Жаңажол мұнай газ кешенінінің 4 зауытындағы шикі мұнайды сусыздандыру процесінің автоматтандырылуын жобалау

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 24 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Жаңажол мұнай газ кешенінде мұнайды одан әрі өңдеуге жіберер алдында сусыздандырады, тұзсыздандырады және газсыздандырады, ілеспелі газдарды көмірсутектен және меркаптаннан тазартуды жүзеге асырады.

Жер қойнауынан жер бетіне шыққан шикі мұнайдың құрамында ілеспе газ (50-100 м ³ /т), су (200-300 кг/т), минералды тұздар (10-15 кг/т), механикалық қоспалар болады. Оны тасымалдау және өңдеуге беру алдында газдардан, механикалық қоспалардан, судың және тұздардың негізгі бөлігінен тазарту қажет. Жоғары қысымда газдар мұнайда еріген болады. Мұнайды жер бетіне көтергенде қысым түседі.

Ұңғымадан алынған мұнай - қара-қоңыр түсті, өткір иісті, тез оталатын май тәрізді сұйықтық. Мұнай ірі резервуарларда сақталады, өндеу заводтарына танкерлер немесе құбырлар арқылы жеткізіледі.

Әдетте, жер қойнауынан өндірілген мұнайдың құрамында:

- Серіктес газдар

- Қаттық (жер қыртысы) сулары

- Минералды тұздар

- Әр түрлі механикалық қоспалар (құм, топырақ және т. б. )

Жер қойнауынан жер бетіне шыққан мұнайдың құрамында ілеспе газ (50-100м ³ /т), су (200-300кг/т), минералды тұздар (10-15кг/т), механикалық қоспалар болады. Оны тасымалдау және өндеуге беру алдында газдардан, механикалық қоспалардан, судың және тұздардың негізгі бөлігінен тазарту қажет. Сонымен мұнай жер бетіне шығу кезінде қысымның төмендеуіне байланысгы мұнайдан газ бөлінеді, олар мұнайға ілеспе газ деп аталады. Мұндай мұнайды өндеу қиын әрі тиімсіз. Тұздар мен механикалық қоспалардың болуы жылуалмастырғыштар құбырларының эрозиясы мен ластануын шақырып, жылу өткізгіштік коэффициент төмендетіп, мазуттар мен гудрондардың күлділігін жоғарылатады. Су болуы қондырғының өнімділігінің күрт төмендеуіне әкеп соқтырып, отын мен су шығынын арттырады, алдымен суды буландыруға, ал кейіннен оны конденсациялауға.

Сол кезде ректификация дәлдігі бұзылады, сонымен катар мұнай құрамындағы еріген тұздар аппаратура коррозиясын шақырады. Аппаратура коррозиясы, бірінші кезекте бензиндік конденсаторлар мен тоңазытқыштардың, күкіртті мұнайларды өңдегенде үдейді. Алдымен ылғал әсерінен күкіртті темір түзіледі, ол қорғаушы қабыршақ (пленка, кабат) түрінде болады:

Ғе + H ₂ S = FeS + Н ₂ ,

Ал тұз қышқылы бар болған жағдайда, ол хлорлы темірге айналады, ал ол өз алдына суда ериді де, темірдің жаңа қабатын ашып, Н ₂ S-тің темірмен реакцияға түсуін тездетеді.

FeS + 2НCl = FeCl ₂ + H ₂ S

Бұл айтылғаннан көріп отырғандай мұнайларды дайындықсыз өндеуге болмай-ды. Демек мұнайларды тек қана мұнай кеніштерінде емес, мұнай өндеу зауытта-рында да дайындау керек.

Алғашқы өндеуге берілген мұнай құрамында 2-6мг/л аспайтын мөлшерде механикалық қоспалар болған жағдайда 1-0, 2% артық су болмау керек. Сондықтан мұнайларды кеніштен тасымалдамастан бұрын дайындау керек. Даярлау мынадай сатылардан тұрады:

Мұнайдан газды сепарация және тұрактандыру арқылы бөлу;

Механикалық қоспалардан тазалау;

Сусыздандыру және жартылай тұзсыздандыру

Тасымалдау алдында мұнай мен мұнай өнімдерінің сапасына қойылатын МЕСТ- тың талабы мынандай:

Судың массалық үлесі, W _cy < 0, 5%

Тұздың массалық үлесі, Р _тұз < 200 мг/л.

Мұнайды ректификациялау алдында қойылатын келесі талап мынандай:

Судың массалық үлесі, W _cy < 0, 05%

Тұздың массалық үлесі, Р _тұз < 20 мг/л.

Соңғы өнімге өте қатаң талап қойылатындықтан кейде қосымша айдау жүргізіледі. Мұнайдың құрамындағы тұздарды толық еріту үшін, шикі мұнайға таза су қосып 2-3 сатымен сусыздандырады.

Өндірілетін мұнайдың әр тоннасына - 50-100 м ³ серіктес газдар, құрамында еріген тұздар бар 200-300 кг су, 1, 5 масс. %-ке дейін ерімеген катты қоспалар сәйкес келеді.

Мұнайды өндеуде шығынды азайту үшін оны арнайы өндеуден өткізеді. Мұнайдағы газды бөлу үшін сепарациялау жене тұрактандыру процестері жүргі-зіледі. Мұнайдағы механикалық қоспалар мен суларды тұзсыздандыру және сусыздандыру процестер арқылы келтіреді.

Мұнай эмульсияларының түрлері

Эмульсия дегеніміз бір- бірінде ерімейтін немесе аз еритін екі сұйыктық қоспасы. Мұнай эмульсиялары екі типті болады: «мұнай суда» (гидрофильді эмульсия) және «су мұнайда» (гидрофобты эмульсия) . Эмульсия түсі сарыдан - қою қоңыр түске дейін, консистенциясы - каймақ тәріздестен май тәріздеске дейін. Эмульсия да неғурлым су көп болса, соғурлым оның қозғалғыштығы төмен болады.

Көлемінде коллоидтық бөлшектер таралған сұйықты дисперстік орта деп, ал коллоидтық бөлшектердің өзін дисперстік фаза деп атайды.

Эмульсиялар, оның ішінде мұнай эмульсиялары, өзара ерімейтін екі сұйықты қатты араластырғанда біреуі екіншісінде дисперленетін, яғни ұсақ тамшылар түрінде таралатын болғанда түзіледі.

Ұзақ уақыт сақталу кезінде кәдімгі жағдайда мұнай эмульсиялары екі сұйық фазаға өздігінен бөлінуі мүмкін. Алайда көп жағдайда екі сұйық фазаға бөліну жартылай жүреді де, су мен мұнай қабаттарының арасында аралық эмульсиялық қабаттар қалады. Эмульсиялардың тұтқырлығы су мен мұнайдың тұтқырлықтарынан әлдеқайда жоғары болып келеді.

Мұнай эмульсиялары көбінесе кері эмульсиялар, яғни су мұнайдың көлемінде тамшылар түрінде таралған системалар, түрінде кездеседі. Мұндай системаларда дисперстік орта - мұнай, дисперстік фаза - су. Эмульсиялардың бұл түрі гидрофобты деп саналады: суда оның бетіне қалқып шығады, бензин мен басқа да органикалық еріткіштерде біркелкі таралады.

Тура эмульсиялар, яғни мұнай тамшылары сулы ортада біркелкі таралған системалар, сирек кездеседі. Мұндай эмульсиялар гидрофильді деп саналады: суда біркелкі таралады, ал бензин мен басқа да органикалық еріткіштерде батып кетеді (1 кесте) .

Кесте 1

Мұнай эмульсияларының түрлері

Мұнай эмульсияларының түрлері:

Мұнай эмульсиялары

Мұнай эмульсияларының түрлері:

Құрамы

Су мұнайда таралған эмульсия түрі

Мұнай суда таралған эмульсия түрі

Мұнай эмульсияларының түрлері:

Дисперстік орта

Мұнай

Су

Мұнай эмульсияларының түрлері:

Дисперстік фаза

Су

Мұнай

Мұнай эмульсияларының түрлері:

Қасиеттері

Гидробофты: суда калқып шығады, бензинде біркелкі таралады

Гидрофильді: суда біркелкі таралады, бензинде батады

Гидрофильді эмульгаторға (олар суда жақсы ериді де мұнайда ерімейді) нафтен қышқылдарының натрий тұздары, сульфоқышқылдар және т. б. жатады. Гидрофобты эмульгаторларға (олар мұнайда жақсы ериді де суда ерімейді) нафтенаттар, саздың ұнтақталған бөлшектері, металдардың, әсіресе кальций, магний, темір, күмістердің тотықтары, асфальтты және шайырлы заттар және т. б. жатады. Эмульсиялардың тұрактылығының басқа себебі - су тамшылары мен қатты сүзінділерде статикалық электр зарядтарының жиналуы. Статикалық электр зарядтарының әсерінен өзара тебілу пайда болады, ол өз алдына су бөлшектерінің бірігуіне кедергі жасайды.

Эмульсия түрін анықтаудың екі тәсілі бар. Бірінші эмульсияны су мен бензинде еріту. Гидрофильді эмульсия суда ериді де, бензин түбінде тұнады.

Kepi құбылыс гидрофобты эмульсияда байқалады. Екінші тәсіл электр тоғын өткізгіштікке негізделген. Электр тоғын тек қана гидрофильді эмульсия өткізеді.

Эмульсиялардың түзілуі беттік құбылыстармен тығыз байланысты. Сұйыктың ауамен немесе екінші сұйықпен жанасқан беті беттік керілу мәнімен сипатталады. Беттік керілу мәні бірлік фазааралық бөлу бетін жасау үшін қажетті энергияның шамасына тең. Мұнай мен мұнай өнімдерінің беттік керілуі 0, 02-0, 05 Н/м аралығында жатады.

Кейбір заттарды шикі мұнайға қосқанда мұнай мен су арасындағы беттік керілудің шамасы төмендейді. Бұл барлық мұнайға қатысты құбылыс. Іс жүзінде белгілі заттарды өте аз мөлшерде қосқанда еріткіштің беттік керілу шамасы күшті кемиді. Осындай заттар беттік - активті заттар (БАЗ) деп атайды.

Кез келген эмульсия сұйықтықтың дисперленуі (бөлшектенуі) мүмкін болатын жағдайда ғана түзіледі. Сондыктан, беттік керіулі неғұрлым аз болса, яғни сұйықтыктың өзінің айдыны ұлғаюына қарсыласуы неғұрлым аз болса, соғұрлым тамшылардың түзілуі оңай жүреді.

Бірақ екі таза бір-бірінде ерімейтін сұйықтықтарды араластырудан кейін алынған эмульсия тұрақтығы жоғары болмайды. Ауырлау сұйықтық түбіне отырады, дисперс фазасының тамшылары бір-бірімен соктығысын үлкейеді. Бұл екі процесте эмульсияның екі қабатқа бөлінуіне алып келіп соғады. Тек кана дисперстігі өте жоғары дәрежеде, дисперс фазасының тамшысының диаметрі микрометрдің ондық бөлшегімен [10-7 м) өлшенгенде молекулааралық күшті графитациялық күштер теңестіргенде эмульсияны бұзу қиындайды.

Егер екі бір бірінде ерімейтін сұйықтыктар қоспасы дисперстенуге қабілетті жағдайда болса және онда адсорбция кабатын түзу арқылы беттік кернеуде төмендететін беттік - активті зат болса, жағдай басқаша болады. Біріншіден, бұл тамшының бөлінуіне жағдай туады, ал екіншіден (бұл өте шешуші рөл аткарады), тамшы дисперс ортаның молекуласымен емес, ол күшті адсорбциялық кабатымен қапталады. Мұндай жағдайда тұрақты, қиын бөлінетін эмульсия түзіледі, себебі дисперс фазасының тамшысы - өзіндік өте тұракты қабатымен қапталғандықтан, олар бір-бірімен қосыла алмайды. Кейбір кездерде адсорбция қабатының қалыңдығы микроскоппен байқауға болатындай дәрежеде болады.

Эмульсияның түзілуі мен тұрактануына жәрдемдесетін заттарды эмульгаторлар дейді. Оларға мұнайдың шайырлары, асфальтендері, асфальтоген қышқылдары және олардың ангидридтері, нафтен қышқылының тұздары, тағы да әр түрлі анорганикалық қоспалар жатады.

Тұрақты мұнай эмульсияларының түзілуіне әртүрлі қатты көмірсутектері - парафиндер, церезиндер және қоспа алкансақинаалкан кө-мірсутектерінің микрокристалдары қатысады, олар эмульсия глобуласының бетіне адсорбцияланып, тұрақты кабат түзеді. Шикі мұнайда эмульгатор болып көбінесе шайырлар саналады. Олар мұнайда жақсы ериді және суда ерінейді. Шайырлар мұнай-су шекарасындағы бетке адсорбцияланып, мұнай жағынан беттік қабатқа түседі де су бөлшегінің айналасында тұрақты қабат түзеді.

Мұнай қышқылдарының алюминий, кальций, магний және темір сабынтұздары мұнайдың және оның дистилляттарында жақсы ериді және сондықтан олар гидрофобты эмульсиялар түзуге көмектеседі. Керісінше мұнай қышқылдарының натрий сабынтұзы суда және көмірсутектерінде жақсы ериді. Сондықтан олар су фазасы жағындағы беттік қабатқа, мұнай мұнай тамшыларын қоршап, адсорбцияланады да, мұнайдың судағы гидрофильді эмульсиясының түзіуіне жәрдемдеседі.

Эмульгаторлардың екі түрі де болған жағдайда эмульсиялардың айналуы, яғни бір түрінен екінші түріне өтуі мүмкін. Осы құбылысты кейбір кездерде эмульсияларды бұзуда пайдаланады.

Мұнай эмульсияларының қасиеттері. Мұнай эмульсияларына мынадай физика-химиялық қасиеттер тән: дисперстік, тұтқырлық, тығыздық, электр қасиеті, тұрақтылық. Дисперстік деп дисперс фазасының дисперс ортадағы бөлуін атайды. Дисперс фазаның эмульсиялардағы мөлшері 0, 1-нан 100 мкм дейін өзгереді. Мұнай эмульсияларының тұтқырлығы су мен мұнай тұтқырлығынан жоғары. Эмульсиялардың электр тогының өткізгіштігі судың, эмульсия дисперстігінен, тағы да суда еріген тұздар мен қышқылдар мөлшеріне байланысты.

Мұнай эмульсияларының тұрақтылығына, яғни белгілі уақытта мұнай мен суға бөлінбейтін, дисперстік, араласушы сұйықтықтар температурасы, эмульсия құрамында эмульгаторлардың болуы есер етеді. Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері. Мұнай эмульсияларын бұзу тетігі бірнеше сатыдан тұрады: 1) су глобулдарының кақтығысуы; 2) глобулдардың үлкендеу тамшыларға бірігуі; 3) тамшылардың тұнуы.

І ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ БӨЛІМ