Мұнайдың химиялық құрамы және көмірсутек компоненттерінің мұнай фракцияларына таралуы

Пән: Мұнай, Газ
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 13 бет
Таңдаулыға:

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС

ТАҚЫРЫБЫ: МҰНАЙДЫҢ ХИМИЯЛЫҚ ҚҰРАМЫ ЖӘНЕ КӨМІРСУТЕК КОМПОНЕНТТЕРІНІҢ МҰНАЙ ФРАКЦИЯЛАРЫНА ТАРАЛУЫ

ТЕКСЕРГЕН:

ОРЫНДАҒАН:

АСТАНА

МАЗМҰНЫ

Кіріспе
1 Негізгі бөлім

1. 1 Мұнай туралы жалпы мағлұмат

1. 2 Мұнай мен оның өнімдерінің құрамы және физика - химиялық қасиеттері.

2 Мұнайдың элементтік құрамы мен гетероатомдық компоненттері және көмірсутек компоненттерінің мұнай фракцияларына таралуы

2. 1 Фракциялық және химиялық құрам

3 Қорытынды

4 Қолданылған әдебиеттер тізімі

Мұнай - көмірсутектер қоспасы болып табылатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады; пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.

Мұнай мен оның өнімдерінің құрамы және физика - химиялық қасиеттері.

Мұнай мен газды өндеу әдістерінің және тауарлы мұнай өнімдерінің шаруашылықтың әр түрлі саласында қолданылуының негізін физика - химиялық процестер құрайды. Осы процестерді басқару үшін газдың, мұнай фракцияларының, олардың құрамындағы көмірсутектерінің және мұнай шикізаты органикалық қосылыстарының физикалық және физика - химиялық қасиеттерін терең білу қажет. Бұл қасиеттерді сипаттайтын кейбір тұрақтылар мұнай құрал - жабдықтарының аппараттарын есептеуге қажетті формулаларға кіреді, кейбіреулері өндірістік процестерді бақылауға пайдаланылады, үшіншісі тура немесе жанама түрінде мұнай өнімдерінің пайдалану қасиетін, олардың сапасын анықтайды. Төмде мұнай жәгн оның өнімдерінің физика - химиялық қасиеттерінің негізгі көрсеткіштері қаралады.

Мұнайдың элементтік құрамы мен гетероатомдық компоненттері

Көмірсутектермен қатар мұнай құрамында тағы басқа заттар да бар. Мырышы бар - H2S, меркаптандар, моно- және дисульфидтер, тиофендер мен тиофандар полициклдіктермен бірге т. б. (70-90% қалдық өнімдерде шоғырланады) ; азотты заттар - негізінен пиридин, хинолин, индол, карбазол, пиррол және порфириндер (үлкен бөлігі ауыр фракциялар мен қалдықтарда шоғырланады) гомологтары; қышқылды заттар - нафтен қышқылы, фенолдар, смолалы-асфальтты т. б. заттар (әдетте жоғары қайнайтын фракциларында кездесетін) . Элементтік құрамы (%) : С - 82-87, Н - 11-14. 5, S - 0. 01-6 (сирек - 8-ге дейін), N - 0, 001-1, 8, O - 0, 005-0, 35 (сирек - 1. 2-ге дейін) және т. б. Барлығы мұнай құрамында 50-ден аса элементтер табылған. Мысалы, жоғарыдағылармен қоса V(10-5 - 10-2%), Ni(10-4-10-3%), Cl (іздерінен бастап 2•10-2%-ға дейін) т. с. с. Әр зат әр кен орнында әр мөлшерде кездесетіндіктен орташа химиялық қасиетттер жайлы тек шартты түрде ған аайтуға болады.

Көмірсутек компоненттерінің мұнай фракцияларына таралуы

Жиі кездесетін компоненттерге оттек пен азот жатады. Бұл екі газдар атмосфералық ауаның әсерінен түсетін кез-келген газ қоспаларында кездесуі мүмкін. Оттек пен азоттың талданатын газ құрамына түсуі, бұл ауаның құрамында болуы. Сонымен қатар азот магмалық жыныстар, тұнба ретінде, табиғи газдардың құрамында көп кездесетін компоненттердің бірі болып саналады. Азот әр түрлi өнеркәсiптiк газдарда да келеді.

Жоғары фракцияларда - полициклді конденсирленген сақиналары бар ароматтық көмірсутектердің гомологтары кездеседі, фенантрен, антрацен, хризен, пирен, бензтулен және перилен.

Ал қалған ароматтық көмірсутектердің негізгі бөлігі гудронда концентрленеді.

Қанықпаған көмірсутектер (олефиндер және диолефиндер) негізінен мұнай фракцияларының (термиялық және каталитикалық крекинг, пиролиз, кокстеу және т. б. ) термиялық және термокаталитикалық өңдеу өнімдерінде кездеседі.

Бұрын мұнай құрамында алкендер болмайды немесе болса өте аз мөлшерде делінген еді. Бірақ 20 ғасырдың 80 жылдардың аяғында Шығыс Сібір, Татарстан және бұрынғы СССР аймағында мұнайдың құрамында 15 - 20 % дейін олефин көмірсутектерінің болатындығы ашылды. Мұнайдағы олефин көмірсутектері жоғары молекулалық массасымен ерекшеленеді, жорамал бойынша, олардың кендегі жату жағдайларындағы табиғи радиоактивті сәулеленуі нәтижесінде алкандардың радиолиз өнімінен пайда болғандығымен түсіндіріледі. Бәріне мәлім радиолиз кезінде С - Н байланыс бойынша ыдырау реакциялары пайда болады.

Газ тектес этилен көмірсутектері (этилен, пропилен, бутилендер) мұнайдың термиялық және термокаталитикалық өңдеу газдарында болады. Қысым қатысында термиялық крекинг газдарында (сұйық фазалы крекинг, 470 - 520 С, қысым 20 - 50 атм. ) 20 - 25 % олефиндер кездессе, пиролиз газдарында (800 - 900 С, қысым 1 атм жуық) 40 - 50 % олефиндер болады. (қысым көбейсе, олефин көмірсутектерінің құрамы сәйкесінше көбееді) Мұнай фракцияларының (термиялық және каталитикалық крекинг, пиролиз, кокстеу және т. б. ) термиялық және термокаталитикалық өңдеудің сұйық өнімдерінде олефиндердің біраз бөлігі кездеседі. Мысалы, термиялық крекинг бензиндерінде 30 - 35 %, ал каталитикалық крекинг бензиндерінде 10 % - ға дейін олефиндер болады.

Басқада газ қоспаларында жиі кездесетін компоненттерге көмірқышқыл газы жатады, яғни түрлі көміртектің тотығуы және табиғи газдарда, газдарда кездеседі, әр түрлі жанармайлардың жануы және химиялық өңдеуде кызу алыну нәтежиесінде пайда болады. Жану және химиялық өңдеуде кызу процессінде көміртек тотығы мен сутек пайда болады. Бұл компоненттер химия өнеркәсiбi газдары және кейбiр табиғи газдарда кездеседi. Табиғи және өнеркәсiптiк газдар көмірсутектердегі преимуществолардан немесе кейбір жағдайларда көмірсутек қоспаларынан тұрады. Газдық талдау жасаған кезде СО2, О2, Н2, N2, СО, қаныққан және қанықпаған көмірсутек компоненттерін анықтайды.

Азотты әр түрлі, яғни, басқа газдарды алып тастаған кездегі қалдық сияқты анықталады. Қалдықта азотпен бірге сирек газдар Не, Хе, Аr, Ne, Kr болады, егер олар газ қоспасынның құрамында болса. Азот бұл атмосфералық тектiң азотын талданатын газдағы бар болулары жағдайда (азот қарағанда 1% шақты) аргон және басқа сирек газдар қатысады.

Жалпы газдық анализ әдісі келесі сіңіруден тұрады: СО2, қанықпаған көмірсутектерден (егер олар катысса), О2, СО әрбір копоненттің сіңіруінен қалған газдың колемінен.

СО2ні сіңіру үшін 40%ды немесе 50%ды ерітінді КОН (кейде NаОН), ал қанықпаған көмірсутектерді сіңіру үшін -ерітінді KBr, каныккан броммен (келесі КОН ерітіндісіндегі бромды алып тастау үшін) .

Көрсетілген жеке компоненттердің өтуі химиялық құрамына байланысты шартталған.

Ескертілген компонеттерді алып тастағаннан кейін газ жану жүреді. Бірінші операция төмен температурасындағы сутектің мед тотығында 270-2800С жануы. Сутекті су буының мыс тотығында пайда болу температурасында кайта қалпына келеді. Газды қоспаға су буы жіберіліп, қосымша Н2О пайда болып, конденсацияға алып келеді. Газдың көлеміне қарағанда конденсациялаған судың көлемi аз, жанған газдыі көлемінің төмендеуі жанған сутектің мөлшеріне сәйкес келеді.

Екiншi операция газ жануындағы каныққан көмірсутектердің жоғары температурада жану болып табылады.

Бұл әдістің бірнеше нұсқасы бар. Мыс тотығынның жануы шамамен 850-9000С қызыл шындау температурасыда жургізіледі (немесе 7000С белсенді мыс тотығында) . Бұл жағдайда жандыру үшін қосымша оттек қажет емес, мыстың тотығуы оттектін нәтежиесінен болатындығынан көмірсутек тотығады.

Жандырғаннан кейін көмірқышқыл газ пайда болады, оның мөлшері ерітіндідегі (КОН) сіңіру жолымен анықталады. Мыс тотығы бар тұрба арқылы жіберілген газ СО2 катысынсыз толық жанады. Жану әдiстеменiң басқа варианты пипетка немесе электр ток қыздырылатын платина спиральсi бар тұрбаның қолдануларында болады. Жануды өткізу үшін пипеткаға оттек кейде ауа қосады. Оттек әрдайым көп мөлшерде алынады.

Жану калыптасқан көмiрқышқыл газдың саны жанып кеткен көмiрсутек компоненттердiң молекулаларындағы көмiртектi атомдардың санынан тәуелдi болады. Пайда болған көмiрқышқыл газдың саны бойынша көмiрсутек газдың құрамын анықтауға болады.

Жоғарыда айтылған әдiстеме бойынша талдаудың өткiзулерi үшiн құралдарды көп жасалды.

Бұл құралдар газ көлемдерiнiң өлшемнiң дәлдiгiнiң қатынасындағы әр түрлi жетiлдiрулерге ұшырады, бiрақ әдiстеменiң қағидалары қазiргi газ анализаторлар, конструкция пипеткалар және әрi қарай қолдану және әр түрлi сорғыштардың жиыны, әдiстеме және газ жану техниканың қатынастары сақталған.

Фракциялық және химиялық құрам

Фракциялыққұрам. Мұнай және мұнай өнімдері көмірсутектердің және көмірсутектері емес қосылыстардың қоспасын құрайды, олардың жеке тәсілдермен бөлу мүмкін емес. Әдетте, мұнайды және мұнай өнімдерін айдау тәсілінің көмегімен күрделілігі аздау бөліктерге бөледі. Мұндай бөліктерді фракциялар немесе дисилляттар деп атайды. Мұндай фракцияларының жеке қосылыстардан айырмашылығы - тұрақты қайнау температурасы болмайды. ОЛра белгілі аралық температурада қайнайды, яғни, олардың бастапқы қайнау және соңғы қайнау температурасы болады. Бастапқы және соңғы қайнау температурасы фракцияның химиялық құрамына байланысты.

Сонымен, мұнай және мұнай өнімдерінің фракциялық құрамы олардағы белгілі бір температура шегінде қайнайтын әр түрлі фракциялардың мөлшерін (көлемдік немесе массалық пайызбен) көрсетеді. Бұл көрсеткіштің іс жүзіндегі. Мұнайдың фракциялық құрамына қарап, одан нендей мұнай өнімдерін және қандай мөлшерде алуға болатынын анықтайды. Бензиндердің фракциялық құрамы оларБензиндердің фракциялық құрамы олардың булануын сипаттайды. Бензиннің 10% көлем, қайнау температурасы қозғалтқыштың төменгі температурасы қозғалтқыштың төменгі температурада жіберу мүмкіндігін, 50% көлем, қайнау температурасы - қозғалтқыштың қызу жылдамдығын және аз немесе көп айналу санына ауысуын және т. б. көрсетеді.

Мұнай сияқты өте күрделі қоспаны қыздырғанда, бу фазасы алдымен жоғары ұщқыштық қабілеті бар төмен температурада қайнаушы компаненттер ауысады. Олармен бірге аздап жоғары температурада қайнайтын компоненттер ілесіп кетеді, бірақ, төменгі температурада қайнайтын компоненттің булардағы концентрациясы, қайнап жатқан сұйықтыққа қарағанда, әрдайым көп. Төменгі температурада қайнайтын компонент бөлінген сайын қалдық жоғары қайнаушы компоненттермен байи түседі. Жоғары температурада қайнайтын компоненттердің берілген температурала қаныққан буларының қысымы, сыртқы қысымнан төмен болғандықтан, қайнау процесі ақырында тоқтап қалуы мүмкін. Сондықтан, қайнау тоқтаусыз жүруі үшін қыздыруды жалғастыра береді. Мұндай жағдайда бу кеңістігінде қайнау температурасы жоғары жаңа компоненттер ауысып отырады. Бөлінуші бу конденсацияланады, конденсат әр түрлі мұнай фракциялары күйінде компоненттердің аралық қайнау температурасына байланысты бөлінеді.

Мұнай және мұнай өнімдерін фракцияға бөлу үшін, айдауды біртіндеп немесе бір рет буландыру арқылы іске асыруға болады. Біртіндеп буландырумен айдаған түзілуші булар айдаушы аппаратын үздіксіз шығарылады, олар конденсатор-тоңазытқышта суылтылады және қабылдаушы ыдыста дистиллят фракциялары есебінде жиналады. Бұған қарама - қарсы, егер қыздыру процесінде түзілуші булар қажетті температураға жетпей тұрып, қыздырушы аппараттан шығарылмаса, онда бу фазасын бір кезекте сұйық фазадан бөледі де, процесті біртіндеп буландырумен айдау дейді.

Мұнайлар мен мұнай фракцияларының фракциялық құрамын анықтау үшін лабораторияда айдаудың мынадай бес әдісі кеңінен қолданылуда:

- төменгі температурада жүргізілетін ректификация - сұйытылған газдар және 20С- тан төменгі температурада қайнайтын көмірсутектер фракциялары үшін;

- орта температурадп жүргізілетін айдау - 350C-қа дейін қайнайтын мұнай өнімдері үшін;

- 350C -тан жоғарғы температурада қайнайтын сұйықтықтарды вакуумда айдау;

- жоғары молекулалы заттарды (мысалы: шаыйрларды) - молекулалық дистилляция;

- біртіндеп буландыру әдісімен айдау.

Жаңа мұнайларды зерттегенде фракциялық құрамды ректификациялық колонналармен жабдықталған стандартты айдау аппараттарында анықтайды. Бұл - фракциялардың бір - біріннен анық бөлінуін жақсартады және осындай фракциялау нәтижесінде сүйеніп, шын қайнау температурасы ( ШҚТ) деп аталатын температура-құрамы (% ) координатында салынатын сызығын шығаруға көмектеседі. 200C-қа дейін қайнайтын фракцияларды алуды атмосфералық қысымда, термиялық ыдырауды болдырмау мақсатында әр түрлі ваккумда, яғни, атмосфералық қысымннан анағұрлым төменгі қысымда жүргізеді. Келісілген тәсіл бойынша, бастапқы қайнау температурасынан 300C-қа дейін 10C-тық, ал одан кейін 50C- тық фракцияларды, соңғы қайнау температурасы 475-550C-қа дейінгі фракцияларды бөліп алады.

Мұнай өнімдерін 300C-қа дейінгі бөлінетін айдауды МЕМСТ 21277-82 ректификация сатысы жоқ аппараттарда, қатал стандартты жағдайда жүргізеді. Бұл келісілген әдіс бойынша, бастапқы қайнау температурасын 10, 50, 95 және 97, 5%(көлем) айдалатын температураларды, соныиен қатар, қалдықты және жоғалымды белгілейді.

Мұнайды өндірістік жағдайда айдауда оны әр түрлі фракцияларға бөлу үшін, лабораториялық аппараттардағы сияқты біртіндеп буландыруды емес, бір рет булану деп аталатын, одан әрі ректификациялаумен жүретін әдісті пайдаланады. Ә детте, мұндай жағдайда мынадай фракцияларды немесе дистилляттарды бөліп алады: бензин - Б. Қ. 180С фракциясын, керосин - 180/240C фракциясын: дизель отыны - 240/350C фракциясын. Осы дистилляттардан мөлдір мұнай өнімдерін дайындайды. Олар:ұшақ және автомобиль бензиндері, еріткіш - бензиндер, ұшақ және жарық беруші керосиндер, дизель отының әр түрлі сорттары. Барлық бұл мұнай өнімдеріне МЕМСТ сәйкес белгілі фракциялық құрам нормалданады.

Мөлдір дистилляттарды бөліп алғаннан кейінгі қалдықты мазут дейді. МАазутты ваккумда мынадай фракцияларға бөледі: 350/420C - жеңіл дистиллятты майлар алуға қажетті; 420- 500C - ауыр дистиллятты майлар алуға қажетті - немесе қалған қалдық ( 500C-тан жоғары), тұтқырлығына байланысты гудрон немесе жартыгудрон деп аталады. Гудрон жоғары тұтқырлы майлағыш майлар, мұнай коксын және битумдар алуға шикізат болып саналады.

Әр түрлі кеніштерден алынатын мұнайлардың бір - бірнен фракциялық құрамы жөнінен айырмашылығы өте күшті, сондықтан олардағы бензин, керосин, дизель және май дистилляттарының потенциалдық мөлшері басқа. Мұнайдың фракрациялық құрамы оның өндірісте өңдеу жолын анықтайды. Құрамында май фракцияларының мөлшері аз жеңіл мұнайлар өте сирек кездеседі. Жеңіл мұнайға мысал есебінде Қазақстандағы Теңіз, Өзбекстандағы Солтүстік Рештан мұнайларын келтіруге болады. Бұл мұнайларда 300C- қа дейін қайнайтын фракциялар 83- 88%-ды құрайды. Көпшілік мұнайлар орташа 15-30% 200C-қа дейінгі фракциялар, 300-350C-қа дейін қайнайтын фракциялар 40-50% құрайды. Сонымен қатар, құрамында мөлдір фракциялары жоқтың қасы болатындай ауыр мұнайлар да кездеседі. Бұған мысал есебінде, республикамыздағы Бозащы түбіндегі Қаражанбас және Қарамандыбас мұнайлары жатады. Олардың құрамында мөлдір фракциялардың мөлшері 10-15%- ды құрайды. Тағы да Коми Республикасындағы Ярег кеніші мұнайының бастапқы қайнау темпратурасы 200C шамасында, ал 300C-қа дейін бар болғаны 20%- ы қайнайды.

Химиялық құрам. Мұнай құрамына кіретін химиялық элементтер - көміртегі (82-87%мас. ) мен сутегі (11-15% мас. ) . Мұнай, пайдалы қазбалар арасында, оның құрамында сутегінің мөлшері ең көп болуы нәтижесінде, ол, көбінесе, сұйық, жағу жылуы ең көп (мұнай газын қоспағанда) отын есебінде белгілі. Мұның негізгі себебі - жанғыг қазбалар компоненттерінің ішінде сутегі ең жоғарғы жағу жылуын көрсетеді.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.