутегінен
тазалау қондырғылары бар. Мұнай кен орындарында тұрақты да, жылжымалы да
газ өңдеу зауыттары салынады. Жылжымалы ГӨЗ қуаты 40-100 м3 газды суткісіне
құрайды, оның аппараттары платформаларда немесе жылжымалы құрастырылады.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Күкіртті мұнайларды өңдейтін зауыттардың көмірсутекті газдардың
құрамында әр уақытта күкіртті сутегі болады. Бұл күкіртті сутегінің бір
бөлігі мұнайдағы тұрақсыз күкіртті қосылыстарының оны термиялық және
каталитикалық крекингтегенде және кокстеуде ыдырауынан түзіледі. Мұндай
жағдайда шикізаттағы күкірт процесс өнімдері арасында бөлінеді.
Гидрогенизациялық процестерде күкіртті қосылыстардың өте терең ыдырауы орын
алады: олардың негізгі бөлігі күкіртті сутегіне айналады да газ құрамында
жиналады.
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің құрғақ газ
шығымы мен ондағы күкіртті сутегі мөлшерінің көрсеткіштері берілген. Бұл
мәндерден тек бір ғана қуаты жылына 1млн т жоғары күкіртті мұнай мазутын
гидрокрекингтеудің бір қондырғысы 2200-ден 7700т дейін жылына күкіртті
сутегін береді.
Технолгиялық қондырғылардан шыққан күкіртті сутегін МӨЗ әдетте
күкірт алуға, ал кейбір кезде – күкірт қышқылын өндіруде пайдаланады. Зауыт
және табиғи газдар негізінде күкірт өндірудің өндірісте ең көп тараған
әдісі екі сатыда іске асатын Клаус процесі болып саналады:
2 H2S+ 3О2 (2SO2 +2 Н2О
2H2S + SО2 ( 2хSх + 2 Н2О
мұнда, х- күкірт саны (S2,S6 және т.б.);
Күкіртті және жоғары күкіртті мұнайларды негізгі өңдеу
процестеріндегі газ шығымы және ондағы күкіртті сутегі мөлшері.
Кесте 1
Процесс Газ шығымы, H2S газдағы
шикізатқа,%(масс.) мөлшері,,%(масс.)
Күкіртті мұнай қалдығының 4,0-7,5 4,5
40%-тік термиялық крекингі
Жоғары күкіртті мұнай вакуум 6-9 29,5
газойлін каталитикалық
крекингтеу
Шығыс мұнайлары 28% 7,5 5,0
крекинг-қалдықтар қоспасын жай
кокстеу
Күкіртті мұнайдың дизел отынын 2,5 9,6
гидротазалау
Жоғары күкіртті мұнай мазутын 2-7 11,0
гидрокрекингтеу
Жоғары күкіртті Арлан мұнайының9-15 15,0
гудронын термокантактты
крекингтеу
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
көмірсутектері газдар түзілуімен жүреді. Бұл газдардың шығымы шикізатқа
есептегенде орташа 5-25% құрайды. Қазіргі озық мұнай өңдеу зауыты жылына
12 млн т мұнайды терең өңдегенде шамамен 1 млн.т (яғни 8% (масс.) жоғары)
газ көміпсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің арасынан
пиролиз процесі ерекше орын алады, онда олефиндерге өте бай газ өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропиленді және бутилен –бутадиен фракциясын
бөлгеннен кейін газдың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта
пиролизге айналымға жібереді немесе газ бөлу қондырғысына жібереді.
Мұнай шикізаттарын негізгі каталитикалық процестермен өңдеуде газ
шығымы едәуір жоғары: каталитикалық риформинг шикізатқа есептегенде 10-20%
(масс.) газ (сонымен бірге 1-ден 2% дейін сутегін) береді; каталитикалық
крекингте газ шығымы 12-15% (масс.) құрайды. Мұнайды алғашқы және құрылымын
өзгертіп өңдеу процестері газдардың құрамы берілген.
Сутегінің қатысуымен қысыммен жүретін процестерде (риформинг,
изомерлеу, гидрокрекинг, гидротазалау) газдар құрамында қанықпаған
көмірсутектері көп (50% дейін) болады, олардың мөлшері процестің
технологиялық режиміне және катализатор табиғатына байланысты.
Газды пайдалану бағыты оның құрамына байланысты, Каталитикалық
крекинг газы бутилендер мен изобутанға бай каталитикалық алкилдеу
қондырғысы үшін өте құнды шикізат. Риформинг газынан сутегін, дәлірек –
сутегінің көлемдік үлесі 75-90% сутекті газды алады. Сутекті газды
гидрогенизациялық процестерді жүргізуге пайдаланады.
Мұнайды терең өңдеуде құрғақ газдар шығымы 3,0-4,5% (масс.)
құрайды, ал олардың құрамы мынадай (% масс. газға):
Сутегі
3,0-3,5
Метан
26-27
Этан ≈30
Пропан-пропилен
8,0-8,5
Этилен
27-28
С4 фракция
≈5
Құрғақ газдың зауыттағы процестерге байланысты әртүрлі болады және
оларды негізінен технологиялық отын есебінде пайдаланады. Бірақ құрғақ
газдардан құнды компоненттерді бөлу де жүргізіледі. Қысыммен жүретін
термиялық крекинг пен кокстеу газы құрғақ (С2 дейінгі фракция 30-60%
құрайтын) майлы газға жатады.
Мұнай өңдеу зауыттары газдарының қоры зауытта мұнайды өңдеу
тереңдігіне байланысты; терең өңдеуде газды тиімді пайдаланудың
экономикалық маңызы зор. Газ фракцияларын өңдеу бағыты зауыт бағытына
байланысты, көбінесе мұнай өңдеу процестері мұнайхимия монометрлері
дайындаумен (көппропиленді, присадкаларды алумен) байланысты.
Кейбір газ компоненттері зауытта пайдаланады: құрғақ газды
технологиялық отын есебінде, риформингтің сутекті газын гидрогенизациялық
процестерде (гидротазалау, гидрокрекинг). Егер зауыт жүйесінде гидрокрекинг
процесі көзделсе, онда құрғақ газдың бір бөлігі сутегін өндіру мақсатында
конверсияға салады.
Мұнай зауыттарының газдарын пайдалануда құнды компоненттерді
олардың потенциалдық мөлшерінен толық бөлу, яғни газбөлу қондырғысының
тиімді жұмыс істеуі үлкен роль атқарады. Көпшілік МӨЗ газ бөлудің екі
блогы; қаныққан және қанықпаған газдар үшін болады. Бұл газдарды
бөлу тиімсіз, себебі қанықпағаны құндылау және оларды концентрацияланған
қоспалардан бөлу толықтау жүреді.
Қаныққан және қанықпаған газ бөлу жүйесі бір-біріне ұқсас немесе
әртүрлі болуы мүмкін. Газды жеке көмірсутектерге және тар көмірсутек
фракцияларға бөлудің арнайы орнатылған газды фракциялаушы қондырғыларда
(ГФҚ) іске асырылады.
Қаныққан көмірсутектерді өңдеуде әртүрлі мақсатта қолданатын мынадай
өнімдер алынады:
1. этан фракциясы – пиролиз шикізаты, маларды парафинсіздендіру
қондырғыларында хладоагент және т.б.
2. пропан фракциясы - пиролиз шикізаты, көп технологиялық қондырғыларда
хладоагент, тұрмыстық сұйытылған газ, қалдық өнімдері
асфальтсыздандыру процесінде еріткіш;
3. изобутан фракциясы – жасанды каучук (изопрен және бутилкаучук) өндіру
шикізаты, алкилдеу қондырғыларында пайдаланылады;
4. бутан фракциясы – жасанды каучук өндіру шикізаты, пиролиз бен
сұйытылған тұрмыстық газ компоненті шикізаты, автокөлік бензиніне оған
қажетті бу қысымын жасау үшін қоспа;
5. изопентан фракциясы – изопрен каучугін өндіруге шикізат, жоғары
октанды бензиндер компоненті;
6. пентан фракциясы – изомерлеу және пиролиз процестері шикізаты.
Құрамында қанықпаған көмірсутектері бар газдардан мынадай
фракцияларды бөледі:
1. пропан-пропилен – полимербензин, фенол және ацетон, жасанды жуғыш
заттар, бутил спирттерін өндіруге шикізат;
2. бутан – бутилен – алкилдеу мен полимерлеу қондырғылары үшін шикізат,
жасанды каучуктер, майларға присадкалар, метилэтилкетон,
метилтретбутил эфирін (МТБЭ) өндіруде пайдаланады.
Сұйытылған газдар сапасы тиісінше техникалық стандартпен анықталады.
1.4. Процестің теориялық негізі
Мұнай және табиғи газдар құрамына көмірсутектермен бірге қышқыл
газдар – көмірсутегінің қосоксиді және күкіртті сутегі тағы да күкіртті
қосылыстар – көміртегінің күкіртоксиді, қоскүкіртті көміртегі,
меркаптандар, тиофендер және басқа қоспалар кіреді, олар белгілі жағдайда
газдарды тасымалдауды және пайдалануды күрделендіреді, металдардың
коррозиясын күшейтеді, каталитикалық процестің тиімділігін төмендетеді және
катализаторды уландырады.
Газдарды SO2 пен H2S – тен тазалаудың өндірістік әдістері өте
көп. Олардың ең көп тарағаны этаноламиндермен тазалау, бұл кейбір жағдайда
SO2 ,H2S және суды газдан бөлуді бірге жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл
мақсатта этаноламинмен тазалаудан бөлек сумен жууды және сілті металдардың
корбанаттарының судағы ерітіндісімен тазалауды қолданылады. Газдарды СO2
және H2S- тен этаноламинмен тазалау әдісі 1930ж. бері қолдануда. Қазір
бұл әдіс әртүрлі вариантта мұнай-химия синтезіне шикізат дайындауда көптеп
қолдануда. Табиғи газдарды тазалауда бірэтаноламиннің 15-30% судағы
ерітіндісін пайдаланады. Бірэтаноаминнің құны аздығымен қатар реакцияға
қабілеті және тұрақтылығы жоғары және регенерациясы жеңіл іске асырылады.
Бірэтаноламиннің қайнау температурасы 170°С, суда шексіз ериді.
СO2 мен H2S бірэтаноламинмен абсорбциялауда мынадай негізгі
қосынды реакциялар орын алады:
2RNH2 + H2S ( (RNH3 )2S
(RNH3 )2S + H2S (2RNH3 HS
СO2 + 2RNH2 + H2O ( (RNH3 )2CO3
СO2 +(RNH3 )2CO3+ H2O(2RNH3 H CO3
Мұнда, R- НОСН2 СН2 тобы. Төменгі температурада реакциялар солдан
оңға, жоғары температурада оңнан солға жүреді: бірінші жағдайда СO2 мен
H2S абсорбентпен байланысады, екіншіде адсорбенттің регенерациясы және
жұтылған қышқыл газдардың бөлінуі орын алады.
Күкіртсутегі мен көміртегінің қосоксидінің этаноламинмен жұтқызу
процесін жоғары қысымда және 25-40°С температурада жүргізіледі, ал жұтқышты
регенерациялауды төменгі қысымда және 105°С – тан жоғары температурада
жүргізіледі.
Газды бірден күкіртті сутектен, көміртегі қосоксидінен және судан
тазалау үшін этаноламиннің этиленгликольмен қоспасын қолданады. Мұндай
біріктірілген тазалау, шикізатты сусыздандыруда және еріткіштерді
регенерациялауға пайдаланатын су буының шығынын азайтады.
Процесті абсорберден, десорберден және жанама құрал-жабдықтардан
тұратын қондырғыларда жүргізіледі. Абсорбер мен десорбер газдарды кептіруде
пайдаланғандай құрылымы болады. Абсорбердің астына алғашқы шикі газ түседі,
оған қарама- қарсы этиленгликоль мен этаноламин беріледі. Абсорбердің
жоғарғы жағынан тазаланған газ, төменгі жағынан күкіртті сутегімен және
көміртегінің қостотығымен абсорбцияланған жұтушы ерітінді шығады; ерітінді
жылуалмастырғыштан, бумен жылытқыштан өтіп, десорбердің ортасына беріледі.
Десорбердің жоғарғы жағынан күкіртті сутегі және көміртегінің қосоксиді
шығады; төменгі жағынан регенерациядан өткен жұтушы ерітіндіні сораппен
шығарылады. Бұл ерітіндінің бір бөлігі қайнатқышта қыздырылып, десорберге
жылу беру үшін қайта беріледі, ал басқа бөлігі жылу алмастырғышта және
тоңазытқышта суытылады да абсорбердің жоғарғы жағына беріледі.
ҚЭА тазалау процесі. Бұл процесте еріткіш есебінде қосэтаноламиннің
(ҚЭА) судағы ерітіндісі (20-30%) пайдаланады.
ҚЭА процесін қышқыл газдардың сыбағалы қысымы 2,0 МПа және одан
жоғары болғанда пайдаланады. Бұл жағдайда ерітіндінің қанығу дәрежесі 1,0-
1,3% моль жетеді. Бұл процестің артықшылығы мынада: газдың СO2 мен
H2S-тен СОS және СS2 қатысуымен толық тазалануы қамтамасыз етіледі;
қосэтаноламин ерітіндісі процесс жағдайында химиялық тұрақты,
регенерациялануы тез, қаныққан бу қысымы төмен; процестің технологиялық
және конструкциялық іске асырылуы қарапайым; абсорбцияны, БЭА – процесіне
қарағанда, 10-20°С жоғары температурада жүргізіледі, бұл газды тазалауда
ауыр көмірсутектердің көбеюімен ерітіндінің күшті көбіктенуін болдырмайды.
ҚЭА тазалау процесі Қазақ мемлекетіндегі Теңіз мұнайының жоғары
және орта қысымды ілеспе газын, қышқыл компоненттерден тазалауда қолдану
табуда. Жоғары және орта қысымды ілеспе теңіз газының құрамында
көмірсутектерден бөлек 0,11 және 0,42% моль су буы; 9,85 және 31,53% H2S ;
2,45% және 3,23% СO2; 1,18 және 0,25% моль N2; 0,01 және 0,02% моль
метилмеркаптан тиісінше бар. Тазалаудан кейін компоненттердің мөлшері: 0,05
- 0,56% моль, күкіртті сутегінің және көміртегі қостотығының толық
тазалануы, азоттың 1,35 - 0,39% моль, метилмеркаптанның 0,01 - 0,04% моль
өзгеруі орын алады.
Табиғи газдарды механикалық қоспалардан тазалауды негізінен
механикалық құралдар көмегімен іске асырады. Газ тазалуды құрғақ және
ылғалды әдістерге бөледі. Құрғақ тазалауда құрғақ шаң ұстағыштар
қолданылады: циклондар, тұндырғыш аппараттар және электрофильтрлер.
Циклондардың әсері, сыртқа тепкіш күшті, ластанған газды жоғары
жылдамдықпен аппаратқа жанама жолмен енгізудің нәтижесінде және оның одан
әрі қозғалысы бұранда түрінде болған жағдайды пайдалануға негізделген.
Тозаң сыртқа тепкіш күштің әсерімен қабырғасына лақтырылып төменгі тесік
арқылы бункерге түседі, ал тазаланған газ ағымы циклонның орталық құбыры
арқылы шығады. Тазалау коэффициенті тозаң бөлшектерінің мөлшеріне және
циклон диаметріне байланысты. Сыртқа тепкіш күш, циклон диаметрі аз болған
сайын, көп әсер 4-8-ден тұратын циклондар топтарын, сандары оннан жүзге
дейін жететін батарея типтес бір агрегаттық жиналған пайдаланады.
Тұндырғыш цилиндр тәрізді бос аппараттарда газ қозғалысының
жылдамдығының күрт азаюының нәтижесінде тозаң бөлшектері салмақ күші
әсерімен түбіне қонады. Қысымның көтерілуімен тұндырғыштар газдардың
тығыздығы және тұтқырлығы өседі, және сондықтан бөлшектердің тұну
жылдамдығы төмендейді. Тұндырғыш аппараттағы қатты бөлшектердің тұнуының
оптималды жағдайы болып, қысымның азаюы және температураның көтерілуі
саналады.
Газды тозаңнан тазалаудың ең тиімді әдісі электрсүзгіште тазалау
болып саналады. Олардың әсері газды иондандыруға, яғни оның молекуласының
оң және теріс иондарға ыдырауына, қарама – қарсы зарядталған электродтарға
қозғалуына негізделген. Электродтар арасында потенциалдар айырмашылығының
бірнеше мың вольтке дейін өсуімен иондар мен электрондар кинетикалық
энергиясының күрт көтерілуінің нәтижесінде олар кездескен молекулаларды
иондарға ыдыратады да, газ толық ионданады. Мұндай жағдайда өткізгіш
айналасында газдың әлсіз жарық шығаруы байқалады. Электродпен бірдей
белгілі иондар басқа тұндырғыш, оң полюспен қосылған электродқа жылжиды.
Тозаңдалған газдағы теріс иондар жылжығанда тозаңға зарядын беріп, оларды
тұндырғыш электродтарға бағыттайды. Шаң бөлшегі өзінің зарядын тұндырғыш
электродқа береді және өзінің салмағының әсерінен шөгеді немесе сілкуден
лақтырылады. Электросүзгіштер жоғары кернеулі (40-70кв)тұрақты электр
тоғымен істейді. Тозаңның тоқ өткізгіштігін көтеру және оның тұнуын
жақсарту мақсатында газды ылғалдайды. Түтік және пластинка тәрізді
электросүзгіштер бар. Газдың булардағы тазалану дәрежесі 90-нан 98% дейін
жетеді.
Ылғал газ тазалау тозаңдалған газ ағымының сұйықпен (минералды
май) тығыз контактта болуына негізделген. Мұнда қатты бөлшектер сұйықпен
ұсталады. Ылғалды газ тазалауды жүргізу үшін скруббер, ылғалды циклондар,
айналушы жуғыштар және т.б. қолданылады.
Абсорбент ретінде N-метилпирролидон (NMH) пайдаланады. Оның улық
қасиеті жоқ, күкіртті сутегін, СО2, RSH және көмірсутектерін жақсы
ерітеді, су буын жұтады, коррозиялық әсері жоқ, химиялық тұрақты, ағынды
суды биологиялық тазалауда жеңіл ыдырайды, талғамдылығы жоғары және
күкіртті сутегін СО2 –ның қатысуында талғамды бөлуді қамтамасыз етеді
(20°С және 0,1 МПа H2S ерігіштігі СО2 қарағанда 10 есе жоғары). Жүйеде
сұйық көмірсутектері болғанда N-метилпирролидон көбіктенуі мүмкін. N-
метилпирролидонның қаныққан буының қысымының жоғарылығынан, оның шығыны
көп болуы мүмкін;
Оның шығынын азайту үшін тазаланған газды Пурризол қондырғысында
сумен жуады.
Процесті Лурги фирмасы жасаған. Бірінші өндірістік қондырғы ФРГ –
да 1963 ж. (газ бойынша қуаты 50 мың м3сағ., күкірт бойынша – 4,2 тсағ)
табиғи газды тазалау үшін іске қосылған. Пуризол процесі құрғақ газдарды
СO2 мен H2S олардың концентрациясы бастапқы шикізатты әртүрлі болғанда
да аса таза емес және тазалауда пайдаланады. NMH еріткіштің жоғары
талғамдылығы Пуризол қондырғысының қышқыл газдарының H2S СO2 қатынасы
жоғары, сондықтан оларды Клаус әдісімен күкірт өндіруге пайдалануға
болады. СO2 мен H2S мөлшеріне және қышқыл компоненттердің абсорбциялық
тазалаудың қажетті тереңдігіне байланысты мұндай қондырғыларда процесс бір
немесе бірнеше сатыда жүргізіледі.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
Газ 1 абсорберінің төменгі бөлігіне беріледі, мұнда бір немесе
қосэтаноламин ерітіндісі абсорбент ағынымен әрекеттеседі. Абсорбер
насадкалы немесе тарелкалы колонна. Абсорбент 1 абсорбердің жоғарысынан
үшінші немесе төртінші тарелкасына беріледі. Абсорбердің жоғарысындағы
тарелкілер, газбен кететін ҚЭА ерітіндісін ұстап қалады. Тазартылған газ
абсорбердің жоғарысына кетеді.
Абсорбердің төменінен шығатын күкіртсутекке қаныққан ҚЭА ерітіндісі,
2 сепараторына келіп түседі, мұнда қысым абсорберге қарағанда төмен. Қысым
төмен болғандықтан ҚЭА-дағы еріген жеңіл көмірсутекті газдарды бөліп
аламыз. 2 сепараторында ҚЭА ерітіндісінен көмірсутекті конденсат бөлініп
алынады. Қаныққан ерітінді 2 сепараторынан шығып, 3 жылуалмастырғышы және 4
буқыздырғышы арқылы өтіп, буландырушы колоннаға, яғни 5 десорберіне келіп
түседі. Бұл колоннада ҚЭА –дағы сіңірілген күкіртсутек буланып кетеді.
Қыздыруға қажетті жылу 6 қыздырғышы арқылы колоннаға беріледі. ҚЭА
ерітіндісі 5 десорберінің төменінен 6 қыздырғышына беріледі, мұнда ол
буланып, колоннаға қайтарылады. Буландыру температурасы 125-1300С
температурадан аспау керек.
Процестің жоғары температурасы және буландырушы колоннадағы ылғал
күкіртсутекті коррозия тудырады. Сондықтан колоннаның төменгі бөлігін және
қайнатқышты даттанбайтын болаттан жасайды. Осыған байланысты буландырғыш
колонна тарелкалы емес, насадкалы болып келеді. Регенерацияланған ҚЭА
ерітіндісі 5 десорберінің төменінен шығып, 3 жылуалмастырғышында
салқындатылады және мұздатқышта 35-450С-ге салқындатылады да абсорберге
жіберіледі.
5 буландырғыш колоннасының жоғарғы өнімі су буынан және
күкіртсутектен тұрады. 5 десорберінің жоғарысынан бу-газды қоспа
7 конденсатор – мұздатқышқа түседі, содан соң газ сепаратордан шығып,
қысым реттегіш клапан арқылы элементарлы күкірт және күкірт қышқылын алу
қондырғысына жібереді. 8 сепараторының төменінен күкіртсутекті су жиналады,
ол буландырғыш колоннаны салқындату үшін қоллданылады.
Процестің кемшілігі: еріткіштің жұту қабілетінің төмендігі,
абсорбенттің сыбағалы шығынының және пайдалану шығынының жоғарылығы; шикі
газдардағы кейбір қоспалардың ішінара (СО2 ) немесе (HCN) еріткішпен
әрекеттесіп регенерацияланбайтын қосындылар түзілуі; меркаптандардың және
басқа күкірторганикалық қосылыстардың бөлінуінің төмендігі.
БЭА – мен ҚЭА – процестерінің технологиялық желілері іс жүзінде
бірдей, тек ерітіндінің регенерацияланбайтын қосындылардан тазалау
түйінінен басқасы. ҚЭА – тазалау қондырғысында оларды ерітіндіні сүзу
арқылы бөледі. БЭА – тазалау қондырғысында бұл мақсатқа дистилляция және
сүзуді қолданады.
Технологиялық режим нормалары.
Кесте 2
Газ кен орны
№ Көрсеткіштері Доссор газ
кен орны
І – жақты ІІ - жақты
тазартқыш тазартқыш
1 Шикізат газ бойынша
өнімділік, 1000 м3сағ 50-60 50-60 70-90
2 Регенерленген 200-240 90-120 100-130
абсорбенттің шығыны,
м2сағ
3 СО2 Шикізат газының
құрамындағы % 5-5,5 4000(мг м3) 0,3-0,4
H2S 4,3-5,0 - 1,3-1,4
4 Тазартылған газдың
құрамындағы
H2S мгм3 4000 20 20
СО2 % - 0,1 0,1
5 Қысым, МПа
абсорбер 5,1-5,4 5,1-5,4 4,6-5,4
десорбер 0,15 0,15 0,15
6 Температура, °С
абсорбент 50-60 50-60 50-60
шикі газ 20-30 20-30 20-30
жоғарғы десорбер 107 108 110
төменгі десорбер 119 119 119
7 Абсорбенттегі қышқыл
газдың құрамы
моль моль МЭА
регенреленген
H2S 0,02-0,04 0,02-0,03 0,01-0,03
∑ H2S және СО2 0,15-0,2 0,11-0,15 0,13-0,19
қаныққан
H2S 0,2-0,25 0,06-0,07 0,06-0,1
∑ H2S және СО2 0,5-0,6 0,15-0,23 0,36-0,45
8 Абсорбенттегі МЭА 14-19 6-10 8-12
құрамы, % масс.
Абсорбция процесінің техналогиялық режимі; бастапқы абсорбент
температурасы 20 - 28°С, шикі газдың температурасы әртүрлі объектілерде 0-
ден 15°С дейін, қысымы 5,0-5,7 МПа аралығында ұстайды.
Газды аса таза емес тазалағанда абсорбентті регенерациялауды
әдетте жылу бермей жүйедегі қысымды көп сатылы төмендетумен, ал газды өте
таза тазалауда (мысалы, H2S мөлшерін 5,7 мгм3 және одан да төмен) қысымды
дроссельдеумен және жылу берумен іске асырады. Кейбір кездерде қышқыл
компоненттердің терең булануын қамтамасыз ету үшін еріткішті төменгі
қалдық қысымда регенерациялайды, ал колоннаның – регенератордың төменгі
бөлігіне инертті газ (азот, ауа және т.б.) береді. 1 баспалдақтан өткен
газды жүйеге қайта береді, себебі ол негізінен жеңіл көмірсутектерінен
және қыщқыл компоненттерден тұрады. Тазаланған абсорберден шығушы МР
еріткіш болады, сондықтан ол арнайы сумен жуылатын колоннаға түседі, мұнда
газдан еріткіш бөлінеді. Тазаланған газды сумен жуу блогы бұл желіде
келтірілмеген.
Белгілі бір бетке түсетін күш әрекетінің нәтижесін сипаттайтын
шаманы қысым деп атайды. Қысым түсетін модуліне ғана емес, осы
перпендикуляр бағытта әрекет ететін беттің ауданына да тәуелді болады.
Қатты денелердің, сұйықтардың және газдардың барлық қасиеттері
олардың құрылысына байланысты болады. Сұйықтар мен газдардың қысымның
берілуі басқаша болады. Сұйықтар мен газдар қысымды, қатты дене сияқты бір
бағытта ғана емес, жан – жақты бірдей таратады.
Температура. Шикізаттың ыдырау тереңдігі тұрақты немесе соған жақын
жағдайда крекинг температурасының өсуі газ шығымын көтереді, ол барлық
басқа өнімдердің шығымы кемиді. Температураның өсуі шикізаттың ауысу
тереңдігін арттырады, яғни газ бен кокс шығымы өсіп бензин шығымы азаяды.
Бензин сапасы ароматизациялану нәтижесінде аздап өседі, яғни оның октан
саны көбейеді.
Температура катализатор шығынына, шығымына сапасына әсер етеді.
Процестің ең қолайлы жағдайы 5- 13°С құрайды. Температураны көтеру қышқыл
мен көмірсутектердің қоспасы тұтқырлығының төмендеуімен араластыруды
жеңілдетеді, бірақ мұнда алкендердің полимерлеу мен сульфирлеу жанама
реакциялары өседі. Температураны төмендету реакция талғамдылығын өсіреді,
катализатор шығынын азайтады, шығымын көбейтеді. Бірақ 5°С төмен
температурада көмірсутектердің тұтқырлығы өседі де күкірт қышқылының
жылулық қабілеті азаяды. Көмірсутектермен қышқыл контакты нашарлауы электр
қуатының араластыруға шығынын өсіреді.
Қысым көмірсутекті шикізаттың негізгі бөлігі сұйық фазада болатындай
ұстайды. Өндірістік қысым орташа 0,3-1,2 МПа құрайды.
Қысым – технологиялық әдістердің басты белгісі. Халықаралық жүйе
бірлігінде қысымның өлшем бірілгі ретінде (Па) паскаль қолданылады. Бірақ
осы уақытқа дейін жүйеден тыс бірлік: кгсм2, мм су бағ және бар
қолданылады. Бұл бірліктер келесі қатынастармен байланысқан: 1 кгссм2=
95066,5 Па; 1мм су бағ = 9,80665Па; 1мм қорғ бағ = 133,322 Па; 1 бар = 10 5
Па.
Қысымды өлшеу кезінде абсолютті жоғалу және атмосфералық қысым,
сонымен қатар ауасы сорылып алынған кеңістікті айыра білу керек.
Ра – зат күйінің өлшемі (сұйықтықтың, газдың, және будың) абсолютті
қысымы;
Ри – абсолютті қысым арасындағы Ра айырмашылық және Рб
атмосфералық қысым (немесе қоршаған орта қысымы) жоғалу қысымы.
Ри = Ра – Рб
Егер абсолютті қысым, атмосфералық қысымнан төмен болса, онда
Рв = Рб - Ра
Мұнда, Рв – ауасы сорылып алынған кеңістікпен өлшенетін қысым
(разрядтау) МЕСТ2405-80 (СТС ЭВ 1641 – 79) бойынша қысымды өлшеуге арналған
құралдар қызмет көрсету әдісі және өлшенетін шаманың түрі мен
классификацияланады.
Жұмыс жасау әдісіне байланысты қысымды өлшеуге арналған аспаптар
келесілерге бөлінеді:
- қысымы сұйықтық бағанына сәйкес келетін өлшенетін қысымға теңестірілуі
негізделген сұйықтықты;
- таратылушы күш бойымен немесе әртүрлі қатты элементтердің деформация
шамасы бойымен өлшенетін қысым деформацияланады;
- поршенге әсер ететін, мұндағы өлшенетін қысым, ішкі күшпен және жүк
поршенімен теңестіріледі;
- электрлік, қысым әсері астында қысымның қандай да бір электрлік шамадағы
қысымға немесе материалдың электрлік шамаға өзгертуді түрлендіруге
негізделген.
Өлшенетін шама түріне байланысты қысымды өлшеуге арналған аспаптар
мынадай болып бөлінеді:
- монометрлер – абсолютті және артық қысымды өлшеуге арналған құрал;
- вакууметрлер – вакуумды өлшеуге арналған құрал;
- моновакууметр – артық қысымды және вакуумды өлшеуге арналған құрал;
- дифферненциалды монометрлер – біреуі де қоршаған ортаның қысымы болып
саналмайтын, екі қысымының айырмашылығын өлшеуге арналған құрал;
- барометрлер – атмосфералы ауаны өлшеуге арналған құралдар;
- напорометрлер (кіші монометрлер) – аз артықшылықты қысымды өлшеуге
арналған құррал;
- тягометрлер (кіші монометрлер) – аз сиретілулерді өлшеуге арналған
құралдар;
- тягонапорометрлер (кіші монометрлер) – кіші қысым және сиретілулерді
өлшеуге арналған құрал.
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
Газдық талдау. Газдық талдағыштарды екі үлкен топқа бөледі: химиялық
және физикалық. Химиялық газдың талдағыштарынан әсері бір немесе бірнеше
газдың қоспасының басқа бір затпен құрамды бөліктері негізінде құрылған.
Физикалық газдық талдағыштарда газдық қоспаны таңдау үшін газдық
қоспаның қандай да бір физикалық құрамы қолданылып, анықталатын
компоненттің мазмұнының өзгеруі кезінде өзгертіледі. Мұндай құрам ретінде
газдық қоспаны мінездейтін қандай да бір физикалық шаманы алуға болады
(тығыздығы, жылуөткізгіштік және т.б.). Таңдаудың бір шарты – берілген
газдық қоспадағы таңдалған шаманың аддитивті құрамы.
Химиялық газ талдағыштары. Химиялық газ талдағыштарының жұмысы
талдау компонентін жоюдан кейінгі газдық қоспаның көлемінің ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Табиғи және іліспе мұнай (яғни мұнай төтел) көмірсутек газдары
отын және мұнай химиясының шикі затын өндіруде өте құнды шикі заттарға
жатады. Бұл газдарды алғашқы өңдеудің негізгі өнімдері – газ бензині,
сұйытылған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектері: пропан, н-
бутан, изобутан, пентан. Табиғи және іліспе мұнай газдарын газ өңдеу
зауыттарында, мұнай және газдардың үлкен кеніштерінде орналасқан іске
асырады.
Өнімдердің сапасын арттыру және газ өңдеу зауыттарының құрал –
жабдықтарын пайдалану жағдайларын жақсарту мақсатында, көмірсутекті
газдарды механикалық қоспалардан (қалқып жүрген шаң, құм, газ құбырының
өнімдерінің бөлшектерінен және т.б.) алдын-ала тазалайды, құрғатады және
одан кейін күкіртті сутегінен және көміртегінің қос оксидінен тазалайды.
Кен орындарында мұнай төтелдерден жоғарғы, орта және төменгі
қысымды баспалдақтарға түседі, мұнда қысымның күрт төмендеуінің нәтижесінде
одан еріген газдар бөлінеді де газ өңдеу зауытына жіберіледі. Мұнай одан
әрі резервуарларға беріледі, мұнда одан судың негізгі бөлігі бөлінеді де
тұрақтандыруға жіберіледі, яғни жеңіл компоненттерді бөлуге: этанды,
пропанды, бутандарды және аздап пентандарды. Тұрақтанған мұнайды мұнай
өңдеу зауытына айдайды, ал тұрақтанудан бөлінген газдар газ өңдеу
зауыттарының шикізаты болады.
Табиғи жанғыш газдар негізінен метаннан, этаннан, пропаннан және
бутаннан тұрады, кейбір кездерде сұйық көмірсутектерінің қоспасы болады.
Табиғи жанғыш газдардың кен орындары, басқа пайдалы қазбалармен
байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына; газ
көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ шапкасы деп
аталатын газмұнайлы түріне; газ сұйық көмірсутектерімен қаныққан,
газконденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты бірінші кезекте энергетикалық
отын есебінде көп пайдаланады, оның 10-ақ %-ті химия өндірісінің қажетіне
жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
материалдарын өндіруде және коммуналды шаруашылық қажетінде көп қолдану
табуда. Табиғи жанғыш газдар біртекті және табиғи органикалық шикізат, олар
келешекте химия технологиясында көп қолдану табуы керек. Соңғы кездерде
сығылған және сұйытылған газдар автокөлік отыны есебінде қолдану табуда.
Табиғи газдар дүние жүзілік барланған потенциялдық қоры 282 трли
м3, оның өнідірілетін қоры 92 трли м3 құрайды. Табиғи газдың дүние
жүзілік барланған қоры 40% бұрынғы КСРО үлесіне, 25% жақын және Орта Шығыс
елдер үлесіне келеді.
Табиғи газды дүние жүзінде өндіру деңгейі 1985ж. 1652 млрд м3
құрады.
Табиғи газдарды төтелдер арқылы өндіреді. Оларды өндіруде фонтан
әдісін пайдаланады. Газ жер бетіне шығу үшін газ қабатына дейін бұрғыланған
төтелді ашу керек. Газдың өзіндік шығу жағдайында қабат энергиясы тиімді
пайдаланбайды, төтелдің бұзылуы мүмкін. Сондықтан газдың шығуын, төтел
басындағы құбырды жіңішкертіп барып, шектейді. Газ кен орындарын пайдалану
соңғы 20-25 жылдары үлкен қарқынмен өсіп келеді, осы мезгілде қордың 80-90%
өндірілуде.
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
шикізатқа есептегенде газдар түзілуімен жүреді. Бұл газдардың шығымы
шикізатқа есептегенде орташа 1-25% құрайды. Қазіргі озық өңдеу зауыты
жылына 12 млн.т. мұнайды өңдегенде шамамен 1 млн.т . (яғни 8% масс. жоғары)
газ көмірсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің арасынан
пиролиз процесі ерекше орын алады, онда олефиндерге өте бай газ өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропиленді және бутилен – бутадиен фракциясын
бөлгеннен кейін газдың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта
пиролизге айналымға жібереді, немесе газ бөлу қондырғысына жібереді.
Газдар қоспаларын жеке компоненттерге немесе техникалық
фракцияларға одан әрі өңдеу үшін бөлуде мынадай процестер қолданылады:
конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция. Газфракциялау
қондырғыларында (ГФҚ) бұл процестерді әртүрлі құрамда біріктіреді.
Конденсация – газдарды бөлудің бірінші сатысы конденсациялау
көмегімен газ екі фазалы жүзеге ауысады, одан кейін оны механикалық жолмен
газ бен сұйыққабөледі. Суытқыш есебінде суды немесе ауаны пайдаланады.
Компрессия – газдарды бөлу жүйелерінде конденсациялау мен бірге
қолданылады. Газдар қысымын өсіргенде көмірсутектердің конденсациялануына
қолайлы жағдай тауады. Компрессияланған (сығылған) газдан бірінші кезете
ең ауыр компоненттер конденсацияланады.
Абсорбция – газдардың кейбір компоненттердің сұйықпен
(абсорбентпен) жасауында жұтылу процесі.
Адсорбция – газдарды бөлуде өндірісте көп қолдану таппады. Ол
кейбір өсік бетті қатты заттардың (активтелген көмір, силикагель және т.б.)
газдың әртүрлі компонентерін талғамды жұту қабілетіне негізделген.
Газфракциялау (ағылшынша gas frationation) – процесі ректификация
арқылы көмірсутектер газдардың қоспасын белгілі бір компоненттерге бөледі.
Ректификация – газ қоспаларын бөлудің соңғы сатысы болып саналады.
Оны өте таза жеке көмірсутектерін алу үшін қолданылады. Газдар қоспасын
компоненттерге бөлу қиын болғандықтан, жұмыс істеп тұрған жүйелерінде
ректификациялау газдан конденсациялау – комперссиялау немесе абсорбциялау
әдістерімен бөлінген сұйықтықты береді. Сұйытылған газдарды
ректификациялаудың мұнай фракцияларын ректификациялаумен салыстырғандағы
ерекшелігі – қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөлу және өте
жоғары деңгейлі таза тауарлы өнімдер алу қажеттілігі. Сұйытылған газдарды
ректификациялауда колонналардағы қысым жоғары болуымен ерекшеленеді, себебі
ағын жасау үшін ректификациялау колонналарының өнімдерін кәдімгі ауа мен су
тоңазытқыштарында жасанды тоңазытуды қолданбай – ақ конденсациялау қажет.
Мысалы, изобутанды 40°С конденсациялау үшін бутан колоннасы рефлюкс
сыйымдылығында, яғни колоннаның өзінде 0,52 МПа төмен емес қысымды ұстау
қажет.
Ректификациялау қондырғысының жүйесі және әрбір компоненттердің
бірінен кейін бірінің бөлінуі бастапқы қоспа құрамына, өнімдердің қажетті
тазалығына және алынатын фракциялар мөлшеріне байланысты.
Газдарды бөлу қондырғылары былай бөлінеді: өңделетін шикізат түріне
қарап – қаныққан мен қанықпаған газдар қондырғыларына және газдардан
мақсатты компоненттерді бөліп алуда пайдаланатын жүйе түріне қарап
конденсациялау – компрессиялау мен абсорбцияларға; конденсациялау –
компрессиялауда, абсорбциялау қондырғыларындағы сияқты газдан бөліп алынған
көмірсутектердің сұйық қоспасы одан әрі ректификациялауды пайдаланып
фракцияға немесе жеке компоненттерге бөлінеді.
Бұл жағдайда конденсациялау температурасы 35-40°С құрайды.
Конденсацияланатын компоненттердің санын көбейту үшін конденсациялау
температурасын төмендету қажет. Бұған суытушы агенттер есебінде буланушы
аммиак, хладон, этан, пропан қолданумен жетуге болады. Суытушы есебінде
пропан мен аммиак пайдалануда конденсациялау температурасын - 40°С дейін ,
этанды қолданғанда - 80°С дейін төмендетуге болады.
1.Технологиялық бөлім
1.1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және схеманы таңдау негізі
Күкіртті мұнайларды өңдеуден алынған газдар құрамында әр уақытта
күкіртті сутегі және басқа күкіртті қосылыстар, әсіресе ауыр шикі затты –
мазутты , вакуум дистилляттарын, гудронды өңдеу қондырғылары газдарында көп
болады. Мысалы, арлан мұнайының вакуум дистиллятын каталитикалық крекингтеу
газында күкіртті сутегі мөлшері 13-15%, ал осы мұнайдың гудронын термиялық
крекингтеу газдарында күкіртті сутегі мөлшері 20% дейін жетеді.
Күкіртті сутегі сұйылған газдарды шикізат есебінде қолданатын
процестер катализаторының жұмысын әлсіретеді; оның тұрмыстық сұйылған газ
құрамында болуы өте қауіпті. Активті күкіртті қосылыстардың болуы газ өңдеу
қондырғыларының құрал – жабдығына теріс әсер етеді, аппараттардың және
құбыр желісінің коррозияға ұшырауын тездетеді.
Сондықтан құрамында күкіртті сутегі және төмен молекулалы
меркаптаны бар көмірсутекті газдардан тазалайды. Кейбір кездерде мұнай -
өңдеу газдарын тағы көміртегі оксиді мен қосоксидінен де тазалайды.
Тазалау әдістері құрғақ және дымқыл болып бөлінеді. Құрғақ
әдістерге мырыш пен темір оксидтерін, активтелген көмірді және цеолиттерді
(молекулалық торлар) қолданумен тазалауды жатқызады. Қатты жұтқыштарды
әдетте құрамында күкіртті сутегі аз газдарды тазалауда пайдаланады.
Құрамында қышқыл компоненттері (күкіртті сутегі, көміртегі
қосоксиді) көп газдарды абсорбция принципіне негізделген дымқыл әдісті
қолданады. Тазалау жоғары емес температурада күкіртті сутегінен тұрақсыз
химиялық қосылыс түзіліп жұтылуына негізделген, ал ерітінді температурасын
көтергенде бұл қосылыс ыдырайды. Абсорбент мұнда регенерацияланады.
Еріткішті регенерациялау процесін десорбциялау дейді.
МӨЗ абсорбциялық әдістерден қолданатындары:
1)мышьякты – сода ерітіндісімен тазалау, онда абсорбент есебінде
натрийдің алтытиоарсенаты күкіртті сутегімен әрекеттесуден түзілетін
натрийдің бесарсенаты пайдаланылады.
Na2As2S5O2 + H2S → Na4As2S6O +
H2O
Одан әрі қаныққан абсорбентті регенерациялағанда элементті күкірт
бөлінеді;
2Na4As2S6O + O2 → 2Na4As2S5O2
+ 2S
2) үшкалиифосфат ерітіндісімен тазалау:
K3PO4 + H2S ( K2HPO4 + KHS
3) калий карбонатының ыстық ерітіндісімен тазалау;
K2CO3 + H2S ( K2S + H2CO3
4)сілтімен тазалау:
2NaOH + H2S ( Na2S + 2H2O
Химия және мұнай – химия зауыттарында бір және екіэтаноламиндер
(БЭА және ЕЭА) ерітінділерімен тазалау ең көп тараған. Абсорбция –
десорбция процестерінде мынадай қайтымды реакциялар жүреді:
NH2 CH2 CH2OH + H2S ( CH2 CH2OH NH3HS
бірэтаноламин
NH(CH2 CH2OH)2 + H2S ( (CH2 CH2OH)2NH2 HS
екіэтаноламин
25 - 35°С күкірттісутегі этаноламиндермен күкіртті сутегінің қышқыл
тұзын және алмасқан аммоний негізінен түзіп реакцияласады. 100°С және
жоғары температурада реакция толығымен кері бағытта жүреді: күкіртті сутегі
бөлінеді, ал этаноламинді қайта пайдалануға береді. Этаноламиндердің жұту
қабілеті абсорбция температурасын төмендетумен және қысымды немесе
ерітіндіні қайта беру еселігін көтерумен өседі.
БЭА пайдалану процесінің тиімділігі абсорбенттің жоғары активтігі,
оның құнының төмендігі, тұрақтылығы және регенерациялау жеңілдігі. Бірақ
БЭА үшін регенерацияға жылу энергиясының шығынының көптігі, БЭА қайтымсыз
реакцияларға түсіп CS2, COS және O2 әсіресе тұраксыздық, жоғары коррозиялық
активтік тән.
ЕЭА – нің артықшылығы БЭА – ге қарағанда аздау, булар қысымы және
соған байланысты буланудан жоғалым төмендеу; CS2, COS,O2 тұрақты. Бірақ
ЕЭА аз химиялық активтік, төмен жұтылу қабілеттілігі тән. ЕЭА
меркаптандарды бөлуде тиімділігі төмендеу.
Бірэтаноламинді тазалаудың блоктары каталитикалық риформинг пен
крекинг, дистилляттарды гидротазалау, газды фракциялау қондырғылары
құрамына кіреді. Тазалау 35 - 40°С және негізгі технологиялық процесс
қысымында жүреді. БЭА ерітіндісін регенерациялауды 125-130°С жоғары емес
температурада жүргізеді, себебі жоғары температураларда БЭА ерітіндісі тез
ыдырайды.
Күкіртті сутегінен тазалауға газ бөлуге түсетін тек газдар ғана
емес, сонымен бірге тауарлы сұйытылған көмірсутекті фракциялар да
жіберіледі. Тауарлы фракцияларды да бірэтаноламинмен және сілті мен
тазалайды. Сілтіні пайдалану күкіртті сутегінің және төмен молекулалы
меркаптандардың толық бөлінуін қамтамасыз етеді, бірақ қайта пайдалануға
өте қиын өнімдерінің пайда болуы процесті қиындатады.
Тазалаудан алынған күкіртті сутегі күкірт немесе күкірт қышқылын
өндіру қондырғысына беріледі. Соңғы жылдары ең көп тараған Клаус әдісі
қолдану табуда, онда ауа оттегінің күкіртті сутегімен термокаталитикалық
әрекеттесуі екі сатыда жүреді:
H2S + 1,5 О2 → Н2О + SO2
2H2S + SО2 →2 Н2О + 3S
______________________
3H2S + 1,5 О2 →3 Н2О + 3S
Газдарды тазалаудың соңғы белесі күкіртті сутегін пайдалану болып
саналады. Соңғы кездерге дейін күкіртті сутегі мұнай мен табиғи газдардағы
зиянды қоспа есебінде қаралып келді. Қазіргі кезде мұнай мен табиғи
газдардан алынатын күкіртті сутегінен элементті күкірт алу өндірісі жолға
қойылған. Іс жүзінде күкіртті сутектен элементті күкірт алудың Клаус
процесі көп тараған, мұнда күкіртті сутегі жартылай тотығуға ұшырайды.
Онда мынадай реакциялар жүреді:
H2S + 1,5 О2 → SO2 + Н2О + 124 ккалмоль (517
кДжмоль)
2H2S + SО2 ( 3S + 2 Н2О + 25 ккалмоль (104
кДжмоль)
Бұл процестің бір түрі былай жүреді. Күкіртті сутегінің үштен бірі
ауамен қоспа күйінде реакция жүретін пешке беріледі, мұнда күкіртті сутегі
450 °С температурада күкірттің қос тотығына дейін жанады. Жану өнімі
пайдалану – қазанына түседі, мұнда ол 300°С дейін суыйды. Осы жану жылуының
көмегімен 4,0 МПа қысымды су буын алады. Пайдалану – қазанында
конденсацияланған күкірт жинаушы ыдысқа түседі. Пайдалану – қазанынан
жанудан пайда болған өнімдер тоңазытқышта 140-160°С дейін суытылады.
Күкірт қосымша конденсацияланып тағы да жинаушы ыдысқа түседі. Одан әрі
жану өнімдерін қыздырады, қалған күкіртті сутегімен қосып, газдардың
ағымында бірінші реакторға жібереді. Мұнда бокентте немесе балшықта 350°С
шамасы температурада күкіртті сутегінен күкірт пен күкірттің қос тотығының
түзілу реакциялары жүреді. Түзілген газдар тоңазытқыштан өтіп екінші
реакторлардан кейін тоңазытқыштан шыққан күкірт жинаушы ыдысқа барады.
Конденсатор мен тоңазытқыштарда ұсталынбаған бұлт түріндегі күкірт
коалесценцияланушы сүзгіште ұсталынады. Бұл процесте мүмкін болған 90%
шығыннан тазалығы 99,9% күкірт алуға болады.
Газ комрессорлармен сығып және оны тоңазытқышта суытуға
негізделген. Газдарды сыққанда бөлінуші компоненттердің қысымы осы
компоненттердің қаныққан буларының қысымына дейін жеткізіледі, осының
нәтижесінде олар бу фазадан сұйық фазаға ауысып тұрақсыз газ бензинін
құрайды. Әдетте, қысымның өсуімен және температураның төмендеуімен сұйық
фазаның мөлшері көбейеді. Мұнда конденсацияланған көмірсутектері жеңілдеу
компоненттердің сұйық күйге айналуын жеңілдетеді, себебі олар сұйық
компоненттерде ериді. Оптимальды қысым көп факторлармен, яғни бастапқы газ
құрамымен, мақсатты компоненттерді бөлудің берілген дәрежесімен , сығуға
және суытуға кеткен энергия шығынымен және т.б. анықталады. Көпшілік ілеспе
газдар үшін, келісілген бөлу дәрежесін ескере отырып, оптимальдық қысымды
2,4-4,0 МПа аралығында ұстайды. Газды екі немесе үш баспалдақты
компрессорлармен сығады. Компрессорлардың жұмыс істеу режимінде аралық
тоңазытқыштардағы газдың аралық баспалдақты сууы және цилиндрлердің
қабырғасының қажетті салқындауы үлкен әсер етеді. Арабаспалдақты салқындату
түзілген конденсатты мүмкіндігінше көп бөлуге көмектеседі де сығуға
қажетті энергия шығынын кемітеді, себебі сығу күші комперссорларға түскен
газ температурасының абсолюттік мәніне пропорционалды.
Бастапқы газ шаң ұстаушы және қорғаушы тор арқылы комперссорлардың
бірінші баспалдығына беріледі. Сығылған газ тоңазытқышта суытылады да газ
сепараторына түседі, Одан әрі комперссияның екінші сатысы және т.б.
жіберіледі. Сонымен газ үш рет сығылады, суытылады, конденсаттан (газ
бензинінен) бөлінеді де газ бөлу желісіне жіберіледі. Газ сепараторлардың
үш баспалдағынан шыққан конеденсат тұрақты газ бензинін, сұйытылған
газдар және техникалық жеке көмірсутектерін алумен тұрақтандырылады.
Газдарды сығу үшін поршенді және турбиналы компрессорлар
қолданылады. Жоғары қысымдар шеңберінде пошенді компрессор көп қолданылады.
Егер жоғары қуат қажет болғанда, ал қысым 4,5 МПа көп болмаса, турбиналы
компрессорды қолдану тиімді. Компрессорлардың түрін және қуатын таңдауға
тартпаның түрі үлкен әсер етеді: электроқозғалтқыш, газмоторы, бу немесе
газ турбинасы. Капиталдық жұмсау және пайдалану шығыны жағынан қысымға
қарсы тұратын бу турбинасы экономикалық жағынан пайдалы.
Компрессиялық әдістің бір кемшілігі сепараторларда жеңіл
көмірсутектердің ауыр көмірсутектерден таза бөлінбеуі, осының
нәтижесінде жеңіл көмірсутектердің аз ғана бөлігі газ бензиніне араласып,
ауыр көмірсутектерінің аз бөлігі газ фазасымен жоғалуы орын алады. Осының
нәтижесінде газ бензині тұрақсыз болады және оның бөлінді потенцияалдық
мүмкіндіктен аз болады.
Компрессиялық әдісті майлы газдарды, 150гм3 жоғары ауыр
көмірсутектерден тұратын бензинсіздендіру үшін қолданылады. Олардың
мөлшері аз болғандықтан бұл әдіс тиімсіз. Бұл әдіс пропан фракциясының
бөлінуін қажетті деңгейде алуға мүмкіндік бермейді, ал бұл фракцияның
бөлінуіне қарап бензиннің толық бөлінуі туралы тұжырымдайды. Пропан
фракциясы толық бөлу үшін компрессиялы әдісті басқа тиімді әдістермен
бірге пайдалану қажет.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша материалдардың сипаттамасы
Комсомольск – Каспий маңы ойысының Оңтүстік – Шығыс ернеуі
өңіріндегі мұнай кенорны. Атырау облысында, Доссор станциясының оңтүстік –
шығысында 70 км жерде орналасқан. Кенорны 1935 ж ашылды. Тектоникалық
тұрғыдан алғанда кенорын үш қанатты тұзкүмбезді құрылымнан орын алған.
Төменгі бордың аптнеоком жікқабаттарын қамтитын қатпардың оңтүстік
қанатында мұнайлы горизонт айқындалды. Оның жатыс тереңдіктері 191 – 346м,
биіктігі 17 – 27м. Су – мұнай жапсары 227 – 397 м – лік белгіленуі. Жатын
қойнауқаттық, тектоникалық тұрғыдан қалқаланған. Өнімді қатқабат
терригендік таужыныстардан құрылған, жинауыштары кезекті. Мұнайға қаныққан
қалыңдығы 6,3м, жинауыштардың ашық кезектілігі 30%, жатынының өтімділігі
0,265 мкм2. Мұнайға, газға қанығу коэффициентері 0,8. Мұнай аз күкіртті
(0,36%), аз парафинді (0,51 гсм3) жатындардың жұмыс режимі суарынды.
Хлоркальцийлі қойнауқат суының тығыздығы 1106кмм3, минералдығы 142 гл.
Кенорын 1943 ж игерілуде.
Абсорбция тиімділігі процесті жүргізу температурасына, қысымына,
газдың және қолданылатын абсорбенттің физика-химиялық қасиеттеріне,
абсорбцияланатын газдың жүру жылдамдығына берілетін абсорбент мөлшеріне
байланысты.
Абсорбентті таңдау абсорбцияланатын газ қасиетіне байланысты.
Көмірсутекті газдар құрлымы мен молекулалық массалары жағынан жақын жеңіл
бензиннің сұйық көмірсутектерімен жақсы бөлінеді. Жеңіл абсорбенттің
булар қысымы жоғары болғандықтан ол абсорберден шығушы газ бен көп мөлшерде
ілесіп кетеді. Абсорбция қондырғыларында әдетте екі сатылы абсорбцияны
қолданады:
Негізгі абсорбент есебінде бензин фракциясын, ал одан кейін абсорберден
шығушы газ ауыр фракциялық құрамды сұйықпен, мысалы, керосин – газойль
фракциясымен, газдан ілесіп бензинді бөлу үшін жуады.
Газдың сұйықпен жұтылу жылу бөлумен жүреді. Осындай да абсорбцияны
бәсеңдетпеу үшін технологиялық қондырғыларда арнайы шаралар қолданады.
Мақсатты компоненттерді бөлу дәрежесін көтерудің тиімді тәсілдеріне
абсорбент пен газдың, оларды абсорберге берер алдында жұмыс
температурасынан төмен температураға дейін суыту болып саналады. Абсорбция
жылуын бөлуді аралық шығарылған тоңазытқыштарда іске асады. Қаныққан
абсорбент жоғарғы табақшадан алынатын өзкүшімен немесе сораппен тоңазытқыш
арқылы өткізіледі, ал одан кейін төменгі табақшаларға қайта беріледі.
Шикізат пен қайта айналушы абсорбентті суыту үшін судан бөлек жасанды
суытқыштарда да, пропан мен аммиакты қолданады.
Еріткіші ретінде диэтаноламин су ерітіндісі қолданылады.
Ерітіндідегі диэтаноламин мөлшері бастапқы газдары қышқыл газдың мөлшеріне
тәуелді. 20-30% аралығында өзгереді ерітіндіде қышқыл газдар
концентрациясы 0,05-0,08 м3литр болса, онда 20-25% диэтаноламин
қолданылады. Егер 0,14-0,15 м3литр болса, онда 25-27% диэтаноламин
қолданылады, 0,15-0,17 м3литр болса, онда 25-30% диэтаноламин
қолданылады.
Ілеспе газды өңдеудің, сонымен қатар қажет болғанда табиғи газды дп
ГӨЗ жүргізеді және ол мынадай операциялардан тұрады:
- Газдардан тұрақсыз бензин деп аталатын – С3 және одан жоғары
көмірсутектерін (газды бензинсіздендіру) шығару;
- Бензинсіздерілген газды бұл газды тұтынушыларға жеткізуге қажетті
қысымға дейін қысу;
- Тұрақсыз бензинді жеке көмірсутектеріне – пропан, изобутан, бутан және
тұрақты бензинге бөлу.
Газ өңдеу зауытында тағы да газды кептіру және күкірт сутегінен
тазалау қондырғылары бар. Мұнай кен орындарында тұрақты да, жылжымалы да
газ өңдеу зауыттары салынады. Жылжымалы ГӨЗ қуаты 40-100 м3 газды суткісіне
құрайды, оның аппараттары платформаларда немесе жылжымалы құрастырылады.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Күкіртті мұнайларды өңдейтін зауыттардың көмірсутекті газдардың
құрамында әр уақытта күкіртті сутегі болады. Бұл күкіртті сутегінің бір
бөлігі мұнайдағы тұрақсыз күкіртті қосылыстарының оны термиялық және
каталитикалық крекингтегенде және кокстеуде ыдырауынан түзіледі. Мұндай
жағдайда шикізаттағы күкірт процесс өнімдері арасында бөлінеді.
Гидрогенизациялық процестерде күкіртті қосылыстардың өте терең ыдырауы орын
алады: олардың негізгі бөлігі күкіртті сутегіне айналады да газ құрамында
жиналады.
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің құрғақ газ
шығымы мен ондағы күкіртті сутегі мөлшерінің көрсеткіштері берілген. Бұл
мәндерден тек бір ғана қуаты жылына 1млн т жоғары күкіртті мұнай мазутын
гидрокрекингтеудің бір қондырғысы 2200-ден 7700т дейін жылына күкіртті
сутегін береді.
Технолгиялық қондырғылардан шыққан күкіртті сутегін МӨЗ әдетте
күкірт алуға, ал кейбір кезде – күкірт қышқылын өндіруде пайдаланады. Зауыт
және табиғи газдар негізінде күкірт өндірудің өндірісте ең көп тараған
әдісі екі сатыда іске асатын Клаус процесі болып саналады:
2 H2S+ 3О2 (2SO2 +2 Н2О
2H2S + SО2 ( 2хSх + 2 Н2О
мұнда, х- күкірт саны (S2,S6 және т.б.);
Күкіртті және жоғары күкіртті мұнайларды негізгі өңдеу
процестеріндегі газ шығымы және ондағы күкіртті сутегі мөлшері.
Кесте 1
Процесс Газ шығымы, H2S газдағы
шикізатқа,%(масс.) мөлшері,,%(масс.)
Күкіртті мұнай қалдығының 4,0-7,5 4,5
40%-тік термиялық крекингі
Жоғары күкіртті мұнай вакуум 6-9 29,5
газойлін каталитикалық
крекингтеу
Шығыс мұнайлары 28% 7,5 5,0
крекинг-қалдықтар қоспасын жай
кокстеу
Күкіртті мұнайдың дизел отынын 2,5 9,6
гидротазалау
Жоғары күкіртті мұнай мазутын 2-7 11,0
гидрокрекингтеу
Жоғары күкіртті Арлан мұнайының9-15 15,0
гудронын термокантактты
крекингтеу
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
көмірсутектері газдар түзілуімен жүреді. Бұл газдардың шығымы шикізатқа
есептегенде орташа 5-25% құрайды. Қазіргі озық мұнай өңдеу зауыты жылына
12 млн т мұнайды терең өңдегенде шамамен 1 млн.т (яғни 8% (масс.) жоғары)
газ көміпсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процестерінің арасынан
пиролиз процесі ерекше орын алады, онда олефиндерге өте бай газ өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропиленді және бутилен –бутадиен фракциясын
бөлгеннен кейін газдың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта
пиролизге айналымға жібереді немесе газ бөлу қондырғысына жібереді.
Мұнай шикізаттарын негізгі каталитикалық процестермен өңдеуде газ
шығымы едәуір жоғары: каталитикалық риформинг шикізатқа есептегенде 10-20%
(масс.) газ (сонымен бірге 1-ден 2% дейін сутегін) береді; каталитикалық
крекингте газ шығымы 12-15% (масс.) құрайды. Мұнайды алғашқы және құрылымын
өзгертіп өңдеу процестері газдардың құрамы берілген.
Сутегінің қатысуымен қысыммен жүретін процестерде (риформинг,
изомерлеу, гидрокрекинг, гидротазалау) газдар құрамында қанықпаған
көмірсутектері көп (50% дейін) болады, олардың мөлшері процестің
технологиялық режиміне және катализатор табиғатына байланысты.
Газды пайдалану бағыты оның құрамына байланысты, Каталитикалық
крекинг газы бутилендер мен изобутанға бай каталитикалық алкилдеу
қондырғысы үшін өте құнды шикізат. Риформинг газынан сутегін, дәлірек –
сутегінің көлемдік үлесі 75-90% сутекті газды алады. Сутекті газды
гидрогенизациялық процестерді жүргізуге пайдаланады.
Мұнайды терең өңдеуде құрғақ газдар шығымы 3,0-4,5% (масс.)
құрайды, ал олардың құрамы мынадай (% масс. газға):
Сутегі
3,0-3,5
Метан
26-27
Этан ≈30
Пропан-пропилен
8,0-8,5
Этилен
27-28
С4 фракция
≈5
Құрғақ газдың зауыттағы процестерге байланысты әртүрлі болады және
оларды негізінен технологиялық отын есебінде пайдаланады. Бірақ құрғақ
газдардан құнды компоненттерді бөлу де жүргізіледі. Қысыммен жүретін
термиялық крекинг пен кокстеу газы құрғақ (С2 дейінгі фракция 30-60%
құрайтын) майлы газға жатады.
Мұнай өңдеу зауыттары газдарының қоры зауытта мұнайды өңдеу
тереңдігіне байланысты; терең өңдеуде газды тиімді пайдаланудың
экономикалық маңызы зор. Газ фракцияларын өңдеу бағыты зауыт бағытына
байланысты, көбінесе мұнай өңдеу процестері мұнайхимия монометрлері
дайындаумен (көппропиленді, присадкаларды алумен) байланысты.
Кейбір газ компоненттері зауытта пайдаланады: құрғақ газды
технологиялық отын есебінде, риформингтің сутекті газын гидрогенизациялық
процестерде (гидротазалау, гидрокрекинг). Егер зауыт жүйесінде гидрокрекинг
процесі көзделсе, онда құрғақ газдың бір бөлігі сутегін өндіру мақсатында
конверсияға салады.
Мұнай зауыттарының газдарын пайдалануда құнды компоненттерді
олардың потенциалдық мөлшерінен толық бөлу, яғни газбөлу қондырғысының
тиімді жұмыс істеуі үлкен роль атқарады. Көпшілік МӨЗ газ бөлудің екі
блогы; қаныққан және қанықпаған газдар үшін болады. Бұл газдарды
бөлу тиімсіз, себебі қанықпағаны құндылау және оларды концентрацияланған
қоспалардан бөлу толықтау жүреді.
Қаныққан және қанықпаған газ бөлу жүйесі бір-біріне ұқсас немесе
әртүрлі болуы мүмкін. Газды жеке көмірсутектерге және тар көмірсутек
фракцияларға бөлудің арнайы орнатылған газды фракциялаушы қондырғыларда
(ГФҚ) іске асырылады.
Қаныққан көмірсутектерді өңдеуде әртүрлі мақсатта қолданатын мынадай
өнімдер алынады:
1. этан фракциясы – пиролиз шикізаты, маларды парафинсіздендіру
қондырғыларында хладоагент және т.б.
2. пропан фракциясы - пиролиз шикізаты, көп технологиялық қондырғыларда
хладоагент, тұрмыстық сұйытылған газ, қалдық өнімдері
асфальтсыздандыру процесінде еріткіш;
3. изобутан фракциясы – жасанды каучук (изопрен және бутилкаучук) өндіру
шикізаты, алкилдеу қондырғыларында пайдаланылады;
4. бутан фракциясы – жасанды каучук өндіру шикізаты, пиролиз бен
сұйытылған тұрмыстық газ компоненті шикізаты, автокөлік бензиніне оған
қажетті бу қысымын жасау үшін қоспа;
5. изопентан фракциясы – изопрен каучугін өндіруге шикізат, жоғары
октанды бензиндер компоненті;
6. пентан фракциясы – изомерлеу және пиролиз процестері шикізаты.
Құрамында қанықпаған көмірсутектері бар газдардан мынадай
фракцияларды бөледі:
1. пропан-пропилен – полимербензин, фенол және ацетон, жасанды жуғыш
заттар, бутил спирттерін өндіруге шикізат;
2. бутан – бутилен – алкилдеу мен полимерлеу қондырғылары үшін шикізат,
жасанды каучуктер, майларға присадкалар, метилэтилкетон,
метилтретбутил эфирін (МТБЭ) өндіруде пайдаланады.
Сұйытылған газдар сапасы тиісінше техникалық стандартпен анықталады.
1.4. Процестің теориялық негізі
Мұнай және табиғи газдар құрамына көмірсутектермен бірге қышқыл
газдар – көмірсутегінің қосоксиді және күкіртті сутегі тағы да күкіртті
қосылыстар – көміртегінің күкіртоксиді, қоскүкіртті көміртегі,
меркаптандар, тиофендер және басқа қоспалар кіреді, олар белгілі жағдайда
газдарды тасымалдауды және пайдалануды күрделендіреді, металдардың
коррозиясын күшейтеді, каталитикалық процестің тиімділігін төмендетеді және
катализаторды уландырады.
Газдарды SO2 пен H2S – тен тазалаудың өндірістік әдістері өте
көп. Олардың ең көп тарағаны этаноламиндермен тазалау, бұл кейбір жағдайда
SO2 ,H2S және суды газдан бөлуді бірге жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл
мақсатта этаноламинмен тазалаудан бөлек сумен жууды және сілті металдардың
корбанаттарының судағы ерітіндісімен тазалауды қолданылады. Газдарды СO2
және H2S- тен этаноламинмен тазалау әдісі 1930ж. бері қолдануда. Қазір
бұл әдіс әртүрлі вариантта мұнай-химия синтезіне шикізат дайындауда көптеп
қолдануда. Табиғи газдарды тазалауда бірэтаноламиннің 15-30% судағы
ерітіндісін пайдаланады. Бірэтаноаминнің құны аздығымен қатар реакцияға
қабілеті және тұрақтылығы жоғары және регенерациясы жеңіл іске асырылады.
Бірэтаноламиннің қайнау температурасы 170°С, суда шексіз ериді.
СO2 мен H2S бірэтаноламинмен абсорбциялауда мынадай негізгі
қосынды реакциялар орын алады:
2RNH2 + H2S ( (RNH3 )2S
(RNH3 )2S + H2S (2RNH3 HS
СO2 + 2RNH2 + H2O ( (RNH3 )2CO3
СO2 +(RNH3 )2CO3+ H2O(2RNH3 H CO3
Мұнда, R- НОСН2 СН2 тобы. Төменгі температурада реакциялар солдан
оңға, жоғары температурада оңнан солға жүреді: бірінші жағдайда СO2 мен
H2S абсорбентпен байланысады, екіншіде адсорбенттің регенерациясы және
жұтылған қышқыл газдардың бөлінуі орын алады.
Күкіртсутегі мен көміртегінің қосоксидінің этаноламинмен жұтқызу
процесін жоғары қысымда және 25-40°С температурада жүргізіледі, ал жұтқышты
регенерациялауды төменгі қысымда және 105°С – тан жоғары температурада
жүргізіледі.
Газды бірден күкіртті сутектен, көміртегі қосоксидінен және судан
тазалау үшін этаноламиннің этиленгликольмен қоспасын қолданады. Мұндай
біріктірілген тазалау, шикізатты сусыздандыруда және еріткіштерді
регенерациялауға пайдаланатын су буының шығынын азайтады.
Процесті абсорберден, десорберден және жанама құрал-жабдықтардан
тұратын қондырғыларда жүргізіледі. Абсорбер мен десорбер газдарды кептіруде
пайдаланғандай құрылымы болады. Абсорбердің астына алғашқы шикі газ түседі,
оған қарама- қарсы этиленгликоль мен этаноламин беріледі. Абсорбердің
жоғарғы жағынан тазаланған газ, төменгі жағынан күкіртті сутегімен және
көміртегінің қостотығымен абсорбцияланған жұтушы ерітінді шығады; ерітінді
жылуалмастырғыштан, бумен жылытқыштан өтіп, десорбердің ортасына беріледі.
Десорбердің жоғарғы жағынан күкіртті сутегі және көміртегінің қосоксиді
шығады; төменгі жағынан регенерациядан өткен жұтушы ерітіндіні сораппен
шығарылады. Бұл ерітіндінің бір бөлігі қайнатқышта қыздырылып, десорберге
жылу беру үшін қайта беріледі, ал басқа бөлігі жылу алмастырғышта және
тоңазытқышта суытылады да абсорбердің жоғарғы жағына беріледі.
ҚЭА тазалау процесі. Бұл процесте еріткіш есебінде қосэтаноламиннің
(ҚЭА) судағы ерітіндісі (20-30%) пайдаланады.
ҚЭА процесін қышқыл газдардың сыбағалы қысымы 2,0 МПа және одан
жоғары болғанда пайдаланады. Бұл жағдайда ерітіндінің қанығу дәрежесі 1,0-
1,3% моль жетеді. Бұл процестің артықшылығы мынада: газдың СO2 мен
H2S-тен СОS және СS2 қатысуымен толық тазалануы қамтамасыз етіледі;
қосэтаноламин ерітіндісі процесс жағдайында химиялық тұрақты,
регенерациялануы тез, қаныққан бу қысымы төмен; процестің технологиялық
және конструкциялық іске асырылуы қарапайым; абсорбцияны, БЭА – процесіне
қарағанда, 10-20°С жоғары температурада жүргізіледі, бұл газды тазалауда
ауыр көмірсутектердің көбеюімен ерітіндінің күшті көбіктенуін болдырмайды.
ҚЭА тазалау процесі Қазақ мемлекетіндегі Теңіз мұнайының жоғары
және орта қысымды ілеспе газын, қышқыл компоненттерден тазалауда қолдану
табуда. Жоғары және орта қысымды ілеспе теңіз газының құрамында
көмірсутектерден бөлек 0,11 және 0,42% моль су буы; 9,85 және 31,53% H2S ;
2,45% және 3,23% СO2; 1,18 және 0,25% моль N2; 0,01 және 0,02% моль
метилмеркаптан тиісінше бар. Тазалаудан кейін компоненттердің мөлшері: 0,05
- 0,56% моль, күкіртті сутегінің және көміртегі қостотығының толық
тазалануы, азоттың 1,35 - 0,39% моль, метилмеркаптанның 0,01 - 0,04% моль
өзгеруі орын алады.
Табиғи газдарды механикалық қоспалардан тазалауды негізінен
механикалық құралдар көмегімен іске асырады. Газ тазалуды құрғақ және
ылғалды әдістерге бөледі. Құрғақ тазалауда құрғақ шаң ұстағыштар
қолданылады: циклондар, тұндырғыш аппараттар және электрофильтрлер.
Циклондардың әсері, сыртқа тепкіш күшті, ластанған газды жоғары
жылдамдықпен аппаратқа жанама жолмен енгізудің нәтижесінде және оның одан
әрі қозғалысы бұранда түрінде болған жағдайды пайдалануға негізделген.
Тозаң сыртқа тепкіш күштің әсерімен қабырғасына лақтырылып төменгі тесік
арқылы бункерге түседі, ал тазаланған газ ағымы циклонның орталық құбыры
арқылы шығады. Тазалау коэффициенті тозаң бөлшектерінің мөлшеріне және
циклон диаметріне байланысты. Сыртқа тепкіш күш, циклон диаметрі аз болған
сайын, көп әсер 4-8-ден тұратын циклондар топтарын, сандары оннан жүзге
дейін жететін батарея типтес бір агрегаттық жиналған пайдаланады.
Тұндырғыш цилиндр тәрізді бос аппараттарда газ қозғалысының
жылдамдығының күрт азаюының нәтижесінде тозаң бөлшектері салмақ күші
әсерімен түбіне қонады. Қысымның көтерілуімен тұндырғыштар газдардың
тығыздығы және тұтқырлығы өседі, және сондықтан бөлшектердің тұну
жылдамдығы төмендейді. Тұндырғыш аппараттағы қатты бөлшектердің тұнуының
оптималды жағдайы болып, қысымның азаюы және температураның көтерілуі
саналады.
Газды тозаңнан тазалаудың ең тиімді әдісі электрсүзгіште тазалау
болып саналады. Олардың әсері газды иондандыруға, яғни оның молекуласының
оң және теріс иондарға ыдырауына, қарама – қарсы зарядталған электродтарға
қозғалуына негізделген. Электродтар арасында потенциалдар айырмашылығының
бірнеше мың вольтке дейін өсуімен иондар мен электрондар кинетикалық
энергиясының күрт көтерілуінің нәтижесінде олар кездескен молекулаларды
иондарға ыдыратады да, газ толық ионданады. Мұндай жағдайда өткізгіш
айналасында газдың әлсіз жарық шығаруы байқалады. Электродпен бірдей
белгілі иондар басқа тұндырғыш, оң полюспен қосылған электродқа жылжиды.
Тозаңдалған газдағы теріс иондар жылжығанда тозаңға зарядын беріп, оларды
тұндырғыш электродтарға бағыттайды. Шаң бөлшегі өзінің зарядын тұндырғыш
электродқа береді және өзінің салмағының әсерінен шөгеді немесе сілкуден
лақтырылады. Электросүзгіштер жоғары кернеулі (40-70кв)тұрақты электр
тоғымен істейді. Тозаңның тоқ өткізгіштігін көтеру және оның тұнуын
жақсарту мақсатында газды ылғалдайды. Түтік және пластинка тәрізді
электросүзгіштер бар. Газдың булардағы тазалану дәрежесі 90-нан 98% дейін
жетеді.
Ылғал газ тазалау тозаңдалған газ ағымының сұйықпен (минералды
май) тығыз контактта болуына негізделген. Мұнда қатты бөлшектер сұйықпен
ұсталады. Ылғалды газ тазалауды жүргізу үшін скруббер, ылғалды циклондар,
айналушы жуғыштар және т.б. қолданылады.
Абсорбент ретінде N-метилпирролидон (NMH) пайдаланады. Оның улық
қасиеті жоқ, күкіртті сутегін, СО2, RSH және көмірсутектерін жақсы
ерітеді, су буын жұтады, коррозиялық әсері жоқ, химиялық тұрақты, ағынды
суды биологиялық тазалауда жеңіл ыдырайды, талғамдылығы жоғары және
күкіртті сутегін СО2 –ның қатысуында талғамды бөлуді қамтамасыз етеді
(20°С және 0,1 МПа H2S ерігіштігі СО2 қарағанда 10 есе жоғары). Жүйеде
сұйық көмірсутектері болғанда N-метилпирролидон көбіктенуі мүмкін. N-
метилпирролидонның қаныққан буының қысымының жоғарылығынан, оның шығыны
көп болуы мүмкін;
Оның шығынын азайту үшін тазаланған газды Пурризол қондырғысында
сумен жуады.
Процесті Лурги фирмасы жасаған. Бірінші өндірістік қондырғы ФРГ –
да 1963 ж. (газ бойынша қуаты 50 мың м3сағ., күкірт бойынша – 4,2 тсағ)
табиғи газды тазалау үшін іске қосылған. Пуризол процесі құрғақ газдарды
СO2 мен H2S олардың концентрациясы бастапқы шикізатты әртүрлі болғанда
да аса таза емес және тазалауда пайдаланады. NMH еріткіштің жоғары
талғамдылығы Пуризол қондырғысының қышқыл газдарының H2S СO2 қатынасы
жоғары, сондықтан оларды Клаус әдісімен күкірт өндіруге пайдалануға
болады. СO2 мен H2S мөлшеріне және қышқыл компоненттердің абсорбциялық
тазалаудың қажетті тереңдігіне байланысты мұндай қондырғыларда процесс бір
немесе бірнеше сатыда жүргізіледі.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және толық сипаттамасы
Газ 1 абсорберінің төменгі бөлігіне беріледі, мұнда бір немесе
қосэтаноламин ерітіндісі абсорбент ағынымен әрекеттеседі. Абсорбер
насадкалы немесе тарелкалы колонна. Абсорбент 1 абсорбердің жоғарысынан
үшінші немесе төртінші тарелкасына беріледі. Абсорбердің жоғарысындағы
тарелкілер, газбен кететін ҚЭА ерітіндісін ұстап қалады. Тазартылған газ
абсорбердің жоғарысына кетеді.
Абсорбердің төменінен шығатын күкіртсутекке қаныққан ҚЭА ерітіндісі,
2 сепараторына келіп түседі, мұнда қысым абсорберге қарағанда төмен. Қысым
төмен болғандықтан ҚЭА-дағы еріген жеңіл көмірсутекті газдарды бөліп
аламыз. 2 сепараторында ҚЭА ерітіндісінен көмірсутекті конденсат бөлініп
алынады. Қаныққан ерітінді 2 сепараторынан шығып, 3 жылуалмастырғышы және 4
буқыздырғышы арқылы өтіп, буландырушы колоннаға, яғни 5 десорберіне келіп
түседі. Бұл колоннада ҚЭА –дағы сіңірілген күкіртсутек буланып кетеді.
Қыздыруға қажетті жылу 6 қыздырғышы арқылы колоннаға беріледі. ҚЭА
ерітіндісі 5 десорберінің төменінен 6 қыздырғышына беріледі, мұнда ол
буланып, колоннаға қайтарылады. Буландыру температурасы 125-1300С
температурадан аспау керек.
Процестің жоғары температурасы және буландырушы колоннадағы ылғал
күкіртсутекті коррозия тудырады. Сондықтан колоннаның төменгі бөлігін және
қайнатқышты даттанбайтын болаттан жасайды. Осыған байланысты буландырғыш
колонна тарелкалы емес, насадкалы болып келеді. Регенерацияланған ҚЭА
ерітіндісі 5 десорберінің төменінен шығып, 3 жылуалмастырғышында
салқындатылады және мұздатқышта 35-450С-ге салқындатылады да абсорберге
жіберіледі.
5 буландырғыш колоннасының жоғарғы өнімі су буынан және
күкіртсутектен тұрады. 5 десорберінің жоғарысынан бу-газды қоспа
7 конденсатор – мұздатқышқа түседі, содан соң газ сепаратордан шығып,
қысым реттегіш клапан арқылы элементарлы күкірт және күкірт қышқылын алу
қондырғысына жібереді. 8 сепараторының төменінен күкіртсутекті су жиналады,
ол буландырғыш колоннаны салқындату үшін қоллданылады.
Процестің кемшілігі: еріткіштің жұту қабілетінің төмендігі,
абсорбенттің сыбағалы шығынының және пайдалану шығынының жоғарылығы; шикі
газдардағы кейбір қоспалардың ішінара (СО2 ) немесе (HCN) еріткішпен
әрекеттесіп регенерацияланбайтын қосындылар түзілуі; меркаптандардың және
басқа күкірторганикалық қосылыстардың бөлінуінің төмендігі.
БЭА – мен ҚЭА – процестерінің технологиялық желілері іс жүзінде
бірдей, тек ерітіндінің регенерацияланбайтын қосындылардан тазалау
түйінінен басқасы. ҚЭА – тазалау қондырғысында оларды ерітіндіні сүзу
арқылы бөледі. БЭА – тазалау қондырғысында бұл мақсатқа дистилляция және
сүзуді қолданады.
Технологиялық режим нормалары.
Кесте 2
Газ кен орны
№ Көрсеткіштері Доссор газ
кен орны
І – жақты ІІ - жақты
тазартқыш тазартқыш
1 Шикізат газ бойынша
өнімділік, 1000 м3сағ 50-60 50-60 70-90
2 Регенерленген 200-240 90-120 100-130
абсорбенттің шығыны,
м2сағ
3 СО2 Шикізат газының
құрамындағы % 5-5,5 4000(мг м3) 0,3-0,4
H2S 4,3-5,0 - 1,3-1,4
4 Тазартылған газдың
құрамындағы
H2S мгм3 4000 20 20
СО2 % - 0,1 0,1
5 Қысым, МПа
абсорбер 5,1-5,4 5,1-5,4 4,6-5,4
десорбер 0,15 0,15 0,15
6 Температура, °С
абсорбент 50-60 50-60 50-60
шикі газ 20-30 20-30 20-30
жоғарғы десорбер 107 108 110
төменгі десорбер 119 119 119
7 Абсорбенттегі қышқыл
газдың құрамы
моль моль МЭА
регенреленген
H2S 0,02-0,04 0,02-0,03 0,01-0,03
∑ H2S және СО2 0,15-0,2 0,11-0,15 0,13-0,19
қаныққан
H2S 0,2-0,25 0,06-0,07 0,06-0,1
∑ H2S және СО2 0,5-0,6 0,15-0,23 0,36-0,45
8 Абсорбенттегі МЭА 14-19 6-10 8-12
құрамы, % масс.
Абсорбция процесінің техналогиялық режимі; бастапқы абсорбент
температурасы 20 - 28°С, шикі газдың температурасы әртүрлі объектілерде 0-
ден 15°С дейін, қысымы 5,0-5,7 МПа аралығында ұстайды.
Газды аса таза емес тазалағанда абсорбентті регенерациялауды
әдетте жылу бермей жүйедегі қысымды көп сатылы төмендетумен, ал газды өте
таза тазалауда (мысалы, H2S мөлшерін 5,7 мгм3 және одан да төмен) қысымды
дроссельдеумен және жылу берумен іске асырады. Кейбір кездерде қышқыл
компоненттердің терең булануын қамтамасыз ету үшін еріткішті төменгі
қалдық қысымда регенерациялайды, ал колоннаның – регенератордың төменгі
бөлігіне инертті газ (азот, ауа және т.б.) береді. 1 баспалдақтан өткен
газды жүйеге қайта береді, себебі ол негізінен жеңіл көмірсутектерінен
және қыщқыл компоненттерден тұрады. Тазаланған абсорберден шығушы МР
еріткіш болады, сондықтан ол арнайы сумен жуылатын колоннаға түседі, мұнда
газдан еріткіш бөлінеді. Тазаланған газды сумен жуу блогы бұл желіде
келтірілмеген.
Белгілі бір бетке түсетін күш әрекетінің нәтижесін сипаттайтын
шаманы қысым деп атайды. Қысым түсетін модуліне ғана емес, осы
перпендикуляр бағытта әрекет ететін беттің ауданына да тәуелді болады.
Қатты денелердің, сұйықтардың және газдардың барлық қасиеттері
олардың құрылысына байланысты болады. Сұйықтар мен газдардың қысымның
берілуі басқаша болады. Сұйықтар мен газдар қысымды, қатты дене сияқты бір
бағытта ғана емес, жан – жақты бірдей таратады.
Температура. Шикізаттың ыдырау тереңдігі тұрақты немесе соған жақын
жағдайда крекинг температурасының өсуі газ шығымын көтереді, ол барлық
басқа өнімдердің шығымы кемиді. Температураның өсуі шикізаттың ауысу
тереңдігін арттырады, яғни газ бен кокс шығымы өсіп бензин шығымы азаяды.
Бензин сапасы ароматизациялану нәтижесінде аздап өседі, яғни оның октан
саны көбейеді.
Температура катализатор шығынына, шығымына сапасына әсер етеді.
Процестің ең қолайлы жағдайы 5- 13°С құрайды. Температураны көтеру қышқыл
мен көмірсутектердің қоспасы тұтқырлығының төмендеуімен араластыруды
жеңілдетеді, бірақ мұнда алкендердің полимерлеу мен сульфирлеу жанама
реакциялары өседі. Температураны төмендету реакция талғамдылығын өсіреді,
катализатор шығынын азайтады, шығымын көбейтеді. Бірақ 5°С төмен
температурада көмірсутектердің тұтқырлығы өседі де күкірт қышқылының
жылулық қабілеті азаяды. Көмірсутектермен қышқыл контакты нашарлауы электр
қуатының араластыруға шығынын өсіреді.
Қысым көмірсутекті шикізаттың негізгі бөлігі сұйық фазада болатындай
ұстайды. Өндірістік қысым орташа 0,3-1,2 МПа құрайды.
Қысым – технологиялық әдістердің басты белгісі. Халықаралық жүйе
бірлігінде қысымның өлшем бірілгі ретінде (Па) паскаль қолданылады. Бірақ
осы уақытқа дейін жүйеден тыс бірлік: кгсм2, мм су бағ және бар
қолданылады. Бұл бірліктер келесі қатынастармен байланысқан: 1 кгссм2=
95066,5 Па; 1мм су бағ = 9,80665Па; 1мм қорғ бағ = 133,322 Па; 1 бар = 10 5
Па.
Қысымды өлшеу кезінде абсолютті жоғалу және атмосфералық қысым,
сонымен қатар ауасы сорылып алынған кеңістікті айыра білу керек.
Ра – зат күйінің өлшемі (сұйықтықтың, газдың, және будың) абсолютті
қысымы;
Ри – абсолютті қысым арасындағы Ра айырмашылық және Рб
атмосфералық қысым (немесе қоршаған орта қысымы) жоғалу қысымы.
Ри = Ра – Рб
Егер абсолютті қысым, атмосфералық қысымнан төмен болса, онда
Рв = Рб - Ра
Мұнда, Рв – ауасы сорылып алынған кеңістікпен өлшенетін қысым
(разрядтау) МЕСТ2405-80 (СТС ЭВ 1641 – 79) бойынша қысымды өлшеуге арналған
құралдар қызмет көрсету әдісі және өлшенетін шаманың түрі мен
классификацияланады.
Жұмыс жасау әдісіне байланысты қысымды өлшеуге арналған аспаптар
келесілерге бөлінеді:
- қысымы сұйықтық бағанына сәйкес келетін өлшенетін қысымға теңестірілуі
негізделген сұйықтықты;
- таратылушы күш бойымен немесе әртүрлі қатты элементтердің деформация
шамасы бойымен өлшенетін қысым деформацияланады;
- поршенге әсер ететін, мұндағы өлшенетін қысым, ішкі күшпен және жүк
поршенімен теңестіріледі;
- электрлік, қысым әсері астында қысымның қандай да бір электрлік шамадағы
қысымға немесе материалдың электрлік шамаға өзгертуді түрлендіруге
негізделген.
Өлшенетін шама түріне байланысты қысымды өлшеуге арналған аспаптар
мынадай болып бөлінеді:
- монометрлер – абсолютті және артық қысымды өлшеуге арналған құрал;
- вакууметрлер – вакуумды өлшеуге арналған құрал;
- моновакууметр – артық қысымды және вакуумды өлшеуге арналған құрал;
- дифферненциалды монометрлер – біреуі де қоршаған ортаның қысымы болып
саналмайтын, екі қысымының айырмашылығын өлшеуге арналған құрал;
- барометрлер – атмосфералы ауаны өлшеуге арналған құралдар;
- напорометрлер (кіші монометрлер) – аз артықшылықты қысымды өлшеуге
арналған құррал;
- тягометрлер (кіші монометрлер) – аз сиретілулерді өлшеуге арналған
құралдар;
- тягонапорометрлер (кіші монометрлер) – кіші қысым және сиретілулерді
өлшеуге арналған құрал.
1.6. Процесті аналитикалық бақылау
Газдық талдау. Газдық талдағыштарды екі үлкен топқа бөледі: химиялық
және физикалық. Химиялық газдың талдағыштарынан әсері бір немесе бірнеше
газдың қоспасының басқа бір затпен құрамды бөліктері негізінде құрылған.
Физикалық газдық талдағыштарда газдық қоспаны таңдау үшін газдық
қоспаның қандай да бір физикалық құрамы қолданылып, анықталатын
компоненттің мазмұнының өзгеруі кезінде өзгертіледі. Мұндай құрам ретінде
газдық қоспаны мінездейтін қандай да бір физикалық шаманы алуға болады
(тығыздығы, жылуөткізгіштік және т.б.). Таңдаудың бір шарты – берілген
газдық қоспадағы таңдалған шаманың аддитивті құрамы.
Химиялық газ талдағыштары. Химиялық газ талдағыштарының жұмысы
талдау компонентін жоюдан кейінгі газдық қоспаның көлемінің ... 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