Модифицирленген цеолитқұрамды катализаторда с6 -c14 парафиндерді сутексіз өңдеу
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..6 1.Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 9
1.1.Өндірістегі сутексіз өңдеу үдірісінің заманауи күйі ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
1.2. Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы ... ... ...13
1.3. Сутексіз өңдеу процесіне қолданылатын катализаторлар ... ... ... ... ... ..21
1.3.1.Крекинг катализаторларының құрамы мен құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2 Эксперимент нәтижелері және оларды талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
Қосымша ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..45
1.1.Өндірістегі сутексіз өңдеу үдірісінің заманауи күйі ... ... ... ... ... ... ... ... ... .9
1.2. Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы ... ... ...13
1.3. Сутексіз өңдеу процесіне қолданылатын катализаторлар ... ... ... ... ... ..21
1.3.1.Крекинг катализаторларының құрамы мен құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... 26
2 Эксперимент нәтижелері және оларды талдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..34
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
Қосымша ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..45
Қазақстанда мұнай-газ кешенін дамытуға сенімді негіз болатын өндірістік санаттағы мұнай мен газдың едəуір көп қоры бар. Жүргізілген зерттеулер бойынша, ХХI ғасырда көмірсутек шикізаты мен геологиялық қорлардың өсуін Каспий теңізінің Қазақстандық секторы қорларынан күтуге болады, оның көлемі 13 млрд.т мұнай мен 2 трлн. куб метр газға дейінгі бойынша əлемдегі 6-шы орынға шығуына мүмкіндік береді. Мұнай-газ саласын дамытудың негізгі бағыттары геологиялық қорлары əрі қарай өсіру; көмірсутек өндіру жəне өңдеу көлемін арттыру; мұнай мен газ тасымалдау қуатын кеңейту; көмірсутек шикізатын қалдықсыз өңдеуді қамтамасыз ететін өңдеу қуаты мен мұнай химиялық өнімдерден жоғары сапалы үлкен ассортимент алуды дамыту. Жоғарыда аталған мұнайдың мол қорын ел экономикасына тиімді пайдалану үшін соңғы бағыт, яғни мұнайды терең жəне қалдықсыз өңдеу арқылы жоғары сапалы мұнай мен мұнай химиялық өнімдерінің үлкен ассортиментін алуды дамыту ерекше орын алады. Ұсынылып отырған жұмыстың негізгі мақсаты да осы бағытпен байланысқан.[21]
Қазіргі таңда дүние жүзі бойынша мұнай−газ химиялық өнімдерді сату бойынша АҚШ 3 трлн. дол. табысқы ие. Бұл дүние жүзі бойынша ең алдыңғы табыстардың бірі және мұнай қорының әлемдік көрсеткіші болып табылады. Мұнай химиясының негізгі өнімдері синтетикалық каучук, пластмасса, органикалық синтездің негізгі өнімдері т.б. жатады. Мұнай−газ химиялық өнімдер көптеген салаларда қолданылады. Олар : құрылыс материалдарын жасауда, машина жасауда, энергетика саласында, ауыл шаруашылығында, медицина саласында, электроникада, ғарыштық машиналар, тұрмыстық және өндірістік құрылыс материалдарын, көлік жол материалдарын, машина жасауда қолданылады.
Мұнай-газ өнімдерінің әлем бойынша көрсеткіштері:
• Батыс Еуропа мұнай өнімдерін өндіруден әлемдік көрсеткіш бойынша 32 % ие. Соның ішінде көп мөлшерде өндірілетіні синтетикалыық бояулар, лактар және химиялық өндісістік негізгі өнімдер т.б. заттар жатады. Соның 40% экспортқа шығылады.
• Солтүстік Америка әлемдік көрсеткіш бойынша 30% мұнай өнімдерін өндіреді, осының 26% АҚШ есебінен.АҚШ пен Канада осы салада ең ірі өндірісшілер ретінде әлем саудасанда ерекшеленеді. Минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар, синтетикалық және полимерлік материалдарды экспортқа шығарады.
• Азия мемлекеттері мұнай өнімдерін өндіруден әлем көрсеткіштің 40 % иеленеді. Қазіргі кезде Жапония арзан мұнай химиялық өнімдерді өндіруді азайтуда, оның орнына мұнайдан басқа жаңа заттар алуға назар аударуда. Қытайда химиялық өнімдер өндіру жылдам дамуда. Басты назар химиялық негізгі өнімдерді өндіруге, шикізаттардан пластмассалар алу, химиялық талшықтар және синтетикалық каучуктар жасауға аударылуда.
Дүние жүзіндегі мұнай химиясы дамуының үрдістері қарастырылған. Отандық мұнай химиясы өнеркəсібін талдау - SWOT берілген, сонымен қатар республикадағы оның даму қадамдары қарастырылған.
Қазіргі таңда дүние жүзі бойынша мұнай−газ химиялық өнімдерді сату бойынша АҚШ 3 трлн. дол. табысқы ие. Бұл дүние жүзі бойынша ең алдыңғы табыстардың бірі және мұнай қорының әлемдік көрсеткіші болып табылады. Мұнай химиясының негізгі өнімдері синтетикалық каучук, пластмасса, органикалық синтездің негізгі өнімдері т.б. жатады. Мұнай−газ химиялық өнімдер көптеген салаларда қолданылады. Олар : құрылыс материалдарын жасауда, машина жасауда, энергетика саласында, ауыл шаруашылығында, медицина саласында, электроникада, ғарыштық машиналар, тұрмыстық және өндірістік құрылыс материалдарын, көлік жол материалдарын, машина жасауда қолданылады.
Мұнай-газ өнімдерінің әлем бойынша көрсеткіштері:
• Батыс Еуропа мұнай өнімдерін өндіруден әлемдік көрсеткіш бойынша 32 % ие. Соның ішінде көп мөлшерде өндірілетіні синтетикалыық бояулар, лактар және химиялық өндісістік негізгі өнімдер т.б. заттар жатады. Соның 40% экспортқа шығылады.
• Солтүстік Америка әлемдік көрсеткіш бойынша 30% мұнай өнімдерін өндіреді, осының 26% АҚШ есебінен.АҚШ пен Канада осы салада ең ірі өндірісшілер ретінде әлем саудасанда ерекшеленеді. Минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар, синтетикалық және полимерлік материалдарды экспортқа шығарады.
• Азия мемлекеттері мұнай өнімдерін өндіруден әлем көрсеткіштің 40 % иеленеді. Қазіргі кезде Жапония арзан мұнай химиялық өнімдерді өндіруді азайтуда, оның орнына мұнайдан басқа жаңа заттар алуға назар аударуда. Қытайда химиялық өнімдер өндіру жылдам дамуда. Басты назар химиялық негізгі өнімдерді өндіруге, шикізаттардан пластмассалар алу, химиялық талшықтар және синтетикалық каучуктар жасауға аударылуда.
Дүние жүзіндегі мұнай химиясы дамуының үрдістері қарастырылған. Отандық мұнай химиясы өнеркəсібін талдау - SWOT берілген, сонымен қатар республикадағы оның даму қадамдары қарастырылған.
1 Нефедов Б.К. Перспективы развития процессов нефтепереработки в России на пороге ХХI века // Нефтехимия.-1999.- Т.39, №5.-С.343-352.
2 Құлажанов К.С., Алмабеков О.А., Нұралы Ә.М. Мұнай өңдеу процестерін жетілдіру//Алматы 2011 -C. 149-211.
3 Соляр Б.З., Глазов Л.Ш. Технология каталитического крекинга для сооружаемых установок // Мир нефтепродуктов.- 2003.- №1.-С. 9-11.
4 Исаков Я.И., Миначев Х.М. Новые возможности использования цеолитных материалов в катализе // Нефтехимия.-1990.-Т.30, №3.-С.291-325.
5 Левинбук М.И., Сюняев З.И. Влияние структуры нефтеперерабатывающей промышленности США, Западной Европы и России на компонентный состав бензинов, удовлетворяющих новым требованиям к качеству автомобильных топлив // ВХО им. Д.И.Менделева.-1998.-С.42-46.
6 Yan Shoshone. Engineering application of residue fluid catalytic cracking //J.Proc. and Petrochem Technol.-2003.- № 2.-P.-5-12. РЖХим.-2003, 19П. 119.
7 An additive boosts FCC flexibility without catalyst changeover // J. Chem.Eng. (USA).-2003.- №7.-P.23. РЖХим.-2003, 19П. 136.
8 Horrath J., Pazmany G.,Farkas J. Vplyv realizacie Katalytickeho krakovania na madarsky petrochemiky priemysel // J.Ropa a Uhile.-1984. - V.26, № 12.-Р.697-703.
9 Нефтеперерабатывающий и нефтехимический завод Feyzin // J.Chem and Eng.-2002. - №218.-P.32. РЖХим.-19П. 122.
10 Lavanya M., Sriram V., Sairam B., Bhaskar M., Meenakshisundaram A. Studies on fluiedcatalitig cracking hudroprocessed feedstocks // J.Sci and Technol.-2002.- V.20, №7-8.-P.713-723.
11 Beijing Yanhua. Cracker u soon // J.Chem and Eng. -2001.-V.79, №42.-P.11. РЖХим.-2001, 19П.89.
12 Қайырбеков Ж.Қ., Әубәкіроа Е.А., Мылтықбаева Ж.К. Жалпы химиялық технология, Алматы: «Қазақ университеті», 2009. –Б 156-157.
13 Хаджиев С.Н. Каталитический крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. – Москва: Химия, 1982. - 278 б.
14 Войцеховский Б.В., Корма А. Каталитический крекинг: катализаторы, химия, кинетика. - Москва: Химия, 1990.- 152 б.
15 Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г. Химия каталитических процессов. – Москва: Мир, 1981. – 552 б.
16 Исаков Я.И. Использование цеолитных катализаторов в нефтехимии и органическом синтезе // Нефтехимия. – 1998. – Т.38, № 6. – Б. 404-438.
17 Сеттерфильд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. – Москва: Мир, 1984. - 520с.
18 Ламберов А.А., Егорова С.Р., Лиакумович А.Г. Влияние способа декатионирования на текстурные свойства высококремнистого цеолита ZSM-5 // Кинетика и катализ. – 2002. – Т.43, № 6. – б. 920-927.
19 Барсуков О.В., Сериков П.Ю. О неаддитивности каталитической активности цеолитсодержащих катализаторов свойствам исходных компонентов // Кинетика и катализ. – 1996. – Т.37, № 3. – б .437-442.
2 Құлажанов К.С., Алмабеков О.А., Нұралы Ә.М. Мұнай өңдеу процестерін жетілдіру//Алматы 2011 -C. 149-211.
3 Соляр Б.З., Глазов Л.Ш. Технология каталитического крекинга для сооружаемых установок // Мир нефтепродуктов.- 2003.- №1.-С. 9-11.
4 Исаков Я.И., Миначев Х.М. Новые возможности использования цеолитных материалов в катализе // Нефтехимия.-1990.-Т.30, №3.-С.291-325.
5 Левинбук М.И., Сюняев З.И. Влияние структуры нефтеперерабатывающей промышленности США, Западной Европы и России на компонентный состав бензинов, удовлетворяющих новым требованиям к качеству автомобильных топлив // ВХО им. Д.И.Менделева.-1998.-С.42-46.
6 Yan Shoshone. Engineering application of residue fluid catalytic cracking //J.Proc. and Petrochem Technol.-2003.- № 2.-P.-5-12. РЖХим.-2003, 19П. 119.
7 An additive boosts FCC flexibility without catalyst changeover // J. Chem.Eng. (USA).-2003.- №7.-P.23. РЖХим.-2003, 19П. 136.
8 Horrath J., Pazmany G.,Farkas J. Vplyv realizacie Katalytickeho krakovania na madarsky petrochemiky priemysel // J.Ropa a Uhile.-1984. - V.26, № 12.-Р.697-703.
9 Нефтеперерабатывающий и нефтехимический завод Feyzin // J.Chem and Eng.-2002. - №218.-P.32. РЖХим.-19П. 122.
10 Lavanya M., Sriram V., Sairam B., Bhaskar M., Meenakshisundaram A. Studies on fluiedcatalitig cracking hudroprocessed feedstocks // J.Sci and Technol.-2002.- V.20, №7-8.-P.713-723.
11 Beijing Yanhua. Cracker u soon // J.Chem and Eng. -2001.-V.79, №42.-P.11. РЖХим.-2001, 19П.89.
12 Қайырбеков Ж.Қ., Әубәкіроа Е.А., Мылтықбаева Ж.К. Жалпы химиялық технология, Алматы: «Қазақ университеті», 2009. –Б 156-157.
13 Хаджиев С.Н. Каталитический крекинг нефтяных фракций на цеолитсодержащих катализаторах. – Москва: Химия, 1982. - 278 б.
14 Войцеховский Б.В., Корма А. Каталитический крекинг: катализаторы, химия, кинетика. - Москва: Химия, 1990.- 152 б.
15 Гейтс Б., Кетцир Дж., Шуйт Г. Химия каталитических процессов. – Москва: Мир, 1981. – 552 б.
16 Исаков Я.И. Использование цеолитных катализаторов в нефтехимии и органическом синтезе // Нефтехимия. – 1998. – Т.38, № 6. – Б. 404-438.
17 Сеттерфильд Ч. Практический курс гетерогенного катализа. – Москва: Мир, 1984. - 520с.
18 Ламберов А.А., Егорова С.Р., Лиакумович А.Г. Влияние способа декатионирования на текстурные свойства высококремнистого цеолита ZSM-5 // Кинетика и катализ. – 2002. – Т.43, № 6. – б. 920-927.
19 Барсуков О.В., Сериков П.Ю. О неаддитивности каталитической активности цеолитсодержащих катализаторов свойствам исходных компонентов // Кинетика и катализ. – 1996. – Т.37, № 3. – б .437-442.
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ
МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ−ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Химия және химиялық технологиялар факультеті
Химиялық физика және жоғары молекулалық қосылыстар химиясы кафедрасы
Дипломдық жұмысы
Модифицирленген цеолитқұрамды катализаторда С6 -C14 парафиндерді
сутексіз өңдеу
Орындаған 4 курс студенті _____________________________ Балықбаева Ж.Н.
( қолы,күні )
Ғылыми жетекшісі,
х.ғ.к аға оқытушы _____________________________ Омарова А.А.
Норма бақылаушы _____________________________ Ергазиева Г.С.
Қорғауға жіберілді _____________________________
Алматы, 2013
Реферат
Бітіру жұмысы 43-беттен, 7-суреттен, 4-кестеден, қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Түйін сөздер: КАТАЛИТИКАЛЫҚ КЕРЕКИНГ, ЦЕОЛИТҚҰРАМДЫ КАТАЛИЗИТОР, АПРОТОНДЫ ОРТАЛЫҚ, БЕНЗИН ФРАКЦИЯСЫ, ПАРАФИНДЕР КАТАЛИТИКАЛЫҚ КРЕКИНГІ
Зерттеу нысандары ретінде:
Жұмыстың мақсаты- мұнайдың дизелдік және бензиндік фракцияның компоненттері болып табылатын, модельді С6-С14 алкандарды синтездегенде құрамында цеолиті бар катализаторда өңдеу.
Ғылыми жаңалығы қалыпта алкандарды құрамында цеолиті бар полифункционалды катализаторда өңдеу.
Практикалық мәні:
Мұнайдан алынған бинзин мен дизель фракциясының құрамына кіретін С6-С14 өндіру кезінде катализатордың көп функцияналды және селективті екендігін көрсетеді.
Реферат
Дипломная работа состоит из 43 страниц, содержит 7 рисунков, 4 таблиц, 15 списка использованных источников.
Ключевые слова: КАТАЛИТИЧЕСКИИ КЕРЕКИНГ, ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИИ КАТАЛИЗИТОР, АПРОТОННЫЙ ЦЕНТР, БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ, КАТАЛИТИЧЕСКИИ КРЕКИНГ ПАРАФИНОВ.
Объекты исследования: .
Цель работы: Исседовать свойства синтезированных цеолитсодержащих катализаторов при переработке моделных алканов С6-С14 , являющихся поликомпанинтентов дизелной и бензиновой фракции нефти.
Научный новизна: Разработаны новые цеолитсодержащие катализаторы полифункционального действия для процессов переработки С6-С14 н- парафинов.
Пркатическии значитость: -Разарботан полифункциональный, селективный катализатор в працессе переработки С6-С14 н- алканов входящии в состав бензиновой и дизельной фракции нефти.
ГЛОССАРИЙ
МӨЗ- мұнай өңдеу зауыты
SWOT - мемлекеттер арасындағы мұнай химия өндірісінің көрсеткіштері
MSCC - милисекеконд каталитикалық крекингі
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6 1.Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..9
1.1.Өндірістегі сутексіз өңдеу үдірісінің заманауи күйі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..9
1.2. Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы ... ... ...13
1.3. Сутексіз өңдеу процесіне қолданылатын катализаторлар ... ... ... ... ... . .21
1.3.1.Крекинг катализаторларының құрамы мен құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... .26
2 Эксперимент нәтижелері және оларды талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .34
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
Қосымша ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45
Кіріспе
Қазақстанда мұнай-газ кешенін дамытуға сенімді негіз болатын өндірістік санаттағы мұнай мен газдың едəуір көп қоры бар. Жүргізілген зерттеулер бойынша, ХХI ғасырда көмірсутек шикізаты мен геологиялық қорлардың өсуін Каспий теңізінің Қазақстандық секторы қорларынан күтуге болады, оның көлемі 13 млрд.т мұнай мен 2 трлн. куб метр газға дейінгі бойынша əлемдегі 6-шы орынға шығуына мүмкіндік береді. Мұнай-газ саласын дамытудың негізгі бағыттары геологиялық қорлары əрі қарай өсіру; көмірсутек өндіру жəне өңдеу көлемін арттыру; мұнай мен газ тасымалдау қуатын кеңейту; көмірсутек шикізатын қалдықсыз өңдеуді қамтамасыз ететін өңдеу қуаты мен мұнай химиялық өнімдерден жоғары сапалы үлкен ассортимент алуды дамыту. Жоғарыда аталған мұнайдың мол қорын ел экономикасына тиімді пайдалану үшін соңғы бағыт, яғни мұнайды терең жəне қалдықсыз өңдеу арқылы жоғары сапалы мұнай мен мұнай химиялық өнімдерінің үлкен ассортиментін алуды дамыту ерекше орын алады. Ұсынылып отырған жұмыстың негізгі мақсаты да осы бағытпен байланысқан.[21]
Қазіргі таңда дүние жүзі бойынша мұнай−газ химиялық өнімдерді сату бойынша АҚШ 3 трлн. дол. табысқы ие. Бұл дүние жүзі бойынша ең алдыңғы табыстардың бірі және мұнай қорының әлемдік көрсеткіші болып табылады. Мұнай химиясының негізгі өнімдері синтетикалық каучук, пластмасса, органикалық синтездің негізгі өнімдері т.б. жатады. Мұнай−газ химиялық өнімдер көптеген салаларда қолданылады. Олар : құрылыс материалдарын жасауда, машина жасауда, энергетика саласында, ауыл шаруашылығында, медицина саласында, электроникада, ғарыштық машиналар, тұрмыстық және өндірістік құрылыс материалдарын, көлік жол материалдарын, машина жасауда қолданылады.
Мұнай-газ өнімдерінің әлем бойынша көрсеткіштері:
* Батыс Еуропа мұнай өнімдерін өндіруден әлемдік көрсеткіш бойынша 32 % ие. Соның ішінде көп мөлшерде өндірілетіні синтетикалыық бояулар, лактар және химиялық өндісістік негізгі өнімдер т.б. заттар жатады. Соның 40% экспортқа шығылады.
* Солтүстік Америка әлемдік көрсеткіш бойынша 30% мұнай өнімдерін өндіреді, осының 26% АҚШ есебінен.АҚШ пен Канада осы салада ең ірі өндірісшілер ретінде әлем саудасанда ерекшеленеді. Минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар, синтетикалық және полимерлік материалдарды экспортқа шығарады.
* Азия мемлекеттері мұнай өнімдерін өндіруден әлем көрсеткіштің 40 % иеленеді. Қазіргі кезде Жапония арзан мұнай химиялық өнімдерді өндіруді азайтуда, оның орнына мұнайдан басқа жаңа заттар алуға назар аударуда. Қытайда химиялық өнімдер өндіру жылдам дамуда. Басты назар химиялық негізгі өнімдерді өндіруге, шикізаттардан пластмассалар алу, химиялық талшықтар және синтетикалық каучуктар жасауға аударылуда.
Дүние жүзіндегі мұнай химиясы дамуының үрдістері қарастырылған. Отандық мұнай химиясы өнеркəсібін талдау - SWOT берілген, сонымен қатар республикадағы оның даму қадамдары қарастырылған.
(1 - кесте) SWOT - мемлекеттер арасындағы мұнай химия өндірісінің көрсеткіштері.
Дамыған мемлекеттерде
Дамушы мемлекеттерде
+ Табиғи ресурстарға бай болуы;
+ Мұнай газ қосымша өнімдерінің бар болуы;
+ Қосымша газ, маұнай, жеңіс көмірсутектердің қорының болуы,мұнай және газ химиясының шикізаттарының дамуы;
+ Әлемдік көрсеткіште эканомикасының жоғары дәрежеде болуы;
+ Мұнай химия мектебінің мемлекет ішінде жақсы дамуы;
+ Мұнай химия саласын оқып үйренугі оқулықтардың көп болуы және барлық мүмкіндіктердің жаратылғадығы;
+ Мұнай өңдеу өндірісінің, газ қорының және жеңіл көмірсутектер фракциясының әлсіз болуы;
+ Мұнай химия саласында жаңа өнімдер алуға мүмкіндіктердің болмауы;
+ Мұнай өндірісінің қуаттылығының төмен болуы;
+ Өздерінде мұнайдың шикізаты бола тұра басқа елдерден қымбат бағаға өнімін сатып алуы;
+ Мұнай химия саласында білімнің төмендігі;
+ Әлемдік көрсеткіште эканомикасының төмен болуы;т.б.
Мүмкіндіктер
Қауіпті жағдайлар
+ Өндірісте жоғары техналогиялық өнімдерді әлемдік деңгейде өндіру;
+ Иновациялық жобасының өзіндік және әлемдік деңгейде жоғары нәтижелі болуы;
+ Органикалық химия өнімдерінің ішкі саудада жандануы;
+ Мемлекеттік институттардың қаражатты ресурстарының дамуы және мұнай-химия өндірісіндегі қаражатты құрылымдарының жобасының жүзегі асу;
+ Технологиялық салалар үшін қолданылып келген және жаңа өндірістердің дамуы үшін дайындық бөлімдерінің жүруі.
+ Экспортқа шығарылатын өнімдердің өзіндік бағасын жоғатуы;
+ Шетел компанияларының жаңа саудада жетекші болуы,жоғары технологиялы қарсыластардың болуы және олардың жоғары сапалы өнімдерді шығаруы;
+ Органикалық химияның қазіргі заманға сай жұмыстарын жүргізу үшін дайындық кадрларының жоқтығы;
+ Мұнай химия өндірісіндегі кадрларда ғылыми дәлелденген жұйелердің болмауы.
Қазақстан көмірсутектердің қосымша қорының болуымен әлемде 10 жетекші мемлекеттердің қатарына кіреді. Дүние жүзі бойынша мұнай қорынынан елімізде 3,2%-ті құрайды. Мұнайдың дәлелденген қосымша қоры елімізде 4,8 млрд.тонннаны құрайды. Соның 90 % батыс Қазақстанда орналасқан.
Республикамыздағы мұнайдың ірі қорлары Тенгиз, Карачаганак,
Жаңажол, Жетібай, Кенбай, Қаламқас, Қаражанбас, Құмкөл, Өзен. [22]
Біздің мемлекетіміз мұнайға бай болғанымен, оны өңдейтін өнірістің, ғылымның, мамандарымыздың және технологияның дамымағаны көңлімізді құлазытатыны рас. Қазіргі күнде мемлекетіміз үшін мұнай химия саласының жетілуі эканомиканың дамуының негізгі көзі болып табылады.
Төмендегі 1-суретте 2020 жылға дейінге химия өндірісінің көрсеткіші бейнеленген.
Минералды тыңайтқыштардың және пестицидтердің өндірісі;
Пигменттер, бояғыштар мен лактардың өндірісі;
Бейорганикалық химия өндірісі мен газ өндірісі;
Косметикалық , парфюмерлік және сабын өндірісі;
Органикалық химия өнімдері және пластмассалар;
Резина мен пластмасса жасау өндірісі;
Әдеби шолу
0.1 Өндірістегі сутексіз өңдеу үрдістерінің заманауи күйі
Қазіргі күнде әлемде мұнай өндірісінде жеңіл мұндай қорының азаюына байланысты, ауыр мұнай көп өндірілуде. Мұнайды көп мөлшерде өндіру үшін каталитикалық крекинг процесін қолдану өте маңызды, соның ішінде гидрокрекинг және гидротазалау. Қазақстанда ауыр мұнайдың үлкен қоры бар.[1]
Қазіргі заманда 80%−дан жоғары мұнай каталитикалық крекингті, риформингті, күкіртті қосылыстардың гидрогенолизі, гидрокрекингі және басқа да каталитикалық процестерді қолдану арқылы өндіріледі. 1-кестеде мұнай өндірісінің қазіргі заманда қолданылатын маңызды каталитикалық процестері келтірілген.
2−кесте. Мұнай өңдеудің қазіргі заманға сай каталитикалық процестер
Процестер
Катализатор
Процесті өткізу
шарттары
Крекинг
Сирек жер элементтерінің қоспасымен цеолиті бар катализаторлар:Pt,Cr
740-790 K
0.2-0.3 MПа
Риформинг
Полиметалды катализаторлар:Pt,Re,Ir
(Cl[-],SO4[-])Al2O3
740-790 К
0.8-1.5 МПа
Гидротазалау
Алюмокобальт - - - молибденді,алюмо−никель−
молибденді,алюмо−никель−молибденді
силикатты
600-680 К
3-5 МПа
Гидрокрекинг
Ni,Co,Mo жағылған қосылыстармен цеолиті бар катализаторлар және басқа қосылыстармен
Pt,Pd WS2Al2O3(Co-Mo)Al2O3 және т.б.
520-740 К
5-15 МПа
Изомерлеу
Pt,Pd (Cl-,F-)Al2O3;цеолиттер
360-770 К
0.5-4 МПа
Біз осы процестердің ішінде каталитикалық крекинг процесіне тоқталайық. Өткен уақытта каталитикалық крекингті синтетикалық және табиғи алюмокремнийлі, кремниймагнилі, алюмокремнийцирконийлі және қышқыл табиғаты бар тағы да басқа катализаторларды қолданып, 670-770 К температурада жүргізіледі. Соңғы жылдары кристалды синтетикалық цеолиттердің негізіндегі катализаторлар кең өндірістік қолданысқа ие болды. Бұл катализаторлардың, әсіресе, сирек жер элементтердің оксидтері бар катализаторлардың белсенділігі аморфты алюмосиликатты катализаторларға қарағанда жоғары болады.
Катализаторларды қолдану төмен молекулалы массасы бар көмірсутектердің түзілуінің жылдамдығын ғана арттырмайды, сонымен қатар, термиялық крекингке қарағанда,құнды фракцилардың шығуын арттыруға мүмкіндік береді.
Кокстектес қалдықтардың түзілуініің нәтижесінде крекинг процесс барысында катализаторлардың белсенділігі төмендейді, бірақ оттегі қатысында 500 °C температурада , күйдіргенде бастапқы активті күйге келтіруге болады.
Каталитикалық крекинг жоғары тонналы өндірістік каталитикалық процесс болып табылады. Оның көмегімен қазіргі заманда жылына 300 млн.т мұнай өңделеді,бұл жыл сайын 300 мың т. катализаторларды жұмсауды қажет етеді.[2]
Соңғы жылдарды каталитикалық крекинг процесінде көмірсутектердің ауыр түрін өндіруге үлкен көңіл аударылуда. Мұнай өңдеу өндірісінде көп қолданылатын процестердің бірі−каталитикалық крекинг. Ол мұнайды өте үлкен тереңдікте өндіруге мүмкіндік береді және жоғары октанды бензин дизел отындарын өндіреді. Қалыпты жағдайда каталитикалық крекингте шикізат пен катализатор қосылғанда бірнеше секундтер аралығында 450ºС -520ºС болады және ол процесс бу фазасында өтеді. Крекинг процесінде катализатор ретінде алюмосиликаттар қолданылады. Алюмосиликатты катализаторлар қолданылуна байланысты табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Крекинг процесінің цеолитті катализаторларының көбісі АҚШ−та және Батыс Еуропада көптеп өндіріледі. [1]
Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өңдеу тереңдігі 55-60%, Ресейдің мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өңдеу тереңдігі орташа шамамен 65%. Сонымен қатар қазіргі күнде әлемнің басқа елдерінде бұл көрсеткіш 90-93%. Қазіргі кезде көптеген жетекші фирмалардың (UOP, SHELL, AKZO-NOBEL, LUMMUS, TEXACO, Institut Francais du Petrole және т.б.) ашқан жаңалықтары және технологияларының көмегімен мұнайды 90%-ға дейінгі өте үлкен көлемдегі тереңдікте өндіруге және оданда жоғары дәрежеде өндіруге мүмкіндік береді. Қазіргі кезде заманның талабына сай мұнайды өндіру жоғары дәрежеде дамуда. Мұнайдан алынатын өнімдер саны да артуда.[3]
Соңғы он жылдықтағы әлем бойынша жетекші мемлекеттердегі мұнай өңдеу өндірісінің көрсеткіштері төмендегі 2-ші кестеде көрсетілген.
Кестеден көретіндеріңіз АҚШ пен Батыс Еуропада каталитикалық крекинг қуаттылығы 34,4 және 16,4% көрсетеді және бұл көрсеткіш Ресей көрсеткішінен асады. [4] Ресейдегі каталитикалық крекингтің мұнай өңдеу өндірісінің жалпы мөлшері 5-6%, АҚШ-та 34%, Қытайда 24-25%, ЕС-да 14-15%. [5]
Қытайда каталитикалық крекинг процесінің дамуына жоғары дәрежеде назар аударылады. [6] Соңғы он жылда каталитикалық крекингтің флюид қалдықтарын қолдану жолдары қарастырылуда. АҚШ-та Engelhart Corp. компаниясы жаңа катализиторлар ойлап тапты.
Әлем елдеріндегі мұнай өңдеу өндірісінің көрсеткіштері (3-кесте)
Процестер
Батыс Еуропа
АҚШ
Ресей
ҚР
Мощность процессов от первичной перегонки, %
Каталитикалық крекинг
16,4
34,4
5,2
0,1
Термиялық крекинг
14,2
12,3
6,9
0,1
Гидрокрекинг
6,5
8,7
0,38
-
Мұнай өңдеу тереңдігі , арттыратын процестердің мөлшері.
37,1
55,4
12,48
-
Гидроөңдеу
17,7
12,2
0,08
0,01
Гидроотазалау
41,1
53,4
32,0
22,0
Каталитикалық риформинг
15,9
23,6
12,4
10,2
Алкилдеу и олигомеризациялау
2,8
7,6
0,16
-
Изомеризация
5,2
5,9
-
-
Глубина переработки нефти
90,0
93,0
65,0
55,0-60,0
Кестеден көретініміз негізгі процестер мыналар: сутек өндірісінде (7,4%); шикізатты күкірттен тазарту (21,6%); каталитикалық крекинг (43,4%); мерокс-бензинді тазалау (1,2%); крекинг газын амминді тазалау (4,5%); Клаус процесімен күкіртті өндіру (3,4%); алкилдеу (17,6%). [7-8]
Франциядағы Мұнай өңдеу және мұнай химия заводы Feyzin жылына 5,7 млн.т мұнайды шикізат күйінде өндіреді. Бұл осы фирманың 100% −дық өндіру көрсеткіші болып табылады. Заводтағы негізгі қолданылатын процестер мыналар каталитикалық крекинг, термокрекинг, десульфуризациялау, реформинг, этерификация және алкилирования.
Қытайдың Sinoрec компаниясы соңғы жылдарда каталитикалық крекингтің қуаттылығын жоғарылатты және модифицирледі. Полиэтилен өндірісінің қуаттылығы 300 000 тжыл,ал пропилен өндірісі 380 000 тжыл дейін өсті. [11]
Крекинг процестері тек қана мұнай саласында ғана емес, сонымен қатар басқада көптеген салаларда атқарар міндеті өте зор. Қазіргі уақыттың өзінде, өндірістік кәсіпорындардың газды қалдықтарыындағы көміртек оксидінің және көптеген органикалыық қосылыстардың каталитикалық күйдірілу мәселелері шешілді. Азот оксидтерінің каталитикалық тотықсыздануы, оның ішінде құрамында оттегісі бар қосылыстардағы аммиакпен слективті тотықсыздану мәселелері шешілген.
Азот оксидтерінің тотықсыздануы үшін және органикалық қосылыстар мен көміртек оксидінің тотығуы үшін қажет болатын әр түрлі шарттардың салдарынан пайдаланылатын газдардың зиянсыздану мәселесі күрделірек болып табылады. Автокөліктің жұмысының шартына тәуелді болатын пайдаланылған газдардың құрамының құбылмалылығы едәуңр қиындықтар туғызады. Алайда,пайдаланылғангаздар мен органикалық қосылыстарды көміртек оксидінен толығымен тазалауға және азот оксидінің концентрациясын едәуір дәрежеде кемітуге мүмкіншілік беретін каталитикалық тазалағыштар жасалған.
Ағынды сулардың каталитикалық тазалауы ең күрделі мәселелердің бірі болып табылады. Соңғы уақытта фенолдардан,күкіртті қосылыстардан және басқа да зиянды құрауыштардан,катализаторлар ретінде кейбір ауыспалы металлдардың жиынтағын, сондай-ақ, тасымалдауыштарда тіркелген катализаторлар жиынтығын қолдану жолы арқылы кейбір өндірістердің ағынды суларын тазалауында белгілі жетістіктерге қол жеткізілді.
Каталитикалық әдістер азық-түлік мәселесінің шешілуінде де маңызды дамуға ие болды. Тыңайтқыштарды өндіргеннен басқа,катализ мал шаруашылығындағы ауыстыруға болмайтын аминқышқылдарының, өсімдік өсіру үшін қажетті гербицидтердің, инсектофунгицидтердің және басқа да дәрі-дәрмектерді өндірісінде маңызды орынға ие.
Қазіргі заманда барлық химиялық өнімдердің 80%-ға жуығы каталитикалық жолмен жасалады. Бұл үлес өндіріспен игерілген химиялық айналулардың күрделенуі бойынша тез өтеді. Жаңа өндірістердің арасында каталитикалық процестердің үлесі 90%-дан жоғары болды. [2]
1.2 Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы
Парафиндерді сутексіз өңдеу 470-540 ° С температурада және 0,13-0,15 МПа қысымда жүргізіледі. Каталитикалық крекинг шикізаты кең вакуумды фракциялар, яғни тура айдау дистилляттары (фракциялардың қайнау шегі 300-550 С), керосин-солярлы фракциялар (240-360 ° С) және екіншілік шикізаттар - кокстеу, қысымда термиялық крекингтеу және гидрокрекингтеу газойлдері болып табылады.
XX ғасырдың 20 жылдары мұнай өндірісі катализаторды қолданбайтын, жоғары температураға дейін қыздырғанда ыдырайтын термиялық крекинг процестері мен ректификациямен ғана шектелген. Тек 30 жылдары ғана мұнай өндірісі үшін каталитикалық процестер қолданыла бастады.
Каталитикалық крекингтің негізін қалаушы француз инженері Гудри катализ бойынша ІІ Халықаралық конгресте,1935 жылы жарық көрген Американдық мұнай институтының мұнай өңдеудің өндірісінің күйі мен мүмкіншіліктері жайлы айтқанда "катализ" сөзі мүлдем ескерілмеген болатын. Ал, бірнеше жылдан кейін каталитикалық әдістер өндірістің бұл саласында үлкен өзгерістер болғанын ол өз баяндамасында айтқан болатын.
Қазіргі заманда 80 % жоғары мұнай каталитикалық крекингті,риформигті күкіртті қосылыстардың гидрогенолизі,гидрокрекингті және басқа да каталитикалық процестерді қолдану арқылы өндіріледі.[1]
Каталитикалық крекинг өнімі - бұл зерттеу әдісімен анықталған октан саны шамамен ОЧз 90-92 жоғары сапалы мақсатты бензин. Мақсатты өнімнен басқа бутан-бутиленді фракцияға бай газ және келесі газойлдерді алады: дизель отынының компоненті ретінде қолданылатын жеңіл (200-340 С фракциялары) және құрамында конденсацияланған ароматты қосылыстары жоғары каталитикалық крекингтің ауыр газойлі (350-550 С фракциялары).
Каталитикалық крекингтің негізгі мақсаты−вакуумды газойльдерден және олардың атмосфералы және вакуумды айдаулардың қалдықтарының қоспасынан жеңіл көлікті жанармайлардың және майлы газдардың жоғары октанды құрауыштарын алу болып табылады. Каталитикалық керкингтің жанармайы жақсы детонациялық көрсеткіштерге ие болады.Процестің мақсатты қызметі белгілі бір зерттеу әдісімен анықталған 90-92 октан саны бар (ОЧи) жоғары сапалы бензин алу. Каталитикалық крекингте бутан-бутиленді фракцияға бай (бензиннің жоғары октанды компонентін өндіруге арналған шикізат) газдың әжептеуір мөлшері түзіледі. Каталитикалық крекинг қондырғылары химия өнеркәсібіне қажетті шикізатты жеткізіп беруші болып табылады: каталитикалық крекинг газойлдерінен күйе шикізатын және нафталин алады; ауыр газойль жоғары сапалы "инелі" кокс өндірісінің шикізаты болып табылады.
Парафиндер мұнай фракциясының негізгі компонентерінің бірі болып табылады.
Алюмосиликатты катализаторлардағы каталитикалық крекинг мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі ең көп тараған процесс болып табылады және мұнай өңдеуді тереңдетуге ықпал етеді.
Табиғи және синтетикалық алюмосиликатты катализаторлар меншікті ауданы 100-600 м2г дейінгі жоғары кеуекті заттар болып табылады.
Өнеркәсіптік катализаторларға келесі талаптар қойылады:
- қондырғыны пайдаланғанда ұзақ уақыт бойы сақтауға қабілетті жоғары меншікті өнімділік;
- бензин бойынша жоғары талғамдылық;
- жоғары термиялық тұрақтылық, өйткені катализатор жоғары температурада қалпына келтіріледі;
- жоғары механикалық беріктік, өйткені катализатор қатты нәрсеге соғылып, мүжіліп реактор блогы жүйесінде үздіксіз қозғалыста болады;
- шикізаттағы күкіртті, азотты және металл-органикалық қосылыстардан улануға төзімді.
Цеолитқұрамды катализаторларда ПФК-2, ПФК-12, ПК-2, ПК-13 450-600°С температура аралығында (V=372сағ-1), сұйытылған мұнай газдарының өзгеріске ұшырауы зерттелді. С2-С4 алкандарды өңдеуреакцияларында лантан жəне мырышпен түрлендірілген цеолитқұрамды ПФК-2 катализаторы жоғары белсенділік көрсетті, конверсия дəрежесі 97,2% болғанда, хош иісті көмірсутектер шығымдылығы 51,0%- ға тең болды. [22]
Құрамында РЗЭ, Ni, Mo, фосфор мен цеолит бар, полиметалды ПФК-9 катализаторында бензин фракциясының жəне модельдік қосылыстардың (гексан жəне тетрадекан) сутексіз өңдеу үдерісі қарастырылады. Көмірсутектердің өзгеріске ұшырау дəрежесі, пайда болған қосылыстардың құрамы - процестің жүргізілу жағдайы мен көмірсутектердің массасына байланысты. Бензин фракциясын өңдегеннен кейін жақсартылған бензиннің октан саны 73,1-ден 78,2-85,3-ке дейін артатындығы көрсетілді.[23]
Бор промоторланған (1,2,3%) хромцеолитқұрамды катализаторлардың каталитикалық жəне физика-химиялық қасиеттері изобутан-бутанды фракциясын өзгеріске ұшырату үрдісінде зерттелді. Температура 450 - 6000C-та С5-С10 изоалкандардың түзілуі 47%-ға дейін жетті, ал 550 - 6000C-та хош иісті қосылыстар 62%-ға тең болды.[24]
Каталитикалық крекинг реакторындағы орташа температура 540ºС. Дегенмен егер шикізаттың термиялық крекинг пешінің реакция зонасында болу ұзақтығы минутпен өлшенетін болса, онда заманауи каталитикалық крекинг реакторларында шикізаттың катализатормен жанасу уақыты небәрі 2-4 сек.
Каталитикалық крекинг өнімдерінің химиялық құрамының өзіне тән ерекшеліктері бар:
- бензин құрамында көптеген изопарафиндер мен ароматты көмірсутектер болады;
- алынатын газ "ауыр", изобутан мен олефиндер С3-С4 концентрациясы жоғары;
- газойлді фракциялары полициклді ароматты көмірсутектерге бай.
Каталитикалық крекинг процесіне әсер ететін негізгі факторлар - бұл катализатор қасиеттері, шикізат сапасы, температура, шикізат пен катализатордың жанасу ұзақтығы, катализатордың айналу еселігі.
Каталитикалық крекингтің типтік шикізаты - кең вакуумды фракциялар (қайнау аралығы 350-500 С). Отандық крекинг-қондырғыларға қолданылатын осы фракциялардың негізгі үлесі парафинді, анағұрлым шайырлы және күкіртті шикізат.
Каталитикалық крекингке екіншілік текті шикізатты ұшыратуға да болады - қысымда термиялық крекингтеу және кокстеу газойлдері, гидрокрекинг газойлдері. Кокстеу газойлдерінің тікелей айдалған газойлдерден айырмашылығы құрамында қанықпаған көмірсутектер болады, ароматты көмірсутектер, күкірт және азот мөлшері жоғарылау болады.
Каталитикалық крекингтің өнеркәсіптік қондырғыларында шикізаттың катализатормен жанасуы әртүрлі тәсілмен жүзеге асырылады:
- шикізатты тікелей баяу қозғалатын ірі гранулалы катализатор қабатына береді;
- шикізатты ұнтақ тәрізді катализатормен бірге жалған сұйытылған қабатқа енгізеді;
- реакцияны катализатордың аспа бөлшектері шикізат буларында қозғалатын лифт типтес реакторда жүргізеді.
Неғұрлым катализаторды қалпына келтіру температурасы жоғары болған сайын, соғұрлым оның айналу еселігі аз. Екінші жағынан неғұрлым айналу еселігі жоғары болған сайын, соғұрлым реакторлы блок жүйесінде катализатор жылдам қозғалады, яғни соғұрлым оның реакциялық зонада болу уақыты аз, демек, орташа меншікті өндімділік жоғары және кокстелу дәрежесі төмен. Ескі қондырғыларда реакция зонасында катализатордың болу уақыты 10-30 мин құрайтын. Жалған сұйылтылған қабатты қондырғыларға өткенде бұл уақыт 1,5-6 мин-қа қысқарды, ал цеолиті бар катализаторларды енгізу барысында шикізат пен катализатордың жанасу уақытын 2-4 сек қысқарту мүмкін болды.
Гидротазалаудан соң шикізат І пеште 11 қыздырылады да лифт-реактор 9 табанынан түседі. Реактордағы температура 515-545 С, шикізаттың катализатормен жанасу уақыты бірнеше секунд. Осыған регенератордан 7 қалпына келтірілген катализатор төгіледі де, реактордың төменгі жағына су буы VI беріледі. Шикізат пен су буы қоспасында асылған катализатор лифт-реактор 9 ұшындағы тор арқылы булап жіберу 10 секциясына түседі. Онда крекинг өнімдерінің булары булап жіберу секциясының төменгі бөлігіне төгілетін катализатордан бөлінеді. Булап жіберу нәтижелілігін арттыру үшін булап жіберу секциясының төменгі бөлігі бөгеттермен жабдықталған. Буландырылған катализатор өздігінен регенераторға 7 ағып барады. Қалпына келтіруге ауаны II компрессормен 1 береді; қалпына келтіру температурасы 700 С, қысым 2,5 МПа, коксті жағу қарқындылығы шамамен 80 кгсағ, катализатор қабаты бетіндегі газдар жылдамдығы 0,9-1,0 мсек. Регенераторда артық жылуды кетіретін булы иректер болмайды, реакторлы блоктың жылу тепе-теңдігін тарату қондырғысы 6 арқылы берілетін ауа II мөлшерін өзгерте отырып реттейді. Түтіндік газдар мен ауаны регенераторға бөлек-бөлек береді, яғни катализаторды қалпына келтіру жылдамдығын реттеуге болады.
Жану өнімдері IV қазандық-утилизатор 5 мен электр сүзгі 4 арқылы өтеді. Соңғы газдар құрамындағы шаң мөлшері 80 мгнм3 аспайды. Крекинг өнімдерінің булары ректификациялық колоннаның 13 төменгі бөлігіне түседі.
Осы колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин булары XI, көмірсутекті газ XII, су буы кетеді. Коланның 13 төменгі бөлігі катализаторлық шлам XIII тұндырғышы болып табылады, ол булап жіберу секциясына 10 қайта оралады. Шламнан тұнған сұйық қалдықты VIII колоннадан шығарып тастайды. Бұл қалдық негізінен кокс түзуге қабілетті ауыр полициклді ароматты көмірсутектерден тұрады. Ол крекинг шикізаты ретінде тиімсіз, бірақ "инелі" кокс алуға қажетті тамаша шикізат болып табылады. Колоннадағы артық жылуды колонна түбінде айналатын крекинг-қалдықпен алады, бұл жылуды су буын алуға пайдаланады. Қондырғыда екі булап жіберу колонналары 15 пен 16 қарастырылған, тиісінше жеңіл X және ауыр IX каталитикалық газойлдерге арналған.
Алкандардың каталитикалық крекингінің химизмі.Термиялық крекингпен салыстырғанда каталитикалық крекингінің артықшылықтары бар:
1. Бір температурада ( 500ºС ) алкандардың каталитикалық крекингінің жылдамдылығы термиялық крекинг жылдамдығымен салыстыырғанда 40-60 есе жоғары.
2. Алкандардың каталитикалық крекингінің сұйық өнімдері негізінен изоқұрылысты. Яғни каталитикалық крекингте интенсивті түрде изомеризация жүреді.
3. Каталитикалық крекингтің газтәрізді өнімдері негізінен (С3,C4) құрамды көмірсутектерден ( пропилен, пропан, изобутилен, изобутан, бутеннен ) тұрады.Ал термиялық крекингте С1,C2 құрамды көмірсутектер (метан, этан, этилен) болады.
4. Таза алкандардың каталитикалық крекинг жылдамдығы олефиндердің іздерінің қатысында тез артыды.
5. Түзу тізбекті алкандарға қарағанда, изоалкандар жоғары жылдамдықпен крекингленеді.[12]
Каталитикалық крекингтің күкіртті және азотты қосылыстары процестің өзінде де,алынатын өнімдердің сапасына да кері әсерін тигізеді.Сондықтан шикізат ретінде қолданылатын вакуумды газойльдің алдын ала тазалау процесін жүргізу жақсы әсерін тигізеді және ол келесі мүмкіншіліктерді береді:
-Шикізатта азоттың және ароматтты қосылыстар мөлшерінің кемуі арқылу айналудың жоғары дәрежесі қамтамасыз етіледі (пропиленнің, сұйытылған мұнай газы мен жанармайдың жоғары шығысы; жеңіл рециркулеуші газойльдің төмен шығысы);
-SOx-тың және NOx-ң шығарындысының мөлшері кемиді;
-Өнімдерді күкірттің мөлшері кемиді.
MSCC қондырғысының шикізітінда күкірттің мөлшері 0,5 % мас. Бойынша құрайды және оның мазуттағы мөлшеріне тәуелді.Екінші нұсқау бойынша жұмыс істегенде, күкіртті қосылыстардың мөлшерінің кемуі, зауытта мазутты гидротазалау процесі болмағандықтан мүмкін емес.Гидроконверсия қондырғысы құрамында 0,2% күкірті бар газойльді алуды қамтамасыз етеді,бұл катализатордың белсенділіген аз мөлшерде кемітеді және жалпы алғанда процестің шарттарын қанағаттандырад.Шикізат ретінде тек газойльді қолданғанда, демек, күкіртті 0,5% мас.- тан 0,2% мас-қа дейін кеміткенде жанармайдың шығуы 3% артады,ал кокстің шығуы 0,3% кемиді.[2]
Каталитикалық крекинг өнімдері. Крекинг өнімдері: газ, бензин, керосинді−газойльді фракция, крекинг қалдықтары, кокс. Газ шығымы 4-7%, бензин 40-45%,шикізатпен процесті жүргізу температурасына байланысты катализатор бетінде түзілетін кокс мөлшері-1-5%.Бензиннің химиялық құрамы: нафтенді көмірсутектер-20-25%,қанықпаған-5-6 %, парафинді -45-50%, ароматты көмірсутектер -20-25%.Термиялық крекинг бензинінен каталитикалық крекинг бензинінің артықшылығы құрамында изоалкандармен ароматты көмірсутектердің мөлшері жоғары болғандықтан, диенді қосылыстармен күкірттің жоқ болуынан тұрақты болып табылады.
4-кесте.Каталитикалық кркеинг процесінің көрсеткіштері
Көрсеткіштер
Өлшеу бірліктері
Өңделмеген вакуумды газойль
Гидроиленген вакуумды газойль
Гидротазалау
Жұмсақ гидрокрекинг
Жоғары қысымдағы гидрокрекинг
Айнау тереңдігі
% мас.
0
5
30
80
Сутектің парциялды қысымы
кПа
-
40
70
120
Фракция 370ºC
% мас.
100
95
70
20
Шикізаттың қасиеті
H2S
% мас.
100
100
100
100
Тығыздық 15ºC
кгм3
920
905
880
835
Күкірттің мөлшері
% мас.
1,6
0,08
0,007
0,004
Өнімдердің шығысы
H2S
% мас.
1
0,1
0,1
0,1
H2S-ті санамағанда,құрғақ газ
% мас.
3,0
2,7
2,6
2,5###
Сұйытылған мұнай газы
% мас.
15,0
16,5
17,5
18,5##
Жанармай
% мас.
52,0
58,0
61,0
63,0
Жеңіл газойль
% мас.
16,0
14,0
13,0
11,0
Ауыр газойль
% мас.
8,0
4,0
2,0
1,0
Кокс
% мас.
5,3
4,7
4,3
4,0
Өнімдердің қасиеттері
Жанармайда күкірттің мөлшері
Ppm
~800
50
10
5
Жеңіл газойльда күкірттің мөлшері
% мас.
~1,6
~0,1
0,05
0,05
Каталитикалық крекинг реакциялары − жылуды сіңіре отырып,жүйенің көлемінің артуымен жүретін процесс.Сондықтан,тепе-теңдікті өнімдер түзілетін жаққа қарай ығыстыру үшін процестің температурасы арттыру қажет.Бұл кезде қысымды төмендіту қажет.Қысымды төмендету үшін,реакциялық қоспыны су буымен араластырады.
Шикізаттың кокстелуі төмен болған сайын, каталитикалық крекингтің жанармайының октан саны мен шығуы жоғары және катализаторда бөлінген кокстің мөлшері төмен болады.
Жанармайдың шығуы
Шикізаттың кокстелуі %
2-сурет.Бинзиннің шығуы бойынша каталитикалық крекинг процесінде шикізаттың кокстенуден тәуелділігі
Авторлар [23] 4000С температурада және Р=0,1-6,2кПа қысымда болатын Н-USУ-цеолитте н-гексанның крекингін зерттеген. н-гексан конверсиясы 0,3-35,0% аралығындағы шамада болатыны көрсетілген.
Жұмыста [24-25] ZSМ-5 промауторлы цеолитті GaAl2O3 катализаторындағы С10-С15 н-алкандарының крекингі туралы таныстырылады. Алкандар крекингі газтәріздес С2-С4 және сұйық С5-С9 көмірсутектерімен қосыла әртүрлі құрылымда жүреді. GaAl2O3 катализаторындағы С10-С15 көмірсутектер конверсиясының дәрежесі н-алканның молекулярлық массасынан тәуелді болатыны анықталған. Деканның айналу дәрежесі 673К де 66,2%, тетрадеканда 80,6%, пентадеканда 89,6% құрайды. Температураның жоғарылауымен 623К ден 773К ға дейін С10-С15 алкандарының конверсия дәрежесі өседі.
H2 және сулы будың қатысуынсыз болатын мерзімді реакторда қысымы I 7,3 Торр, 830-913К , МоО2 қатынасында поликристалды молибден фольгада жүргізілетін гексан крекингінің кинетикасы туралы айтылған. Гексанның конверсия дәрежесі бойынша, 2% құрайтын, реакция өнімінің негізінде С2Н4 (29 мол. %), пропилен (35 мол.%), бутендер (19 мол.%), пентендер (5 мол.%), СН4 (7 мол.%), С2Н6 (4 мол.%) және пропан (1 мол.%) құрайды. 60 ккалмоль болатын крекингтің активтену энергиясы қажетті мәнге ие болады.
Түрлі құрамды (SiO2Al2O3=30, 60, 90) ZSM-5 типті жоғары кремнеземді цеолитте жүргізілген технологиялық параметрлер (температура, көлемді жылдамдықтар) әсер ететін төменгі алкандар конверсиясы зерттелді [26]. Жоғары 773К температураның төменгi алкандардың конверсиясының дәрежесi температураның өсуiмен едәуір жоғарылайды. . Катализатордағы алюминий оксидінің құрамының төмендеуіне орай, конверсия дәрежесі 823 ден 873 К дейін өзгермелі температурада, 77ден 90% дейін мас. көтеріледі. Зерттеу нәтижелері HZSM - 5 цеолиті негізіндегі крекинг катализаторында [27] моделирлеумен, оған, оның ішінде н-гептан, төменгі октандық санға ие болатын және HZSM-5 саңылаулы тор арқылы диффундирлеуші көмірсутектермен әсер ететінін көрсетті. . Компьютерлік есептеу арқылы кванттық әсер ететін есептеуi бар цеолит үлгiсiнің негізінде молекулярлық динамика процесі талқыланған.
Катализаторлар белсенділігі н-гептаннан бастап мына рет бойынша жоғарылайды: Zn-Al-SiGa-Al-SiZnHZSM-GaHZHZSM. Zn - Al - Si катализаторы төмен қышқылдылыққа ие болады, бірақ көмірсутектердің ароматтануы кезінде жоғары белсенді қасиет көрсетеді.
Қазiргi уақытта цеолитқұрамды катализаторларды алу және жанармайларды жоғары октанды отындарындарға айналдырудың технологиясы тікелей өңделеді [28-29]. Пентасилқұрамды катализатор қатысындағы бензинге тікелей айналуда крекинг реакциясы, дегидрлену, циклдену және олефиндердің ароматтануы, алкилирлеу және ароматты көмірсутектерінің диспропорциялануы жүреді [30]. Ni наноұнтағын теміралюмосиликатқа енгiзу ароматты көмiрсутектердi жасалудың таңдаулылығын едәуiр iлгерiлетедi және октандық санды жоғарылатады. Катализаторлар бетіндегі процесс барысында жанармайға тікелей айналдыру оны залалсыздандырып, өнімнің тығыздануына алып келеді. Сулы будың реакция аймағындағы енгізу мүмкіндігі кокс катализаторында құрастыру санын кішірейту, көмірсутектердің парциалды қысымының төмендеуіне және катализатордың уақыт жиілігінің азаюына алып келеді [31].
Автомобиль жанармайларының жоғарғы октан құрамдас бөлiктерiн алудың ең тиімді тәсiлдерiнiң бірі құрамында цеолиті бар катализаторларда бензин фракцияларын тікелей өңдеу болып табылады. Осындай тиімді әдіспен [32] цеолитқұрамды катализаторлардың қатысында өңделген жоғарыоктанды бензин ол - АИ-93. Сондықтан, ИК-30 катализаторы мұнай фракцияларын тікелей өңдеу әдісі кезінде бензин АИ-93-ті 250 сағ. ішінде шамамен 65%-ын қамтамасыз етеді.
1.3 Каталитикалық крекинг процесінде қолданылатын катализаторлар
Қазіргі заманда каталитикалық крекингтің қондырғысының басым бөлігі құрамында цеолиті бар микросфералы синтетикалық катализаторлардың қолданумен жұмыс істейді. Олардың негізгі құраушы бөлігі тасымалдаушы және цеолит болып табылады.
Каталитикалық жүйелерде белсенді заттың тасымалдауышы немесе матрицасы деп аталатын тасымалдауыш маңызды мәнге ие болады. Матрица цеолиттің жоғары температуралар шартында каталитикалық қасиеттерінің сақталуын , оларды каталитикалық улардың әсерінен сақтауын, белгілі пішінді, гранулометриялы құрылымды және қажетті механикалық беріктікті жасауын, шикізаттың молекуласы үшін цеолитті құрауыштардың қол жетімділігін қамтамасыз ету қажет.
Каталитикалық крекинг процесінің мақсаты - температура мен қысымды төмендетіп,бензиннің шығымын және сапасын арттыру.Сол мақсаттарды жүзеге асыру үшін көмірсутектердің крекингінің активті катализаторлары ретінде көбінесе алюминий хлориді қолданылады. Крекингті алғаш рет AlCl3, AlBr3 катализаторлары қатысында Ресейде Густавсон жүргізген. AlCl3 катализаторында парафиндердің крекингі 100ºС−та басталып, 200ºС температурада жоғары жылдамдықпен жүреді.Бұл катализатордың кемшілігі алюминий хлоридінің көп мөлшерде жұмсалуы, регенерацияланбайд, ауадағы ылғалдың әсерінен айырылып хлорсутек түзеді, ол өз кезінде аппаратураны коррозияға ұшыратды.[12]
XX ғасырдың 60-жылдарының соңында каталитикалық крекингтің цеолит құрамды катализиторларының технологиясы үлкен жетістіктермен дамыды және кең қолданысқа енді. Крекинг процесінде цеолиттерді қолдану процесті үлкен жетістіктер әкелді, соның ішінде кең қолданылатыны және селективтілігі жоғарысы алюмосиликаттар.
Қазірі күнгі катализиторлардың құрамында 3-20 % цеолит болады, ол матрицада теңдей орналастырылады. Цеолиттер мұнай фракциясының крекинг процесінде қолданылатын катализиторлардың құрамында болады.Олар жоғары активті және селективті болып, тұрақты температурада ауада және су парында әрекеттеседі. Осы талаптарға Х, У және ZSM - 5 цеолиттері сәйкес келеді. 13,16,15-16. Ресейдің МӨЗ мұнай компанияларында 2 түрлі цеолит құрамды алюмосиликатты катализаторлар қолданылады: Шар тәріздес катализаторлар - каталитикалық крекингті терең жүргізу үшін; микросфералық катализаторлар - крекингті қайнаған қабатта жүргізу үшін. Катализаторлар қазіргі уақытта әлемдік саудасында крекинг катализаторларының 3 беделді компаниялары бар. Олар - американың Грейс және Энгельгардт және Голландияның Акзо Нобель.
Крекинг өнімдерінің құрамында аморфты алюмосиликатты катализаторларға қарағанда, изоалкандар мен ароматты көмірсутектер кездеседі және аз мөлшерде әртүрлі көмірсутектер де кездеседі. Крекинг катализаторларының активтілігіне белгілі дәрежеді қышқылдарға да байланысты: [17]
H
O
H+ -Н2О (нагрев.)
-- Si - O - Al - O - Si -- -- -- Si - O - Al - O - Si --
+Н2О
О O
-- Si -- -- Si --
Бренстед қышқылы Льюс қышқылы
Каталитикалық крекинг процесі көп жағдайда Бренстед қышқылымен байланысты. Көптеген анықталған нәтижелер бойынша пратон қышқылының орталығы каталитикалық цеолиттің активтілігін қамтамасыз етеді. Катализатордың активтілік орталығы қышқыл күшінің SiAl арақатынасына тәуелді. 13,14,18-19.
Технологияда катализаторлар дайындау ерекшелігі аралас матрицаны қолдану болып табылады және бентонитивті сазды қосу, аморфты алюмосиликатты және аммоний гидроксидін қосу. Катализаторлар өндірісінде бентонитивті сазды қолдану бипористті құрылымды матрицаны қолдануға мүмкіндік береді. Катализатор матрицасына бентонитивті сазды қосу компазициясы реалды жағдайда құрылымын өзгертуге және сфералық ұсақ формаларын алуды қажет етеді. [20]
Қазіргі уақытта катализатор ретінде AlCl3-тен активтілігі төмендеу, бірақ аталған кемшілікті болдырмайтын алюминийсиликатты катализаторлар ( аморфты және кристалды ) қолданылады. Бұл катализатордың артықшылығы жоғары механикалық мықты, химиялық және термиялық тұрақты, шикізатпен қамтамасыз химиялық әрекеттесуге түспейді, катализатор бетіне қонған коксті өртеу арқылы жеңіл регенерацияланады.Каталитикалық крекингті алюмосиликатты катализатор қатысында бу фазасында 400-500 ºС-та, атмосфералық қысымда жүреді. Шикзат ретінде қайнау температурасы 500 ºС-тан жоғары вакуумды газойль қолданылады.
Алюмосиликатты катализатор- меншікті бетінің ауданы 400-1000 м[2] г болатын түйіршіктелген зат. Химиялық табиғаты бойынша алюмосиликатты катализаторлар әлсіз қышқылдар болып табылады.Оларды п-диметиламиноазобензол индикаторы қатысында бутиламинмен титрлеуге болады.
Катализаторларда әртүрлі өлшемді уақ түйіршіктер болуы мүмкін. Ең ұсақ - микроуақтүйіршікті 0,5 -1,0 нм ( 10-9 м ) диаметріне ие болады. Олар цеолиттерде жиірек түзіледі және негізінен химиялық айналулар олардың көлемңнде жүреді.Ірірек - мезоуақтүйіршіктердің диаметрі адсорбцияланған молекулалардың мөлшерінен үлкен болады. Олар 1,5-2,0 нм-дің арасында жатады. Мезоуақтүйіршіктер әсерлесетін молекулалардың белсенді ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
МИНИСТРЛІГІ
ӘЛ−ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Химия және химиялық технологиялар факультеті
Химиялық физика және жоғары молекулалық қосылыстар химиясы кафедрасы
Дипломдық жұмысы
Модифицирленген цеолитқұрамды катализаторда С6 -C14 парафиндерді
сутексіз өңдеу
Орындаған 4 курс студенті _____________________________ Балықбаева Ж.Н.
( қолы,күні )
Ғылыми жетекшісі,
х.ғ.к аға оқытушы _____________________________ Омарова А.А.
Норма бақылаушы _____________________________ Ергазиева Г.С.
Қорғауға жіберілді _____________________________
Алматы, 2013
Реферат
Бітіру жұмысы 43-беттен, 7-суреттен, 4-кестеден, қолданылған әдебиеттер тізімінен тұрады.
Түйін сөздер: КАТАЛИТИКАЛЫҚ КЕРЕКИНГ, ЦЕОЛИТҚҰРАМДЫ КАТАЛИЗИТОР, АПРОТОНДЫ ОРТАЛЫҚ, БЕНЗИН ФРАКЦИЯСЫ, ПАРАФИНДЕР КАТАЛИТИКАЛЫҚ КРЕКИНГІ
Зерттеу нысандары ретінде:
Жұмыстың мақсаты- мұнайдың дизелдік және бензиндік фракцияның компоненттері болып табылатын, модельді С6-С14 алкандарды синтездегенде құрамында цеолиті бар катализаторда өңдеу.
Ғылыми жаңалығы қалыпта алкандарды құрамында цеолиті бар полифункционалды катализаторда өңдеу.
Практикалық мәні:
Мұнайдан алынған бинзин мен дизель фракциясының құрамына кіретін С6-С14 өндіру кезінде катализатордың көп функцияналды және селективті екендігін көрсетеді.
Реферат
Дипломная работа состоит из 43 страниц, содержит 7 рисунков, 4 таблиц, 15 списка использованных источников.
Ключевые слова: КАТАЛИТИЧЕСКИИ КЕРЕКИНГ, ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИИ КАТАЛИЗИТОР, АПРОТОННЫЙ ЦЕНТР, БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ, КАТАЛИТИЧЕСКИИ КРЕКИНГ ПАРАФИНОВ.
Объекты исследования: .
Цель работы: Исседовать свойства синтезированных цеолитсодержащих катализаторов при переработке моделных алканов С6-С14 , являющихся поликомпанинтентов дизелной и бензиновой фракции нефти.
Научный новизна: Разработаны новые цеолитсодержащие катализаторы полифункционального действия для процессов переработки С6-С14 н- парафинов.
Пркатическии значитость: -Разарботан полифункциональный, селективный катализатор в працессе переработки С6-С14 н- алканов входящии в состав бензиновой и дизельной фракции нефти.
ГЛОССАРИЙ
МӨЗ- мұнай өңдеу зауыты
SWOT - мемлекеттер арасындағы мұнай химия өндірісінің көрсеткіштері
MSCC - милисекеконд каталитикалық крекингі
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6 1.Әдебиеттерге шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..9
1.1.Өндірістегі сутексіз өңдеу үдірісінің заманауи күйі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..9
1.2. Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы ... ... ...13
1.3. Сутексіз өңдеу процесіне қолданылатын катализаторлар ... ... ... ... ... . .21
1.3.1.Крекинг катализаторларының құрамы мен құрылысы ... ... ... ... ... ... ... ... .26
2 Эксперимент нәтижелері және оларды талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... .34
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .42
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 43
Қосымша ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 45
Кіріспе
Қазақстанда мұнай-газ кешенін дамытуға сенімді негіз болатын өндірістік санаттағы мұнай мен газдың едəуір көп қоры бар. Жүргізілген зерттеулер бойынша, ХХI ғасырда көмірсутек шикізаты мен геологиялық қорлардың өсуін Каспий теңізінің Қазақстандық секторы қорларынан күтуге болады, оның көлемі 13 млрд.т мұнай мен 2 трлн. куб метр газға дейінгі бойынша əлемдегі 6-шы орынға шығуына мүмкіндік береді. Мұнай-газ саласын дамытудың негізгі бағыттары геологиялық қорлары əрі қарай өсіру; көмірсутек өндіру жəне өңдеу көлемін арттыру; мұнай мен газ тасымалдау қуатын кеңейту; көмірсутек шикізатын қалдықсыз өңдеуді қамтамасыз ететін өңдеу қуаты мен мұнай химиялық өнімдерден жоғары сапалы үлкен ассортимент алуды дамыту. Жоғарыда аталған мұнайдың мол қорын ел экономикасына тиімді пайдалану үшін соңғы бағыт, яғни мұнайды терең жəне қалдықсыз өңдеу арқылы жоғары сапалы мұнай мен мұнай химиялық өнімдерінің үлкен ассортиментін алуды дамыту ерекше орын алады. Ұсынылып отырған жұмыстың негізгі мақсаты да осы бағытпен байланысқан.[21]
Қазіргі таңда дүние жүзі бойынша мұнай−газ химиялық өнімдерді сату бойынша АҚШ 3 трлн. дол. табысқы ие. Бұл дүние жүзі бойынша ең алдыңғы табыстардың бірі және мұнай қорының әлемдік көрсеткіші болып табылады. Мұнай химиясының негізгі өнімдері синтетикалық каучук, пластмасса, органикалық синтездің негізгі өнімдері т.б. жатады. Мұнай−газ химиялық өнімдер көптеген салаларда қолданылады. Олар : құрылыс материалдарын жасауда, машина жасауда, энергетика саласында, ауыл шаруашылығында, медицина саласында, электроникада, ғарыштық машиналар, тұрмыстық және өндірістік құрылыс материалдарын, көлік жол материалдарын, машина жасауда қолданылады.
Мұнай-газ өнімдерінің әлем бойынша көрсеткіштері:
* Батыс Еуропа мұнай өнімдерін өндіруден әлемдік көрсеткіш бойынша 32 % ие. Соның ішінде көп мөлшерде өндірілетіні синтетикалыық бояулар, лактар және химиялық өндісістік негізгі өнімдер т.б. заттар жатады. Соның 40% экспортқа шығылады.
* Солтүстік Америка әлемдік көрсеткіш бойынша 30% мұнай өнімдерін өндіреді, осының 26% АҚШ есебінен.АҚШ пен Канада осы салада ең ірі өндірісшілер ретінде әлем саудасанда ерекшеленеді. Минералды тыңайтқыштар, жарылғыш заттар, синтетикалық және полимерлік материалдарды экспортқа шығарады.
* Азия мемлекеттері мұнай өнімдерін өндіруден әлем көрсеткіштің 40 % иеленеді. Қазіргі кезде Жапония арзан мұнай химиялық өнімдерді өндіруді азайтуда, оның орнына мұнайдан басқа жаңа заттар алуға назар аударуда. Қытайда химиялық өнімдер өндіру жылдам дамуда. Басты назар химиялық негізгі өнімдерді өндіруге, шикізаттардан пластмассалар алу, химиялық талшықтар және синтетикалық каучуктар жасауға аударылуда.
Дүние жүзіндегі мұнай химиясы дамуының үрдістері қарастырылған. Отандық мұнай химиясы өнеркəсібін талдау - SWOT берілген, сонымен қатар республикадағы оның даму қадамдары қарастырылған.
(1 - кесте) SWOT - мемлекеттер арасындағы мұнай химия өндірісінің көрсеткіштері.
Дамыған мемлекеттерде
Дамушы мемлекеттерде
+ Табиғи ресурстарға бай болуы;
+ Мұнай газ қосымша өнімдерінің бар болуы;
+ Қосымша газ, маұнай, жеңіс көмірсутектердің қорының болуы,мұнай және газ химиясының шикізаттарының дамуы;
+ Әлемдік көрсеткіште эканомикасының жоғары дәрежеде болуы;
+ Мұнай химия мектебінің мемлекет ішінде жақсы дамуы;
+ Мұнай химия саласын оқып үйренугі оқулықтардың көп болуы және барлық мүмкіндіктердің жаратылғадығы;
+ Мұнай өңдеу өндірісінің, газ қорының және жеңіл көмірсутектер фракциясының әлсіз болуы;
+ Мұнай химия саласында жаңа өнімдер алуға мүмкіндіктердің болмауы;
+ Мұнай өндірісінің қуаттылығының төмен болуы;
+ Өздерінде мұнайдың шикізаты бола тұра басқа елдерден қымбат бағаға өнімін сатып алуы;
+ Мұнай химия саласында білімнің төмендігі;
+ Әлемдік көрсеткіште эканомикасының төмен болуы;т.б.
Мүмкіндіктер
Қауіпті жағдайлар
+ Өндірісте жоғары техналогиялық өнімдерді әлемдік деңгейде өндіру;
+ Иновациялық жобасының өзіндік және әлемдік деңгейде жоғары нәтижелі болуы;
+ Органикалық химия өнімдерінің ішкі саудада жандануы;
+ Мемлекеттік институттардың қаражатты ресурстарының дамуы және мұнай-химия өндірісіндегі қаражатты құрылымдарының жобасының жүзегі асу;
+ Технологиялық салалар үшін қолданылып келген және жаңа өндірістердің дамуы үшін дайындық бөлімдерінің жүруі.
+ Экспортқа шығарылатын өнімдердің өзіндік бағасын жоғатуы;
+ Шетел компанияларының жаңа саудада жетекші болуы,жоғары технологиялы қарсыластардың болуы және олардың жоғары сапалы өнімдерді шығаруы;
+ Органикалық химияның қазіргі заманға сай жұмыстарын жүргізу үшін дайындық кадрларының жоқтығы;
+ Мұнай химия өндірісіндегі кадрларда ғылыми дәлелденген жұйелердің болмауы.
Қазақстан көмірсутектердің қосымша қорының болуымен әлемде 10 жетекші мемлекеттердің қатарына кіреді. Дүние жүзі бойынша мұнай қорынынан елімізде 3,2%-ті құрайды. Мұнайдың дәлелденген қосымша қоры елімізде 4,8 млрд.тонннаны құрайды. Соның 90 % батыс Қазақстанда орналасқан.
Республикамыздағы мұнайдың ірі қорлары Тенгиз, Карачаганак,
Жаңажол, Жетібай, Кенбай, Қаламқас, Қаражанбас, Құмкөл, Өзен. [22]
Біздің мемлекетіміз мұнайға бай болғанымен, оны өңдейтін өнірістің, ғылымның, мамандарымыздың және технологияның дамымағаны көңлімізді құлазытатыны рас. Қазіргі күнде мемлекетіміз үшін мұнай химия саласының жетілуі эканомиканың дамуының негізгі көзі болып табылады.
Төмендегі 1-суретте 2020 жылға дейінге химия өндірісінің көрсеткіші бейнеленген.
Минералды тыңайтқыштардың және пестицидтердің өндірісі;
Пигменттер, бояғыштар мен лактардың өндірісі;
Бейорганикалық химия өндірісі мен газ өндірісі;
Косметикалық , парфюмерлік және сабын өндірісі;
Органикалық химия өнімдері және пластмассалар;
Резина мен пластмасса жасау өндірісі;
Әдеби шолу
0.1 Өндірістегі сутексіз өңдеу үрдістерінің заманауи күйі
Қазіргі күнде әлемде мұнай өндірісінде жеңіл мұндай қорының азаюына байланысты, ауыр мұнай көп өндірілуде. Мұнайды көп мөлшерде өндіру үшін каталитикалық крекинг процесін қолдану өте маңызды, соның ішінде гидрокрекинг және гидротазалау. Қазақстанда ауыр мұнайдың үлкен қоры бар.[1]
Қазіргі заманда 80%−дан жоғары мұнай каталитикалық крекингті, риформингті, күкіртті қосылыстардың гидрогенолизі, гидрокрекингі және басқа да каталитикалық процестерді қолдану арқылы өндіріледі. 1-кестеде мұнай өндірісінің қазіргі заманда қолданылатын маңызды каталитикалық процестері келтірілген.
2−кесте. Мұнай өңдеудің қазіргі заманға сай каталитикалық процестер
Процестер
Катализатор
Процесті өткізу
шарттары
Крекинг
Сирек жер элементтерінің қоспасымен цеолиті бар катализаторлар:Pt,Cr
740-790 K
0.2-0.3 MПа
Риформинг
Полиметалды катализаторлар:Pt,Re,Ir
(Cl[-],SO4[-])Al2O3
740-790 К
0.8-1.5 МПа
Гидротазалау
Алюмокобальт - - - молибденді,алюмо−никель−
молибденді,алюмо−никель−молибденді
силикатты
600-680 К
3-5 МПа
Гидрокрекинг
Ni,Co,Mo жағылған қосылыстармен цеолиті бар катализаторлар және басқа қосылыстармен
Pt,Pd WS2Al2O3(Co-Mo)Al2O3 және т.б.
520-740 К
5-15 МПа
Изомерлеу
Pt,Pd (Cl-,F-)Al2O3;цеолиттер
360-770 К
0.5-4 МПа
Біз осы процестердің ішінде каталитикалық крекинг процесіне тоқталайық. Өткен уақытта каталитикалық крекингті синтетикалық және табиғи алюмокремнийлі, кремниймагнилі, алюмокремнийцирконийлі және қышқыл табиғаты бар тағы да басқа катализаторларды қолданып, 670-770 К температурада жүргізіледі. Соңғы жылдары кристалды синтетикалық цеолиттердің негізіндегі катализаторлар кең өндірістік қолданысқа ие болды. Бұл катализаторлардың, әсіресе, сирек жер элементтердің оксидтері бар катализаторлардың белсенділігі аморфты алюмосиликатты катализаторларға қарағанда жоғары болады.
Катализаторларды қолдану төмен молекулалы массасы бар көмірсутектердің түзілуінің жылдамдығын ғана арттырмайды, сонымен қатар, термиялық крекингке қарағанда,құнды фракцилардың шығуын арттыруға мүмкіндік береді.
Кокстектес қалдықтардың түзілуініің нәтижесінде крекинг процесс барысында катализаторлардың белсенділігі төмендейді, бірақ оттегі қатысында 500 °C температурада , күйдіргенде бастапқы активті күйге келтіруге болады.
Каталитикалық крекинг жоғары тонналы өндірістік каталитикалық процесс болып табылады. Оның көмегімен қазіргі заманда жылына 300 млн.т мұнай өңделеді,бұл жыл сайын 300 мың т. катализаторларды жұмсауды қажет етеді.[2]
Соңғы жылдарды каталитикалық крекинг процесінде көмірсутектердің ауыр түрін өндіруге үлкен көңіл аударылуда. Мұнай өңдеу өндірісінде көп қолданылатын процестердің бірі−каталитикалық крекинг. Ол мұнайды өте үлкен тереңдікте өндіруге мүмкіндік береді және жоғары октанды бензин дизел отындарын өндіреді. Қалыпты жағдайда каталитикалық крекингте шикізат пен катализатор қосылғанда бірнеше секундтер аралығында 450ºС -520ºС болады және ол процесс бу фазасында өтеді. Крекинг процесінде катализатор ретінде алюмосиликаттар қолданылады. Алюмосиликатты катализаторлар қолданылуна байланысты табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Крекинг процесінің цеолитті катализаторларының көбісі АҚШ−та және Батыс Еуропада көптеп өндіріледі. [1]
Қазақстандағы мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өңдеу тереңдігі 55-60%, Ресейдің мұнай өңдеу зауыттарындағы мұнай өңдеу тереңдігі орташа шамамен 65%. Сонымен қатар қазіргі күнде әлемнің басқа елдерінде бұл көрсеткіш 90-93%. Қазіргі кезде көптеген жетекші фирмалардың (UOP, SHELL, AKZO-NOBEL, LUMMUS, TEXACO, Institut Francais du Petrole және т.б.) ашқан жаңалықтары және технологияларының көмегімен мұнайды 90%-ға дейінгі өте үлкен көлемдегі тереңдікте өндіруге және оданда жоғары дәрежеде өндіруге мүмкіндік береді. Қазіргі кезде заманның талабына сай мұнайды өндіру жоғары дәрежеде дамуда. Мұнайдан алынатын өнімдер саны да артуда.[3]
Соңғы он жылдықтағы әлем бойынша жетекші мемлекеттердегі мұнай өңдеу өндірісінің көрсеткіштері төмендегі 2-ші кестеде көрсетілген.
Кестеден көретіндеріңіз АҚШ пен Батыс Еуропада каталитикалық крекинг қуаттылығы 34,4 және 16,4% көрсетеді және бұл көрсеткіш Ресей көрсеткішінен асады. [4] Ресейдегі каталитикалық крекингтің мұнай өңдеу өндірісінің жалпы мөлшері 5-6%, АҚШ-та 34%, Қытайда 24-25%, ЕС-да 14-15%. [5]
Қытайда каталитикалық крекинг процесінің дамуына жоғары дәрежеде назар аударылады. [6] Соңғы он жылда каталитикалық крекингтің флюид қалдықтарын қолдану жолдары қарастырылуда. АҚШ-та Engelhart Corp. компаниясы жаңа катализиторлар ойлап тапты.
Әлем елдеріндегі мұнай өңдеу өндірісінің көрсеткіштері (3-кесте)
Процестер
Батыс Еуропа
АҚШ
Ресей
ҚР
Мощность процессов от первичной перегонки, %
Каталитикалық крекинг
16,4
34,4
5,2
0,1
Термиялық крекинг
14,2
12,3
6,9
0,1
Гидрокрекинг
6,5
8,7
0,38
-
Мұнай өңдеу тереңдігі , арттыратын процестердің мөлшері.
37,1
55,4
12,48
-
Гидроөңдеу
17,7
12,2
0,08
0,01
Гидроотазалау
41,1
53,4
32,0
22,0
Каталитикалық риформинг
15,9
23,6
12,4
10,2
Алкилдеу и олигомеризациялау
2,8
7,6
0,16
-
Изомеризация
5,2
5,9
-
-
Глубина переработки нефти
90,0
93,0
65,0
55,0-60,0
Кестеден көретініміз негізгі процестер мыналар: сутек өндірісінде (7,4%); шикізатты күкірттен тазарту (21,6%); каталитикалық крекинг (43,4%); мерокс-бензинді тазалау (1,2%); крекинг газын амминді тазалау (4,5%); Клаус процесімен күкіртті өндіру (3,4%); алкилдеу (17,6%). [7-8]
Франциядағы Мұнай өңдеу және мұнай химия заводы Feyzin жылына 5,7 млн.т мұнайды шикізат күйінде өндіреді. Бұл осы фирманың 100% −дық өндіру көрсеткіші болып табылады. Заводтағы негізгі қолданылатын процестер мыналар каталитикалық крекинг, термокрекинг, десульфуризациялау, реформинг, этерификация және алкилирования.
Қытайдың Sinoрec компаниясы соңғы жылдарда каталитикалық крекингтің қуаттылығын жоғарылатты және модифицирледі. Полиэтилен өндірісінің қуаттылығы 300 000 тжыл,ал пропилен өндірісі 380 000 тжыл дейін өсті. [11]
Крекинг процестері тек қана мұнай саласында ғана емес, сонымен қатар басқада көптеген салаларда атқарар міндеті өте зор. Қазіргі уақыттың өзінде, өндірістік кәсіпорындардың газды қалдықтарыындағы көміртек оксидінің және көптеген органикалыық қосылыстардың каталитикалық күйдірілу мәселелері шешілді. Азот оксидтерінің каталитикалық тотықсыздануы, оның ішінде құрамында оттегісі бар қосылыстардағы аммиакпен слективті тотықсыздану мәселелері шешілген.
Азот оксидтерінің тотықсыздануы үшін және органикалық қосылыстар мен көміртек оксидінің тотығуы үшін қажет болатын әр түрлі шарттардың салдарынан пайдаланылатын газдардың зиянсыздану мәселесі күрделірек болып табылады. Автокөліктің жұмысының шартына тәуелді болатын пайдаланылған газдардың құрамының құбылмалылығы едәуңр қиындықтар туғызады. Алайда,пайдаланылғангаздар мен органикалық қосылыстарды көміртек оксидінен толығымен тазалауға және азот оксидінің концентрациясын едәуір дәрежеде кемітуге мүмкіншілік беретін каталитикалық тазалағыштар жасалған.
Ағынды сулардың каталитикалық тазалауы ең күрделі мәселелердің бірі болып табылады. Соңғы уақытта фенолдардан,күкіртті қосылыстардан және басқа да зиянды құрауыштардан,катализаторлар ретінде кейбір ауыспалы металлдардың жиынтағын, сондай-ақ, тасымалдауыштарда тіркелген катализаторлар жиынтығын қолдану жолы арқылы кейбір өндірістердің ағынды суларын тазалауында белгілі жетістіктерге қол жеткізілді.
Каталитикалық әдістер азық-түлік мәселесінің шешілуінде де маңызды дамуға ие болды. Тыңайтқыштарды өндіргеннен басқа,катализ мал шаруашылығындағы ауыстыруға болмайтын аминқышқылдарының, өсімдік өсіру үшін қажетті гербицидтердің, инсектофунгицидтердің және басқа да дәрі-дәрмектерді өндірісінде маңызды орынға ие.
Қазіргі заманда барлық химиялық өнімдердің 80%-ға жуығы каталитикалық жолмен жасалады. Бұл үлес өндіріспен игерілген химиялық айналулардың күрделенуі бойынша тез өтеді. Жаңа өндірістердің арасында каталитикалық процестердің үлесі 90%-дан жоғары болды. [2]
1.2 Сутексіз өңдеу процесіндегі парафиндердің айналу реакциясы
Парафиндерді сутексіз өңдеу 470-540 ° С температурада және 0,13-0,15 МПа қысымда жүргізіледі. Каталитикалық крекинг шикізаты кең вакуумды фракциялар, яғни тура айдау дистилляттары (фракциялардың қайнау шегі 300-550 С), керосин-солярлы фракциялар (240-360 ° С) және екіншілік шикізаттар - кокстеу, қысымда термиялық крекингтеу және гидрокрекингтеу газойлдері болып табылады.
XX ғасырдың 20 жылдары мұнай өндірісі катализаторды қолданбайтын, жоғары температураға дейін қыздырғанда ыдырайтын термиялық крекинг процестері мен ректификациямен ғана шектелген. Тек 30 жылдары ғана мұнай өндірісі үшін каталитикалық процестер қолданыла бастады.
Каталитикалық крекингтің негізін қалаушы француз инженері Гудри катализ бойынша ІІ Халықаралық конгресте,1935 жылы жарық көрген Американдық мұнай институтының мұнай өңдеудің өндірісінің күйі мен мүмкіншіліктері жайлы айтқанда "катализ" сөзі мүлдем ескерілмеген болатын. Ал, бірнеше жылдан кейін каталитикалық әдістер өндірістің бұл саласында үлкен өзгерістер болғанын ол өз баяндамасында айтқан болатын.
Қазіргі заманда 80 % жоғары мұнай каталитикалық крекингті,риформигті күкіртті қосылыстардың гидрогенолизі,гидрокрекингті және басқа да каталитикалық процестерді қолдану арқылы өндіріледі.[1]
Каталитикалық крекинг өнімі - бұл зерттеу әдісімен анықталған октан саны шамамен ОЧз 90-92 жоғары сапалы мақсатты бензин. Мақсатты өнімнен басқа бутан-бутиленді фракцияға бай газ және келесі газойлдерді алады: дизель отынының компоненті ретінде қолданылатын жеңіл (200-340 С фракциялары) және құрамында конденсацияланған ароматты қосылыстары жоғары каталитикалық крекингтің ауыр газойлі (350-550 С фракциялары).
Каталитикалық крекингтің негізгі мақсаты−вакуумды газойльдерден және олардың атмосфералы және вакуумды айдаулардың қалдықтарының қоспасынан жеңіл көлікті жанармайлардың және майлы газдардың жоғары октанды құрауыштарын алу болып табылады. Каталитикалық керкингтің жанармайы жақсы детонациялық көрсеткіштерге ие болады.Процестің мақсатты қызметі белгілі бір зерттеу әдісімен анықталған 90-92 октан саны бар (ОЧи) жоғары сапалы бензин алу. Каталитикалық крекингте бутан-бутиленді фракцияға бай (бензиннің жоғары октанды компонентін өндіруге арналған шикізат) газдың әжептеуір мөлшері түзіледі. Каталитикалық крекинг қондырғылары химия өнеркәсібіне қажетті шикізатты жеткізіп беруші болып табылады: каталитикалық крекинг газойлдерінен күйе шикізатын және нафталин алады; ауыр газойль жоғары сапалы "инелі" кокс өндірісінің шикізаты болып табылады.
Парафиндер мұнай фракциясының негізгі компонентерінің бірі болып табылады.
Алюмосиликатты катализаторлардағы каталитикалық крекинг мұнай өңдеу өнеркәсібіндегі ең көп тараған процесс болып табылады және мұнай өңдеуді тереңдетуге ықпал етеді.
Табиғи және синтетикалық алюмосиликатты катализаторлар меншікті ауданы 100-600 м2г дейінгі жоғары кеуекті заттар болып табылады.
Өнеркәсіптік катализаторларға келесі талаптар қойылады:
- қондырғыны пайдаланғанда ұзақ уақыт бойы сақтауға қабілетті жоғары меншікті өнімділік;
- бензин бойынша жоғары талғамдылық;
- жоғары термиялық тұрақтылық, өйткені катализатор жоғары температурада қалпына келтіріледі;
- жоғары механикалық беріктік, өйткені катализатор қатты нәрсеге соғылып, мүжіліп реактор блогы жүйесінде үздіксіз қозғалыста болады;
- шикізаттағы күкіртті, азотты және металл-органикалық қосылыстардан улануға төзімді.
Цеолитқұрамды катализаторларда ПФК-2, ПФК-12, ПК-2, ПК-13 450-600°С температура аралығында (V=372сағ-1), сұйытылған мұнай газдарының өзгеріске ұшырауы зерттелді. С2-С4 алкандарды өңдеуреакцияларында лантан жəне мырышпен түрлендірілген цеолитқұрамды ПФК-2 катализаторы жоғары белсенділік көрсетті, конверсия дəрежесі 97,2% болғанда, хош иісті көмірсутектер шығымдылығы 51,0%- ға тең болды. [22]
Құрамында РЗЭ, Ni, Mo, фосфор мен цеолит бар, полиметалды ПФК-9 катализаторында бензин фракциясының жəне модельдік қосылыстардың (гексан жəне тетрадекан) сутексіз өңдеу үдерісі қарастырылады. Көмірсутектердің өзгеріске ұшырау дəрежесі, пайда болған қосылыстардың құрамы - процестің жүргізілу жағдайы мен көмірсутектердің массасына байланысты. Бензин фракциясын өңдегеннен кейін жақсартылған бензиннің октан саны 73,1-ден 78,2-85,3-ке дейін артатындығы көрсетілді.[23]
Бор промоторланған (1,2,3%) хромцеолитқұрамды катализаторлардың каталитикалық жəне физика-химиялық қасиеттері изобутан-бутанды фракциясын өзгеріске ұшырату үрдісінде зерттелді. Температура 450 - 6000C-та С5-С10 изоалкандардың түзілуі 47%-ға дейін жетті, ал 550 - 6000C-та хош иісті қосылыстар 62%-ға тең болды.[24]
Каталитикалық крекинг реакторындағы орташа температура 540ºС. Дегенмен егер шикізаттың термиялық крекинг пешінің реакция зонасында болу ұзақтығы минутпен өлшенетін болса, онда заманауи каталитикалық крекинг реакторларында шикізаттың катализатормен жанасу уақыты небәрі 2-4 сек.
Каталитикалық крекинг өнімдерінің химиялық құрамының өзіне тән ерекшеліктері бар:
- бензин құрамында көптеген изопарафиндер мен ароматты көмірсутектер болады;
- алынатын газ "ауыр", изобутан мен олефиндер С3-С4 концентрациясы жоғары;
- газойлді фракциялары полициклді ароматты көмірсутектерге бай.
Каталитикалық крекинг процесіне әсер ететін негізгі факторлар - бұл катализатор қасиеттері, шикізат сапасы, температура, шикізат пен катализатордың жанасу ұзақтығы, катализатордың айналу еселігі.
Каталитикалық крекингтің типтік шикізаты - кең вакуумды фракциялар (қайнау аралығы 350-500 С). Отандық крекинг-қондырғыларға қолданылатын осы фракциялардың негізгі үлесі парафинді, анағұрлым шайырлы және күкіртті шикізат.
Каталитикалық крекингке екіншілік текті шикізатты ұшыратуға да болады - қысымда термиялық крекингтеу және кокстеу газойлдері, гидрокрекинг газойлдері. Кокстеу газойлдерінің тікелей айдалған газойлдерден айырмашылығы құрамында қанықпаған көмірсутектер болады, ароматты көмірсутектер, күкірт және азот мөлшері жоғарылау болады.
Каталитикалық крекингтің өнеркәсіптік қондырғыларында шикізаттың катализатормен жанасуы әртүрлі тәсілмен жүзеге асырылады:
- шикізатты тікелей баяу қозғалатын ірі гранулалы катализатор қабатына береді;
- шикізатты ұнтақ тәрізді катализатормен бірге жалған сұйытылған қабатқа енгізеді;
- реакцияны катализатордың аспа бөлшектері шикізат буларында қозғалатын лифт типтес реакторда жүргізеді.
Неғұрлым катализаторды қалпына келтіру температурасы жоғары болған сайын, соғұрлым оның айналу еселігі аз. Екінші жағынан неғұрлым айналу еселігі жоғары болған сайын, соғұрлым реакторлы блок жүйесінде катализатор жылдам қозғалады, яғни соғұрлым оның реакциялық зонада болу уақыты аз, демек, орташа меншікті өндімділік жоғары және кокстелу дәрежесі төмен. Ескі қондырғыларда реакция зонасында катализатордың болу уақыты 10-30 мин құрайтын. Жалған сұйылтылған қабатты қондырғыларға өткенде бұл уақыт 1,5-6 мин-қа қысқарды, ал цеолиті бар катализаторларды енгізу барысында шикізат пен катализатордың жанасу уақытын 2-4 сек қысқарту мүмкін болды.
Гидротазалаудан соң шикізат І пеште 11 қыздырылады да лифт-реактор 9 табанынан түседі. Реактордағы температура 515-545 С, шикізаттың катализатормен жанасу уақыты бірнеше секунд. Осыған регенератордан 7 қалпына келтірілген катализатор төгіледі де, реактордың төменгі жағына су буы VI беріледі. Шикізат пен су буы қоспасында асылған катализатор лифт-реактор 9 ұшындағы тор арқылы булап жіберу 10 секциясына түседі. Онда крекинг өнімдерінің булары булап жіберу секциясының төменгі бөлігіне төгілетін катализатордан бөлінеді. Булап жіберу нәтижелілігін арттыру үшін булап жіберу секциясының төменгі бөлігі бөгеттермен жабдықталған. Буландырылған катализатор өздігінен регенераторға 7 ағып барады. Қалпына келтіруге ауаны II компрессормен 1 береді; қалпына келтіру температурасы 700 С, қысым 2,5 МПа, коксті жағу қарқындылығы шамамен 80 кгсағ, катализатор қабаты бетіндегі газдар жылдамдығы 0,9-1,0 мсек. Регенераторда артық жылуды кетіретін булы иректер болмайды, реакторлы блоктың жылу тепе-теңдігін тарату қондырғысы 6 арқылы берілетін ауа II мөлшерін өзгерте отырып реттейді. Түтіндік газдар мен ауаны регенераторға бөлек-бөлек береді, яғни катализаторды қалпына келтіру жылдамдығын реттеуге болады.
Жану өнімдері IV қазандық-утилизатор 5 мен электр сүзгі 4 арқылы өтеді. Соңғы газдар құрамындағы шаң мөлшері 80 мгнм3 аспайды. Крекинг өнімдерінің булары ректификациялық колоннаның 13 төменгі бөлігіне түседі.
Осы колоннаның жоғарғы бөлігінен бензин булары XI, көмірсутекті газ XII, су буы кетеді. Коланның 13 төменгі бөлігі катализаторлық шлам XIII тұндырғышы болып табылады, ол булап жіберу секциясына 10 қайта оралады. Шламнан тұнған сұйық қалдықты VIII колоннадан шығарып тастайды. Бұл қалдық негізінен кокс түзуге қабілетті ауыр полициклді ароматты көмірсутектерден тұрады. Ол крекинг шикізаты ретінде тиімсіз, бірақ "инелі" кокс алуға қажетті тамаша шикізат болып табылады. Колоннадағы артық жылуды колонна түбінде айналатын крекинг-қалдықпен алады, бұл жылуды су буын алуға пайдаланады. Қондырғыда екі булап жіберу колонналары 15 пен 16 қарастырылған, тиісінше жеңіл X және ауыр IX каталитикалық газойлдерге арналған.
Алкандардың каталитикалық крекингінің химизмі.Термиялық крекингпен салыстырғанда каталитикалық крекингінің артықшылықтары бар:
1. Бір температурада ( 500ºС ) алкандардың каталитикалық крекингінің жылдамдылығы термиялық крекинг жылдамдығымен салыстыырғанда 40-60 есе жоғары.
2. Алкандардың каталитикалық крекингінің сұйық өнімдері негізінен изоқұрылысты. Яғни каталитикалық крекингте интенсивті түрде изомеризация жүреді.
3. Каталитикалық крекингтің газтәрізді өнімдері негізінен (С3,C4) құрамды көмірсутектерден ( пропилен, пропан, изобутилен, изобутан, бутеннен ) тұрады.Ал термиялық крекингте С1,C2 құрамды көмірсутектер (метан, этан, этилен) болады.
4. Таза алкандардың каталитикалық крекинг жылдамдығы олефиндердің іздерінің қатысында тез артыды.
5. Түзу тізбекті алкандарға қарағанда, изоалкандар жоғары жылдамдықпен крекингленеді.[12]
Каталитикалық крекингтің күкіртті және азотты қосылыстары процестің өзінде де,алынатын өнімдердің сапасына да кері әсерін тигізеді.Сондықтан шикізат ретінде қолданылатын вакуумды газойльдің алдын ала тазалау процесін жүргізу жақсы әсерін тигізеді және ол келесі мүмкіншіліктерді береді:
-Шикізатта азоттың және ароматтты қосылыстар мөлшерінің кемуі арқылу айналудың жоғары дәрежесі қамтамасыз етіледі (пропиленнің, сұйытылған мұнай газы мен жанармайдың жоғары шығысы; жеңіл рециркулеуші газойльдің төмен шығысы);
-SOx-тың және NOx-ң шығарындысының мөлшері кемиді;
-Өнімдерді күкірттің мөлшері кемиді.
MSCC қондырғысының шикізітінда күкірттің мөлшері 0,5 % мас. Бойынша құрайды және оның мазуттағы мөлшеріне тәуелді.Екінші нұсқау бойынша жұмыс істегенде, күкіртті қосылыстардың мөлшерінің кемуі, зауытта мазутты гидротазалау процесі болмағандықтан мүмкін емес.Гидроконверсия қондырғысы құрамында 0,2% күкірті бар газойльді алуды қамтамасыз етеді,бұл катализатордың белсенділіген аз мөлшерде кемітеді және жалпы алғанда процестің шарттарын қанағаттандырад.Шикізат ретінде тек газойльді қолданғанда, демек, күкіртті 0,5% мас.- тан 0,2% мас-қа дейін кеміткенде жанармайдың шығуы 3% артады,ал кокстің шығуы 0,3% кемиді.[2]
Каталитикалық крекинг өнімдері. Крекинг өнімдері: газ, бензин, керосинді−газойльді фракция, крекинг қалдықтары, кокс. Газ шығымы 4-7%, бензин 40-45%,шикізатпен процесті жүргізу температурасына байланысты катализатор бетінде түзілетін кокс мөлшері-1-5%.Бензиннің химиялық құрамы: нафтенді көмірсутектер-20-25%,қанықпаған-5-6 %, парафинді -45-50%, ароматты көмірсутектер -20-25%.Термиялық крекинг бензинінен каталитикалық крекинг бензинінің артықшылығы құрамында изоалкандармен ароматты көмірсутектердің мөлшері жоғары болғандықтан, диенді қосылыстармен күкірттің жоқ болуынан тұрақты болып табылады.
4-кесте.Каталитикалық кркеинг процесінің көрсеткіштері
Көрсеткіштер
Өлшеу бірліктері
Өңделмеген вакуумды газойль
Гидроиленген вакуумды газойль
Гидротазалау
Жұмсақ гидрокрекинг
Жоғары қысымдағы гидрокрекинг
Айнау тереңдігі
% мас.
0
5
30
80
Сутектің парциялды қысымы
кПа
-
40
70
120
Фракция 370ºC
% мас.
100
95
70
20
Шикізаттың қасиеті
H2S
% мас.
100
100
100
100
Тығыздық 15ºC
кгм3
920
905
880
835
Күкірттің мөлшері
% мас.
1,6
0,08
0,007
0,004
Өнімдердің шығысы
H2S
% мас.
1
0,1
0,1
0,1
H2S-ті санамағанда,құрғақ газ
% мас.
3,0
2,7
2,6
2,5###
Сұйытылған мұнай газы
% мас.
15,0
16,5
17,5
18,5##
Жанармай
% мас.
52,0
58,0
61,0
63,0
Жеңіл газойль
% мас.
16,0
14,0
13,0
11,0
Ауыр газойль
% мас.
8,0
4,0
2,0
1,0
Кокс
% мас.
5,3
4,7
4,3
4,0
Өнімдердің қасиеттері
Жанармайда күкірттің мөлшері
Ppm
~800
50
10
5
Жеңіл газойльда күкірттің мөлшері
% мас.
~1,6
~0,1
0,05
0,05
Каталитикалық крекинг реакциялары − жылуды сіңіре отырып,жүйенің көлемінің артуымен жүретін процесс.Сондықтан,тепе-теңдікті өнімдер түзілетін жаққа қарай ығыстыру үшін процестің температурасы арттыру қажет.Бұл кезде қысымды төмендіту қажет.Қысымды төмендету үшін,реакциялық қоспыны су буымен араластырады.
Шикізаттың кокстелуі төмен болған сайын, каталитикалық крекингтің жанармайының октан саны мен шығуы жоғары және катализаторда бөлінген кокстің мөлшері төмен болады.
Жанармайдың шығуы
Шикізаттың кокстелуі %
2-сурет.Бинзиннің шығуы бойынша каталитикалық крекинг процесінде шикізаттың кокстенуден тәуелділігі
Авторлар [23] 4000С температурада және Р=0,1-6,2кПа қысымда болатын Н-USУ-цеолитте н-гексанның крекингін зерттеген. н-гексан конверсиясы 0,3-35,0% аралығындағы шамада болатыны көрсетілген.
Жұмыста [24-25] ZSМ-5 промауторлы цеолитті GaAl2O3 катализаторындағы С10-С15 н-алкандарының крекингі туралы таныстырылады. Алкандар крекингі газтәріздес С2-С4 және сұйық С5-С9 көмірсутектерімен қосыла әртүрлі құрылымда жүреді. GaAl2O3 катализаторындағы С10-С15 көмірсутектер конверсиясының дәрежесі н-алканның молекулярлық массасынан тәуелді болатыны анықталған. Деканның айналу дәрежесі 673К де 66,2%, тетрадеканда 80,6%, пентадеканда 89,6% құрайды. Температураның жоғарылауымен 623К ден 773К ға дейін С10-С15 алкандарының конверсия дәрежесі өседі.
H2 және сулы будың қатысуынсыз болатын мерзімді реакторда қысымы I 7,3 Торр, 830-913К , МоО2 қатынасында поликристалды молибден фольгада жүргізілетін гексан крекингінің кинетикасы туралы айтылған. Гексанның конверсия дәрежесі бойынша, 2% құрайтын, реакция өнімінің негізінде С2Н4 (29 мол. %), пропилен (35 мол.%), бутендер (19 мол.%), пентендер (5 мол.%), СН4 (7 мол.%), С2Н6 (4 мол.%) және пропан (1 мол.%) құрайды. 60 ккалмоль болатын крекингтің активтену энергиясы қажетті мәнге ие болады.
Түрлі құрамды (SiO2Al2O3=30, 60, 90) ZSM-5 типті жоғары кремнеземді цеолитте жүргізілген технологиялық параметрлер (температура, көлемді жылдамдықтар) әсер ететін төменгі алкандар конверсиясы зерттелді [26]. Жоғары 773К температураның төменгi алкандардың конверсиясының дәрежесi температураның өсуiмен едәуір жоғарылайды. . Катализатордағы алюминий оксидінің құрамының төмендеуіне орай, конверсия дәрежесі 823 ден 873 К дейін өзгермелі температурада, 77ден 90% дейін мас. көтеріледі. Зерттеу нәтижелері HZSM - 5 цеолиті негізіндегі крекинг катализаторында [27] моделирлеумен, оған, оның ішінде н-гептан, төменгі октандық санға ие болатын және HZSM-5 саңылаулы тор арқылы диффундирлеуші көмірсутектермен әсер ететінін көрсетті. . Компьютерлік есептеу арқылы кванттық әсер ететін есептеуi бар цеолит үлгiсiнің негізінде молекулярлық динамика процесі талқыланған.
Катализаторлар белсенділігі н-гептаннан бастап мына рет бойынша жоғарылайды: Zn-Al-SiGa-Al-SiZnHZSM-GaHZHZSM. Zn - Al - Si катализаторы төмен қышқылдылыққа ие болады, бірақ көмірсутектердің ароматтануы кезінде жоғары белсенді қасиет көрсетеді.
Қазiргi уақытта цеолитқұрамды катализаторларды алу және жанармайларды жоғары октанды отындарындарға айналдырудың технологиясы тікелей өңделеді [28-29]. Пентасилқұрамды катализатор қатысындағы бензинге тікелей айналуда крекинг реакциясы, дегидрлену, циклдену және олефиндердің ароматтануы, алкилирлеу және ароматты көмірсутектерінің диспропорциялануы жүреді [30]. Ni наноұнтағын теміралюмосиликатқа енгiзу ароматты көмiрсутектердi жасалудың таңдаулылығын едәуiр iлгерiлетедi және октандық санды жоғарылатады. Катализаторлар бетіндегі процесс барысында жанармайға тікелей айналдыру оны залалсыздандырып, өнімнің тығыздануына алып келеді. Сулы будың реакция аймағындағы енгізу мүмкіндігі кокс катализаторында құрастыру санын кішірейту, көмірсутектердің парциалды қысымының төмендеуіне және катализатордың уақыт жиілігінің азаюына алып келеді [31].
Автомобиль жанармайларының жоғарғы октан құрамдас бөлiктерiн алудың ең тиімді тәсiлдерiнiң бірі құрамында цеолиті бар катализаторларда бензин фракцияларын тікелей өңдеу болып табылады. Осындай тиімді әдіспен [32] цеолитқұрамды катализаторлардың қатысында өңделген жоғарыоктанды бензин ол - АИ-93. Сондықтан, ИК-30 катализаторы мұнай фракцияларын тікелей өңдеу әдісі кезінде бензин АИ-93-ті 250 сағ. ішінде шамамен 65%-ын қамтамасыз етеді.
1.3 Каталитикалық крекинг процесінде қолданылатын катализаторлар
Қазіргі заманда каталитикалық крекингтің қондырғысының басым бөлігі құрамында цеолиті бар микросфералы синтетикалық катализаторлардың қолданумен жұмыс істейді. Олардың негізгі құраушы бөлігі тасымалдаушы және цеолит болып табылады.
Каталитикалық жүйелерде белсенді заттың тасымалдауышы немесе матрицасы деп аталатын тасымалдауыш маңызды мәнге ие болады. Матрица цеолиттің жоғары температуралар шартында каталитикалық қасиеттерінің сақталуын , оларды каталитикалық улардың әсерінен сақтауын, белгілі пішінді, гранулометриялы құрылымды және қажетті механикалық беріктікті жасауын, шикізаттың молекуласы үшін цеолитті құрауыштардың қол жетімділігін қамтамасыз ету қажет.
Каталитикалық крекинг процесінің мақсаты - температура мен қысымды төмендетіп,бензиннің шығымын және сапасын арттыру.Сол мақсаттарды жүзеге асыру үшін көмірсутектердің крекингінің активті катализаторлары ретінде көбінесе алюминий хлориді қолданылады. Крекингті алғаш рет AlCl3, AlBr3 катализаторлары қатысында Ресейде Густавсон жүргізген. AlCl3 катализаторында парафиндердің крекингі 100ºС−та басталып, 200ºС температурада жоғары жылдамдықпен жүреді.Бұл катализатордың кемшілігі алюминий хлоридінің көп мөлшерде жұмсалуы, регенерацияланбайд, ауадағы ылғалдың әсерінен айырылып хлорсутек түзеді, ол өз кезінде аппаратураны коррозияға ұшыратды.[12]
XX ғасырдың 60-жылдарының соңында каталитикалық крекингтің цеолит құрамды катализиторларының технологиясы үлкен жетістіктермен дамыды және кең қолданысқа енді. Крекинг процесінде цеолиттерді қолдану процесті үлкен жетістіктер әкелді, соның ішінде кең қолданылатыны және селективтілігі жоғарысы алюмосиликаттар.
Қазірі күнгі катализиторлардың құрамында 3-20 % цеолит болады, ол матрицада теңдей орналастырылады. Цеолиттер мұнай фракциясының крекинг процесінде қолданылатын катализиторлардың құрамында болады.Олар жоғары активті және селективті болып, тұрақты температурада ауада және су парында әрекеттеседі. Осы талаптарға Х, У және ZSM - 5 цеолиттері сәйкес келеді. 13,16,15-16. Ресейдің МӨЗ мұнай компанияларында 2 түрлі цеолит құрамды алюмосиликатты катализаторлар қолданылады: Шар тәріздес катализаторлар - каталитикалық крекингті терең жүргізу үшін; микросфералық катализаторлар - крекингті қайнаған қабатта жүргізу үшін. Катализаторлар қазіргі уақытта әлемдік саудасында крекинг катализаторларының 3 беделді компаниялары бар. Олар - американың Грейс және Энгельгардт және Голландияның Акзо Нобель.
Крекинг өнімдерінің құрамында аморфты алюмосиликатты катализаторларға қарағанда, изоалкандар мен ароматты көмірсутектер кездеседі және аз мөлшерде әртүрлі көмірсутектер де кездеседі. Крекинг катализаторларының активтілігіне белгілі дәрежеді қышқылдарға да байланысты: [17]
H
O
H+ -Н2О (нагрев.)
-- Si - O - Al - O - Si -- -- -- Si - O - Al - O - Si --
+Н2О
О O
-- Si -- -- Si --
Бренстед қышқылы Льюс қышқылы
Каталитикалық крекинг процесі көп жағдайда Бренстед қышқылымен байланысты. Көптеген анықталған нәтижелер бойынша пратон қышқылының орталығы каталитикалық цеолиттің активтілігін қамтамасыз етеді. Катализатордың активтілік орталығы қышқыл күшінің SiAl арақатынасына тәуелді. 13,14,18-19.
Технологияда катализаторлар дайындау ерекшелігі аралас матрицаны қолдану болып табылады және бентонитивті сазды қосу, аморфты алюмосиликатты және аммоний гидроксидін қосу. Катализаторлар өндірісінде бентонитивті сазды қолдану бипористті құрылымды матрицаны қолдануға мүмкіндік береді. Катализатор матрицасына бентонитивті сазды қосу компазициясы реалды жағдайда құрылымын өзгертуге және сфералық ұсақ формаларын алуды қажет етеді. [20]
Қазіргі уақытта катализатор ретінде AlCl3-тен активтілігі төмендеу, бірақ аталған кемшілікті болдырмайтын алюминийсиликатты катализаторлар ( аморфты және кристалды ) қолданылады. Бұл катализатордың артықшылығы жоғары механикалық мықты, химиялық және термиялық тұрақты, шикізатпен қамтамасыз химиялық әрекеттесуге түспейді, катализатор бетіне қонған коксті өртеу арқылы жеңіл регенерацияланады.Каталитикалық крекингті алюмосиликатты катализатор қатысында бу фазасында 400-500 ºС-та, атмосфералық қысымда жүреді. Шикзат ретінде қайнау температурасы 500 ºС-тан жоғары вакуумды газойль қолданылады.
Алюмосиликатты катализатор- меншікті бетінің ауданы 400-1000 м[2] г болатын түйіршіктелген зат. Химиялық табиғаты бойынша алюмосиликатты катализаторлар әлсіз қышқылдар болып табылады.Оларды п-диметиламиноазобензол индикаторы қатысында бутиламинмен титрлеуге болады.
Катализаторларда әртүрлі өлшемді уақ түйіршіктер болуы мүмкін. Ең ұсақ - микроуақтүйіршікті 0,5 -1,0 нм ( 10-9 м ) диаметріне ие болады. Олар цеолиттерде жиірек түзіледі және негізінен химиялық айналулар олардың көлемңнде жүреді.Ірірек - мезоуақтүйіршіктердің диаметрі адсорбцияланған молекулалардың мөлшерінен үлкен болады. Олар 1,5-2,0 нм-дің арасында жатады. Мезоуақтүйіршіктер әсерлесетін молекулалардың белсенді ... 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