Күкіртті алудың шикізат температурасын жоғарлатумен термиялық сатыдағы шығымын жоғарлату жолдары
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1 Күкірт өндірісінің техника.экономикалық негіздеме ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу ... ...
1.2.1 Күкіртсізденудің физика.химиялық негіздері ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.3 Құрал.жабдықтардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары ...
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы ... ... ... ... ...
2.3 Жабдықтардың жұмыс істеу принципі мен құрылысы ... ... ... ... ... ...
2.4 Технологиялық тәртіп нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3. ЕСЕПТЕУ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1 Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.1.1 Екі сатылы конверторының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ...
3.1.2 Қондырғының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.3 Бір сатылы конверторының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.4 Екі сатылы конвертордың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2. Негізгі аппараттардың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ... ... ...
3.2.1 Бір сатылы конвертордың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ...
3.2.2 Екі сатылы конверторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3 Қосымша жабдықтауды есептеу мен таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4. ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ ЖӘНЕ ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ...
4.1 Қауіпті және зиян өндірістік факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.2 Технологиялық процесті жарылыс өрт қауіптілік бойынша сипаттау, қондырғыдағы ең қауіпті орындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.3 Жұмыскерлерді зиянды және қауіпті факторлардан жеке және ұжымдық қорғау құралдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.4 Электрқауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1 Өндірістік қуаттың есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2 Шикізатқа, материалға және энергия қорына жұмсалатын шығынды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.3 Жұмыскерлер санының есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.4 Жұмыскерлердің жұмыс уақытының жылдық қорын есептеу ... ... ... ...
5.5 Жұмыскерлердің жалақысын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.6 Амортизациялық салым көлемін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.7 Өнімнің өзіндік құнын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.8 Экономикалық эффективтілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.1 Күкірт өндірісінің техника.экономикалық негіздеме ... ... ... ... ... ... ..
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу ... ...
1.2.1 Күкіртсізденудің физика.химиялық негіздері ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2.3 Құрал.жабдықтардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары ...
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы ... ... ... ... ...
2.3 Жабдықтардың жұмыс істеу принципі мен құрылысы ... ... ... ... ... ...
2.4 Технологиялық тәртіп нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3. ЕСЕПТЕУ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1 Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.1.1 Екі сатылы конверторының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ...
3.1.2 Қондырғының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.3 Бір сатылы конверторының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ...
3.1.4 Екі сатылы конвертордың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3.2. Негізгі аппараттардың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ... ... ...
3.2.1 Бір сатылы конвертордың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ...
3.2.2 Екі сатылы конверторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
3.3 Қосымша жабдықтауды есептеу мен таңдау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4. ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ ЖӘНЕ ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ...
4.1 Қауіпті және зиян өндірістік факторлар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.2 Технологиялық процесті жарылыс өрт қауіптілік бойынша сипаттау, қондырғыдағы ең қауіпті орындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.3 Жұмыскерлерді зиянды және қауіпті факторлардан жеке және ұжымдық қорғау құралдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
4.4 Электрқауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
4.5 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.1 Өндірістік қуаттың есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.2 Шикізатқа, материалға және энергия қорына жұмсалатын шығынды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.3 Жұмыскерлер санының есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5.4 Жұмыскерлердің жұмыс уақытының жылдық қорын есептеу ... ... ... ...
5.5 Жұмыскерлердің жалақысын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.6 Амортизациялық салым көлемін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
5.7 Өнімнің өзіндік құнын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5.8 Экономикалық эффективтілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Қазіргі кезде әлемде өңдірілетін мұнайлар күкіртті және жоғары күкірттілерге жатады. Олардағы күкірт мөлшері 0,5‒ден 10% мас. дейін болады. Күкіртті органикалық қосылыстардың құрамы қиын және алуан түрлі. Газ – сұйық хроматографиясы, инфрақызыл ‒, ультракүлгін ‒, масс‒спектроскопия және басқа да қазіргі анализ әдістерінің арқасында 250‒ден астам күкіртті қосылыстар бөлінген.
Бұрын бензин және керосин фракцияларында жоғары мөлшерде меркаптандардың кездесуі сирек болатын. Бұл мұнайлардың құрамы мұнай шикізаттарының жалпы көлемінің бір үлестік пайызынан аспайтын, сондықтан олардың күкіртті мұнайдың сапасына әсері сезілмейтін, өндіру кезінде қиындықтар туындамайтын [13 – 14].
Соңғы онжылдықта меркаптанқұрамды мұнай шикізаттары жоғары сапалы жанар мен майларға қарапайым технология бойынша өндіріле алмайды, себебі меркаптандардың жоғары коррозиялық активтілігіне, фракциялық құрамның тұрақсыздығына, тасмалдау және сақтау кезіндегі төмен агрегативті тұрақтылығына байланысты. Меркаптан құрамды мұнай шикізаттарын өндіру үшін қайтадан мұнай өнімдерінің демеркаптанизациясы қолданылатын жаңа технология ойлап табу қажет болды.
Қазақстандағы өндірілетін мұнайдың 31% ғана аз күкіртті; қалғандары 69% күкіртті болып табылады [17].
Батыс Қазақстандағы жаңа кен орындардың көмірсутек шикізаттың жалпы мөлшеріндегі меркаптандар мен басқа агрессивті күкіртқұрамды қосылыстардың бар болуы өндіру, тасмалдау, сақтау және қайта өндеу кезінде біршама қиындықтар туғызады, сондықтан қазіргі кезде республикада мұнай мен мұнай өнімдерін күкіртсіздендіру өзекті мәселеге айналды.
Заманауи мұнай өңдеу зауыттары күкірттің басты өндірушілері болып табылады. Бұл ауыр мұнайларды өңдеумен және экологиялық талаптардың қатаңдауымен байланысты. Қазіргі экологиялық талаптарға сай мұнай өнімдердің және кететін газдардың құрамындағы күкірттің мөлшері небары төмен болу қажет.
Газды серпулердің құрамындағы күкіртті Клаус әдісімен өңдіріске іске қосу мұнай өңдеу зауыттарының рентабельдігін жоғарлатады. Себебі тауарлы өнім – күкірт алынады және табиғат қорғау органдарының айыппұл санкциялары жүргізілмейді.
Қарастырылып отырған дипломдық жобада күкіртті өңдірудің Клаус әдісі таңдалған себебі оның экономикалық және қаржылық тиімділігі елеулі: қондырғының шағын габариттері, жабдықтауға шығындардың салыстырмалы аз болуы, қондырғы техникалық қызмет көрсетуі бойынша қарапайым. Қазіргі таңда күкіртті Клаус әдісімен өңдіру небары тараған әдісі болып табылады.
Бұрын бензин және керосин фракцияларында жоғары мөлшерде меркаптандардың кездесуі сирек болатын. Бұл мұнайлардың құрамы мұнай шикізаттарының жалпы көлемінің бір үлестік пайызынан аспайтын, сондықтан олардың күкіртті мұнайдың сапасына әсері сезілмейтін, өндіру кезінде қиындықтар туындамайтын [13 – 14].
Соңғы онжылдықта меркаптанқұрамды мұнай шикізаттары жоғары сапалы жанар мен майларға қарапайым технология бойынша өндіріле алмайды, себебі меркаптандардың жоғары коррозиялық активтілігіне, фракциялық құрамның тұрақсыздығына, тасмалдау және сақтау кезіндегі төмен агрегативті тұрақтылығына байланысты. Меркаптан құрамды мұнай шикізаттарын өндіру үшін қайтадан мұнай өнімдерінің демеркаптанизациясы қолданылатын жаңа технология ойлап табу қажет болды.
Қазақстандағы өндірілетін мұнайдың 31% ғана аз күкіртті; қалғандары 69% күкіртті болып табылады [17].
Батыс Қазақстандағы жаңа кен орындардың көмірсутек шикізаттың жалпы мөлшеріндегі меркаптандар мен басқа агрессивті күкіртқұрамды қосылыстардың бар болуы өндіру, тасмалдау, сақтау және қайта өндеу кезінде біршама қиындықтар туғызады, сондықтан қазіргі кезде республикада мұнай мен мұнай өнімдерін күкіртсіздендіру өзекті мәселеге айналды.
Заманауи мұнай өңдеу зауыттары күкірттің басты өндірушілері болып табылады. Бұл ауыр мұнайларды өңдеумен және экологиялық талаптардың қатаңдауымен байланысты. Қазіргі экологиялық талаптарға сай мұнай өнімдердің және кететін газдардың құрамындағы күкірттің мөлшері небары төмен болу қажет.
Газды серпулердің құрамындағы күкіртті Клаус әдісімен өңдіріске іске қосу мұнай өңдеу зауыттарының рентабельдігін жоғарлатады. Себебі тауарлы өнім – күкірт алынады және табиғат қорғау органдарының айыппұл санкциялары жүргізілмейді.
Қарастырылып отырған дипломдық жобада күкіртті өңдірудің Клаус әдісі таңдалған себебі оның экономикалық және қаржылық тиімділігі елеулі: қондырғының шағын габариттері, жабдықтауға шығындардың салыстырмалы аз болуы, қондырғы техникалық қызмет көрсетуі бойынша қарапайым. Қазіргі таңда күкіртті Клаус әдісімен өңдіру небары тараған әдісі болып табылады.
1. Cадыкова Г.Д., Алексеев С.Г., Габдракипов А.В. Меркаптаны, сульфиды и тиофены нефтей Казахстана // Нефть и газ, №2., 2004г. - с.81 – 86.
2. Агабронов А.В., Козлов И.Т., Ботников А.Я. и др. Нефть, процессы и продукты ее углубленной переработки. Процессы нефтепереработки и катализаторы. Москва: ЦНИИТЭННефтехим, 2003г. – с. 243.
3. Азизов А.Г., Гусейнова А.Д., Ибрагимова М.Д., Азмамедов Н.Г., Гусейнова И.С., Эйвазов Э.З.// Нефтепереработка и нефтихимия, 2007г., №6, с.25 – 26.
4. Асланова Л.А., Анисимов А.В. Избирательное удаление серосодержащих соединений из нефтепродуктов с помощью ионных жидкостей. // Нефтехимия. 2004г. – Том 44, № 2. – с. 83 – 88.
5. Бабақұлы Б. Тәуелсіздік, нарық, экономика. – Алматы, 1996.
6. Батталова Ш.Б., Курбатов Г.В., Сакиева З.Ж. О сероочистке нефтей и нефтипродуктов // Нефть и газ. № 2., 2001г. - с.46 – 56.
7. Большакова Г. Ф. Сераорганические соединение нефти. Новосибирск: Наука, 1986г. 243с.
8. Брылов С.А. и другие Охрана окружающей среды. Высшая школа 1986г.
9. ГОСТ 17323 – 71. Топливо для двигателей. Метод определения меркаптановой и сероводородной серы потенциометрическим титрованием.
10. ГОСТ Р 50802 – 95. Нефть. Метод определения сероводородов, метил- и этилмеркаптанов.
11. Ермекеев А.А., Павлов С.Б., Харлампиди Х.Э. и др. // В сб.: Интенсификация химической переработки нефтяных компонентов. Казань: КГТУ, 1994г. – с.43.
12. Жатқанбаев Е.Б. Аралас экономика негіздері. – Алматы, 1996.
13. Закумбаева Г.Д. Катализ в нефтехимическом синтезе // Тр.респ. конференции по катализу, посвященный 60 – летию каталитической школы академика Д.В.Сокольского. Алматы, 1998г. – с.14 – 36.
14. И.Н.Дияров и др. «Химия нефти» руководство к лабораторным занятиям. Ленинград: «Химия» 1990г.
15. Кеулімжаев Қ.К. т.б., Қаржылық есеп. –Алматы, 2001.
16. Куликов А. Экономикалық теория негіздері. Шымкент, 1994.
17. Курт С., Эйрам. Возможности нефтяной промышленности Казахстана // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1993г., №7. с.8.
18. Қазақстан Республикасының еңбек туралы Заңы. – Алматы, 2000.
19. Қалдыбаев О, Теміров Е. Нарықтық экономиканың анықтамалығы. – Алматы, 1993.
20. Қалдыбаев О., Темірбаев А. Кәсіпорын экономикасы. – Алматы, 1997.
21. Мазгаров А.М., Вильданов А.Ф., Медем В.М. и др. Комплексная схема демеркаптанизации светлых фракций нефтей и газоконденсатов Прикаспийской низменности // Химия и технология топлив и масел, 1997г. - №12. с. 21 ‒ 23.
22. Мамыров Н.К., Тілеужанова М.А. Микроэкономика. – Алматы, 2003.
23. Медешев Б. Нарықтық экономика теориясына кіріспе. – Алматы, 1995.
24. Мейірбеков А.Қ., Әлімбетов Қ.Ә. Кәсіпорын экономикасы. – Алматы, 2003.
25. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. В 2-х ч. Алматы, 1995г. ‒ Ч.2. с.400.
26. Оболенцев Р.Д., Машкина А.В. Гидрогенолиз сероорганических соединений нефти. Москва: Гостехиздат, 1961г. – с. 21.
27. Оразалин К.Ж. Кәсіпорын экономикасы. – 2007.
28. Ормистон Р.М., Кербер Дж.Л., Мазгаров А.М. Демеркаптанизация сырой нефти Тенгизского месторождения // Нефть и газ Казахстана. 1997г., ‒ №2. с.71 – 83.
29. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД52.04.186‒89. – с.287.
30. Сергеев В.И. Кәсіпорын экономикасы. – М., 1997.
31. Ситникова Г. Ю., Давыдова С. Л. Микроэлементы в нефтях и некоторые вопросы экологии // Нефтехимия, 1992. – Т. 32. № 5. 387 С.
32. СТБ 1658-2006.Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Топливо дизельное. Технические требования и методы испытаний. Минск: Госстандарт, 2006г.
33. Сулейманов М.М. Охрана труда в нефтяной промышленности. Москва: Недра, 1980г.;
34. Харлампиди Х.Э. Сераорганические соединения нефти, методы очистки и модификации. // Соросовский образовательный журнал. Том 6, №7. 2000г., ‒ с. 42‒46.
35. Харлампиди Х.Э., Чиркунов Э.В., Емекеев А.А. и др. // В сб.: Интенсификация химической переработки нефтяных компонентов. Казань: КГТУ, 2005г. – с.64.
36. Шарипов А.Х., Нигматуллин В.Р., Нигматуллин И.Р., Межджибовский А.С. Технология органических соединении серы. Москва, 2001г. – с.40.
37. Шуляк Н.Н. Кәсіпорын қаражаты. Москва, 2000.
2. Агабронов А.В., Козлов И.Т., Ботников А.Я. и др. Нефть, процессы и продукты ее углубленной переработки. Процессы нефтепереработки и катализаторы. Москва: ЦНИИТЭННефтехим, 2003г. – с. 243.
3. Азизов А.Г., Гусейнова А.Д., Ибрагимова М.Д., Азмамедов Н.Г., Гусейнова И.С., Эйвазов Э.З.// Нефтепереработка и нефтихимия, 2007г., №6, с.25 – 26.
4. Асланова Л.А., Анисимов А.В. Избирательное удаление серосодержащих соединений из нефтепродуктов с помощью ионных жидкостей. // Нефтехимия. 2004г. – Том 44, № 2. – с. 83 – 88.
5. Бабақұлы Б. Тәуелсіздік, нарық, экономика. – Алматы, 1996.
6. Батталова Ш.Б., Курбатов Г.В., Сакиева З.Ж. О сероочистке нефтей и нефтипродуктов // Нефть и газ. № 2., 2001г. - с.46 – 56.
7. Большакова Г. Ф. Сераорганические соединение нефти. Новосибирск: Наука, 1986г. 243с.
8. Брылов С.А. и другие Охрана окружающей среды. Высшая школа 1986г.
9. ГОСТ 17323 – 71. Топливо для двигателей. Метод определения меркаптановой и сероводородной серы потенциометрическим титрованием.
10. ГОСТ Р 50802 – 95. Нефть. Метод определения сероводородов, метил- и этилмеркаптанов.
11. Ермекеев А.А., Павлов С.Б., Харлампиди Х.Э. и др. // В сб.: Интенсификация химической переработки нефтяных компонентов. Казань: КГТУ, 1994г. – с.43.
12. Жатқанбаев Е.Б. Аралас экономика негіздері. – Алматы, 1996.
13. Закумбаева Г.Д. Катализ в нефтехимическом синтезе // Тр.респ. конференции по катализу, посвященный 60 – летию каталитической школы академика Д.В.Сокольского. Алматы, 1998г. – с.14 – 36.
14. И.Н.Дияров и др. «Химия нефти» руководство к лабораторным занятиям. Ленинград: «Химия» 1990г.
15. Кеулімжаев Қ.К. т.б., Қаржылық есеп. –Алматы, 2001.
16. Куликов А. Экономикалық теория негіздері. Шымкент, 1994.
17. Курт С., Эйрам. Возможности нефтяной промышленности Казахстана // Нефть, газ и нефтехимия за рубежом, 1993г., №7. с.8.
18. Қазақстан Республикасының еңбек туралы Заңы. – Алматы, 2000.
19. Қалдыбаев О, Теміров Е. Нарықтық экономиканың анықтамалығы. – Алматы, 1993.
20. Қалдыбаев О., Темірбаев А. Кәсіпорын экономикасы. – Алматы, 1997.
21. Мазгаров А.М., Вильданов А.Ф., Медем В.М. и др. Комплексная схема демеркаптанизации светлых фракций нефтей и газоконденсатов Прикаспийской низменности // Химия и технология топлив и масел, 1997г. - №12. с. 21 ‒ 23.
22. Мамыров Н.К., Тілеужанова М.А. Микроэкономика. – Алматы, 2003.
23. Медешев Б. Нарықтық экономика теориясына кіріспе. – Алматы, 1995.
24. Мейірбеков А.Қ., Әлімбетов Қ.Ә. Кәсіпорын экономикасы. – Алматы, 2003.
25. Надиров Н.К. Нефть и газ Казахстана. В 2-х ч. Алматы, 1995г. ‒ Ч.2. с.400.
26. Оболенцев Р.Д., Машкина А.В. Гидрогенолиз сероорганических соединений нефти. Москва: Гостехиздат, 1961г. – с. 21.
27. Оразалин К.Ж. Кәсіпорын экономикасы. – 2007.
28. Ормистон Р.М., Кербер Дж.Л., Мазгаров А.М. Демеркаптанизация сырой нефти Тенгизского месторождения // Нефть и газ Казахстана. 1997г., ‒ №2. с.71 – 83.
29. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД52.04.186‒89. – с.287.
30. Сергеев В.И. Кәсіпорын экономикасы. – М., 1997.
31. Ситникова Г. Ю., Давыдова С. Л. Микроэлементы в нефтях и некоторые вопросы экологии // Нефтехимия, 1992. – Т. 32. № 5. 387 С.
32. СТБ 1658-2006.Топливо для двигателей внутреннего сгорания. Топливо дизельное. Технические требования и методы испытаний. Минск: Госстандарт, 2006г.
33. Сулейманов М.М. Охрана труда в нефтяной промышленности. Москва: Недра, 1980г.;
34. Харлампиди Х.Э. Сераорганические соединения нефти, методы очистки и модификации. // Соросовский образовательный журнал. Том 6, №7. 2000г., ‒ с. 42‒46.
35. Харлампиди Х.Э., Чиркунов Э.В., Емекеев А.А. и др. // В сб.: Интенсификация химической переработки нефтяных компонентов. Казань: КГТУ, 2005г. – с.64.
36. Шарипов А.Х., Нигматуллин В.Р., Нигматуллин И.Р., Межджибовский А.С. Технология органических соединении серы. Москва, 2001г. – с.40.
37. Шуляк Н.Н. Кәсіпорын қаражаты. Москва, 2000.
Мазмұны
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5
1.1 Күкірт өндірісінің техника-экономикалық негіздеме ... ... ... ... ... ... ..
5
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу ... ...
5
1.2.1 Күкіртсізденудің физика-химиялық негіздері ... ... ... ... ... ... .. ... ...
10
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
13
1.2.3 Құрал-жабдықтардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
14
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
17
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары ...
17
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы ... ... ... ... ...
20
2.3 Жабдықтардың жұмыс істеу принципі мен құрылысы ... ... ... ... ... ...
23
2.4 Технологиялық тәртіп нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
24
3. ЕСЕПТЕУ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
3.1 Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
26
3.1.1 Екі сатылы конверторының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ...
32
3.1.2 Қондырғының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
34
3.1.3 Бір сатылы конверторының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ...
36
3.1.4 Екі сатылы конвертордың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ..
36
3.2. Негізгі аппараттардың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ... ... . ..
37
3.2.1 Бір сатылы конвертордың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ...
37
3.2.2 Екі сатылы конверторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
38
3.3 Қосымша жабдықтауды есептеу мен таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .
39
4. ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ ЖӘНЕ ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ...
49
4.1 Қауіпті және зиян өндірістік факторлар ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ..
49
4.2 Технологиялық процесті жарылыс өрт қауіптілік бойынша сипаттау, қондырғыдағы ең қауіпті орындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
50
4.3 Жұмыскерлерді зиянды және қауіпті факторлардан жеке және ұжымдық қорғау құралдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
51
4.4 Электрқауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
52
4.5 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
53
5. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
54
5.1 Өндірістік қуаттың есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
54
5.2 Шикізатқа, материалға және энергия қорына жұмсалатын шығынды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
55
5.3 Жұмыскерлер санының есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
55
5.4 Жұмыскерлердің жұмыс уақытының жылдық қорын есептеу ... ... ... ...
59
5.5 Жұмыскерлердің жалақысын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
60
5.6 Амортизациялық салым көлемін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
62
5.7 Өнімнің өзіндік құнын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
5.8 Экономикалық эффективтілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
64
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
67
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
68
ҚОСЫМША
КІРІСПЕ
Қазіргі кезде әлемде өңдірілетін мұнайлар күкіртті және жоғары күкірттілерге жатады. Олардағы күкірт мөлшері 0,5‒ден 10% мас. дейін болады. Күкіртті органикалық қосылыстардың құрамы қиын және алуан түрлі. Газ - сұйық хроматографиясы, инфрақызыл ‒, ультракүлгін ‒, масс‒спектроскопия және басқа да қазіргі анализ әдістерінің арқасында 250‒ден астам күкіртті қосылыстар бөлінген.
Бұрын бензин және керосин фракцияларында жоғары мөлшерде меркаптандардың кездесуі сирек болатын. Бұл мұнайлардың құрамы мұнай шикізаттарының жалпы көлемінің бір үлестік пайызынан аспайтын, сондықтан олардың күкіртті мұнайдың сапасына әсері сезілмейтін, өндіру кезінде қиындықтар туындамайтын [13 - 14].
Соңғы онжылдықта меркаптанқұрамды мұнай шикізаттары жоғары сапалы жанар мен майларға қарапайым технология бойынша өндіріле алмайды, себебі меркаптандардың жоғары коррозиялық активтілігіне, фракциялық құрамның тұрақсыздығына, тасмалдау және сақтау кезіндегі төмен агрегативті тұрақтылығына байланысты. Меркаптан құрамды мұнай шикізаттарын өндіру үшін қайтадан мұнай өнімдерінің демеркаптанизациясы қолданылатын жаңа технология ойлап табу қажет болды.
Қазақстандағы өндірілетін мұнайдың 31% ғана аз күкіртті; қалғандары 69% күкіртті болып табылады [17].
Батыс Қазақстандағы жаңа кен орындардың көмірсутек шикізаттың жалпы мөлшеріндегі меркаптандар мен басқа агрессивті күкіртқұрамды қосылыстардың бар болуы өндіру, тасмалдау, сақтау және қайта өндеу кезінде біршама қиындықтар туғызады, сондықтан қазіргі кезде республикада мұнай мен мұнай өнімдерін күкіртсіздендіру өзекті мәселеге айналды.
Заманауи мұнай өңдеу зауыттары күкірттің басты өндірушілері болып табылады. Бұл ауыр мұнайларды өңдеумен және экологиялық талаптардың қатаңдауымен байланысты. Қазіргі экологиялық талаптарға сай мұнай өнімдердің және кететін газдардың құрамындағы күкірттің мөлшері небары төмен болу қажет.
Газды серпулердің құрамындағы күкіртті Клаус әдісімен өңдіріске іске қосу мұнай өңдеу зауыттарының рентабельдігін жоғарлатады. Себебі тауарлы өнім - күкірт алынады және табиғат қорғау органдарының айыппұл санкциялары жүргізілмейді.
Қарастырылып отырған дипломдық жобада күкіртті өңдірудің Клаус әдісі таңдалған себебі оның экономикалық және қаржылық тиімділігі елеулі: қондырғының шағын габариттері, жабдықтауға шығындардың салыстырмалы аз болуы, қондырғы техникалық қызмет көрсетуі бойынша қарапайым. Қазіргі таңда күкіртті Клаус әдісімен өңдіру небары тараған әдісі болып табылады.
Павлодар мұнайхимия зауыты (ПМХЗ) Қазақстанда орасан зор орын алады. Өңделетін мұнай шикізатының құрамында күкіртті қосылыстардың мөлшері өте үлкен, сондықтан ПМХЗ кәсіпорынның күкіртті алу тәжірибесі мол. Зауытта катализаторлардың тәжірибелік-өндірістік талдамасы жасалды, процесті оптимизациялау жүйесі қарастырылды, пештерді қайта жаңғырту жұмыстары жүргізілді. Дегенмен тәжірибенің аз зерттеудің салдарынан күкіртті алудың өндірістік технологияларды жетілдіруі артта қалды. Сондықтан жетілдіру мақсатында өндірістік тәжірибесін зерттеу өзекті мәселе болып табылады.
Қарастырылып отырған дипломдық жобаның мақсаты күкіртті алудың шикізат температурасын жоғарлатумен термиялық сатыдағы шығымын жоғарлату болып табылады. Термиялық сатыдағы конверсияның жоғарлауы қондырғының каталитикалық конверторлардағы жұмыс температураларын төмендетуге мүмкіншілік береді. Бұл қондырғының экономикалық тұрғыдан қарағанда тиімділігін жоғарлатады.
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ
1.1 Күкірт өндірісінің техника-экономикалық негіздеме
ЖШС Павлодар мұнайхимия зауыты (ПМХЗ) мұнай өнімдерімен Павлодар, Семей, Шығыс Қазақстан облыстарын және Қарағанды, Ақмола облыстарын, сонымен қатар Алтай өңірін қамтамасыз етуге жобаланған. Зауыт Павлодар қаласының Солтүстік өңдірістік аймағында, қаладан 10-12 км қашықтықта орналасқан. Зауыт жанында өндірістік кәсіпорын - ЖШС Нефтехим LTD компаниясы, энергетикалық кәсіпорын - Павлодар ЖЭО-3 орналасқан. ЖЭО зауытты электрэнергиясымен және су буымен, Солтүстік су қоймасы техникалық сумен қамтамасыз етеді. ЖШС ПМХЗ қаламен автокөлік жолдары, темір жолмен және трамвай жолдарымен байланысқан.
Павлодар облысындағы мұнайхимиялық зауыттың орналасуы оның аймақтағы экономикалық тиімді дамуына негізделеді. Экономикалық тиімділігін анықтайтын есптеулерді жүргізген кезде, орналасуына әсер ететін барлық факторлар қарастырылады, сонымен қатар өндірістің аймақтың экологиялық жағдайына әсер етуі еске алынады. Өндірісті орналастыру үшін барлық шығындар есепке алынады, соның ішіне өнімдерді өндіру және өнімдерді тұтынушыға жеткізу шығындары кіреді.
Күкіртті өндіру қондырғысының Павлодар облысында орналасуы келесі шарттарға негізделеді:
- ауыр мұнайлардың құрамындағы күкірт мөлшерінің жоғары болуына және мұнай өнімдері мен газды серпулердің құрамындағы күкірт мөлшерін реттейтін экологиялық міндеттердің қатаңдалу;
- отын сапасына қойылатын талаптардың жоғарлау, аймақтағы және Республикадағы автопарктердің өсуі, ауылшаруашылығының дамуы;
- күкіртсутекті газды мұржада жандыруға болмайтындығына, соның нәтижесінде атмосфераға күкіртсутекті газды және күкірт оксидтерін шығаруға шектеулердің болуы.
Күкіртті өндіру қондырғысын іске қосу келесідей мүмкіндіктерді туғызады:
- өндірістің экологиялық және экономикалық көрсеткіштерін жақсарту;
- жоғары сапалы отындарды алу;
- тұтынушылық құндылыққа және тұрақты сұранысқа ие болатын тауарлы күкіртті алу. Күкірт құрамды газдардан күкіртті Клаус әдісімен өндіру қондырғысын іске қосу мұнай өндеу зауытының рентабельдігін тауарлы күкіртті шығарумен, табиғат қорғау органдарының айыптық санкциялардан босату арқылы жоғарлатады[1].
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу
Мұнай өндеу зауыттарынан алынатын өнімдердің сапасына қойылатын талаптар әрдайым өсіп отырады. Соның ішінде мұнай өнімі құрамындағы күкірт органикалық қосылыстардың мен күкіртсутектің мөлшеріне қатаң бақылау жүргізіледі. Себебі бұл қосылыстар қондырғылардың коррозиясына және механизмдердің істен шығуына әкеледі. Құрамында күкіртті қосылыстардың минималды мөлшері болатын бензин, реактивті отын мен дизель отынын, майларды алу үшін заманауи зауыттарында негізінен гидротазартуды жүргізеді, бұның нәтижесінде мұнайдағы күкіртті қосылыстар күкіртсутекке ауысады. Күкіртсутектің анағұрлым мөлшері мұнай өндеудің болашағы мол процестерінің бірінде - каталитикалық крекинг және гидрокрекингтің көмірсутек газдарында болады. Аталған процестерден алынатын көмірсутек газдары мұнайхимиялық синтездің шикізаты (пластикалық массалар, каучук, синтетикалық талшық алу) ретінде қолданылады және әр түрлі әдістермен тазартылады. Сонда күкіртсутектің үлкен мөлшерлері түзіледі[3].
Күкірсутек газы негізінен күкірт және күкіртті ангидридтерін, күкірт қышқылы мен элементарлы күкірт алуда қолданылады. Бұның нәтижесінде мұнай өндеу зауыттары, әдетте күкірсутектен күкіртті алу қондырғыларымен қамтамасыздандырылған. Өндірістік тұтынушылар күкіртқышқылы, қағаз, резеңке, сіріңке және тағы басқа өндірістері болады. Сонымен қатар күкіртті ауылшаруашылығының зиянкестерімен күресінде кең қолданады.
Күкіртті кеңдерді өңдеу нәтижесінде алынатын күкірттің құрамында 0,5% дейін онда ерімейтін бейорганикалық тұздар, қышқылдар мен ылғал болады. Осындай қоспалардан қосымша тазартуды енгізу арқылы айырылуға болады. Органикалық заттардың қоспаларынан, мышьяктан, күкіртте жартылай еритін селеннен тазарту қиынға түседі. Күкірттің құрамындағы ең зиянды қоспалар - майлар, битумдер және мышьяк - күкіртті өндеу процестеріне, сонымен қатар одан алынатын өнімдер сапасына кері әсерін тигізеді.
Тазарту әдістері құрғақ және ылғалды болып екіге бөлінеді. Құрғақ әдістерге молекулярлы елеуішті қолдану түрлері жатады. Молекулярлы елеуіштер күкіртсутек мөлшерлері аз болатын газдарды тазартуға қолданылады.
Күкіртсутек газдарды тазартудың құрғақ әдістердің ішінен кең тараған түрі - белсендірілген көмірмен тазарту. Жақсы белсендірілген көмір 1м3 (400 кг) көлемінде 400-500 кг күкіртті адсорбциялайды. Мұндай мақсатта ZnCl2 - мен белсендірілген көмір қолданған тиіс.
Н2S-тің белсендірілген көмірмен тотықтыруды бөлме температурасында және жоғары температураларда орындауға болады. 120 - 170 температурада күкірт сұйық түрде және бір бөлігі бу түрінде түзіледі. Қалыпты температурада күкірт катализатор қабатында қатты түрде бөлініп, кейін оны еріткіштің көмегімен экстрагирлеу әдісін қолдана отырып шығарады. Еріткіш ретінде әдетте күкіртті аммоний қолданылады.
Н2S-тің белсендірілген көмірде тотықтыруды SO2 газбен келесі реакция бойынша орындауға болады.
2H2S+SO2 = 2H2O + 3S
(1.1)
Коксті газ 3 - 4 % ауамен және аммиактың кішкентай мөлшерінің қоспасымен (1 көлеміне 0,3 г ) (сурет 1.1) белсендірілген көмір бар сүзгі 1 арқылы өтеді. Мұнда күкіртсутек күкіртке дейін тотығады. Сүзгідегі көмір күкіртпен қаныққан кезде, газ ағыны сүзгіге 2 жіберіледі. Бұл уақытта сүзгінің 1 көмір қабаты (NH4)2S ерітіндісімен өнделеді. Ерітінді көмірде түзілген күкіртті ерітіп, көпкүкіртті аммонийдің түзілуіне әкеледі. Сүзгі біртіндеп ерітінділермен шайылады: біріншіден 3а бактың ерітіндісімен, содан кейін 3b, 3c бактардың ерітінділермен, ақырында 3d бак ерітіндісімен өңделеді.
1, 2 - сүзгілер; 3 - бактар; 4 - ыдыс; 5 - қайнатқыш ; 6 - центрефуга; 7 конденсатор; 8 - бак; 9 және 10 - сорғылар.
Сурет 1.1 - Газды белсендірілген көмірмен тазартудың сызбасы
Сүзгіні 1 шайғаннан кейін буландырады, түзілген булар конденсаторға 7 жіберіледі. Конденсат таза (NH4)2S арналған бак 8 ағады. Бактан 8 ол қажет жағдайларда сорғымен 9 бак 3d бағытталады. Көпкүкіртті аммониймен байытылған ерітінді бактан 3a сорғымен 10 ыдысқа 4 ауыстылылады, бұдан кейін қайнатқышқа 5 беріледі. Қайнатқышта көпкүкіртті аммоний ыдырайды: NH3 және H2S буға айналып, күкірт тұнады. Күкіртті аммоний булары конденсаторға 7 туседі және конденсацияланады. Қайнатқыштағы 5 ерітіндіден түзілген күкірт ерітіндінің қалған бөлігімен араласып күкіртті қоспаны құрайды. Бұл күкіртті қоспа центрефугаға 6 түседі, мұнда күкірт аналық ерітіндіден бөлініп шығарылады. Күкірт ылғалдылығы 1- 2% болатын ұнтақ түрінде алынады. Күкіртті кесек түрінде алыну үшін полисульфид ерітіндісінің қайнатуын 2,5 - 3 атм қысымда және күкірттің балқу температурасынан жоғары температураларда орындайды. Бұл жағдайда қайнатқыштан түзілген күкірт балқыған күйде тұнады және жинағышқа ағады. Аналық ерітінді конденсаторға 7 түседі. Мұнда ол қайнатқыштан 5 және сүзгіден келетін күкіртті аммоний буларына абсорбционды сұйықтық ретінде қолданылады. Конденсатордан 7 күкіртті аммоний өндіріске қайта жіберіледі. Сүзгілерде орналасқан белсендірілген көмір күкіртсутекті тотықтырудың катализаторы ретінде қолданылады және тотықтырудан түзілген күкірт үшін адсорбент ролін атқарады. Күкіртті аммонийдің қаныққан ерітіндісінің 1 литр құрамында 200-300 г күкірт болады. Бұндай әдіс бойынша алынған күкірт жеткілікті түрде таза өнім ретінде саналады (99% күкірт). Әдістің кемшіліктеріне: активтірілген көмірдің оны регенерациялау кездегі үлкен жоғалулары (5 - 15%), және қондырғының үлкен аумақты қамтуы жатады[2].
Газдардың құрамында қышқыл компоненттері көп болған жағдайда ылғалды тазарту тәсілдері қолданылады. Бұндай әдістерде абсорбция принциптері қолданылады. Бұл принцип аса жоғары болмайтын температураларда күкіртсутек абсорбентпен сіңіріліп, тұрақсыз химиялық қосылыс түзілуіне негізделген. Кейін температураның жоғарылуымен бұл химиялық қосылыс ериді. Соның нәтижесінде абсорбент регенерацияланады. Еріткіштің регенерация процесі десорбция деп аталынады. Абсорбент ретінде моноэтаноламиннің сулы ерітіндісі қолданылады. Ерітіндідегі моноэтаноламиннің құрамы көлемнің 15%-нан аспайды, себебі одан жоғары концентрленген ерітінділерді қышқыл газдармен қанықтыру кезде металдардың коррозия жылдамдығы арта түседі.
Алюминий оксиді мен бокситтерден басқа катализатор ретінде титан диоксиді қолданылады. Клаус процесі кезінде күкірттің үш модификациясы алынады: . Сұйық күкірт негізінен S8 түрінде келеді. Күкірттің түзілуі бірінші реакторда басталады. Екінші саты реакция катализатор- алюминий оксиді үстінде жүреді. Қондырғының сызбасы суретте 2 берілген. Ыстық газдар пеш-реактордан 1 қазан-утилизаторға 3 жіберіледі. Мұнда газдар 450°С температураға дейін салқындатылады, бұл күкірттің газды фазада болуын қамтамасыз етеді (күкірт буларының конденсациялау температурасы 300°С). Содан кейін газды одан әрі салқындату мақсатында жылуалмастырғышқа 4 (340°С температурадан кем емес) жібереді және содан кейін газ қоспасы катализатор қабаты бар реакторға 5 түседі. Күкіртсутектің мен күкірттің қос тотығының әсерлесуіне төмендетілген температуралар қолайлы, яғни реакция экзотермиялық. Сондықтан процестің каталитикалық бөлімі екі сатыға (реакторлар 5, 8) бөлінген. Реакторға 5 кіре берістегі температура шамамен 340ºС құрайды, ал реактор 8 алдындағы температура 265°С тең. Әрбір реактордағы температураның жоғарлауы 40°С құрайды, газдың катализаторға берілудің көлемдік жылдамдығы - 850 сағ-1.
Ыстық газдар реактордан 5 кейін сулы экономайзерден 6 және саптамасы бар скруббер 7 арқылы өтеді. Газдар әрі қарай салқындатылып, конденсацияланған күкірттен ажыратылады. Күкірт скруббердің төменгі бөлімінен балқыма түрінде күкірт жинағышқа 10 ағып түседі. Скрубберден 7 шыққан газдар қайтадан жылуалмастырғышта 4 жылытылады, дәл сондай жолмен реакторға 8 және скрубберге 9 жіберіледі, бұдан сұйық күкірт жинағышқа 10 ағып түседі. Скрубберлердің екеуін де балқыған күкіртпен суартады. Бастапқы газдың құрамындағы күкіртсутектің мөлшері 75 пен 90 пайыз шамаларында жатады, қалғаны көміртегінің қос тотығы мен көмірсутек іздері. Қышқыл газдағы көмірсутектің болуы ауа шығынының жоғарлауына әкеледі. Күкіртті бөліп шығару шамамен 92 - 95 пайызды қамтиды. Алынатын күкірт жоғары тазалылық дәрежесіне ие. Күкірттің көп бөлігін күкірт қышқылын өндіру мақсатында қолданады. Себебі күкірттің орнына күкіртсутекті қолдану үлкен қаржылық шығындарға әкеледі.
1 - пеш - реактор; 2 - ауаүрлегіш; 3 - қазан-утилизатор; 4 - қышқыл газды жылытқыш; 5, 8 - катализаторы бар реакторлар; 6 - экономайзер; 7,9 - скрубберлер; 10 - күкірт жинағыш; 11 - тауарлы күкіртке арналған қойма.
Сурет 1.2 - Күкірт өндіру сызбасы (Клаус процесі)
Клаус типті қондырғыларында сұйық күкіртті алады. Қуаттылығы кіші болатын жеке қондырғыларында күкіртті түйіршік түрінде алады (түйіршік өлшемдері 2,5-5мм болады). Өнімнің құрамындағы күкірттің мөлшері 99,9%.
ЖШС ПМХЗ-дағы қуаттылығы 20 мың тонна жылына болатын күкірт өндірісінің іске қосу кешені Мемлекеттік қабылдау комиссиясымен эксплуатацияға 1979 жылдың 29 маусымда қабылданған. Қарсаныңда бірінші өнім - газды техникалық күкірт алынды.
Құрылыс-монтаж жұмыстары күкіртті өндіру қондырғысында 1976 жылдың наурыз айында басталды. Кешеннің құрылысы норма бойынша 9 айдың орнына 39 ай жүргізілді. Кешен эксплуатацияға жақсы деген бағамен қабылданды.
Күкіртті өндіру қондырғысы екі блоктан тұрады: моноэтаноламинді регенерациялау блогы және күкіртті алу блогы. 1978 жылы бірінші кезек құрамында моноэтаноламин блогының бірінші кезегі енгізілді. Оның екінші кезегін эксплуатацияға кейін 1983 жылы іске қосу кешенінің комплексімен КТ-1 қатар енгізді.
1979 жылы өздігінен іске қосу кешені комплексімен эксплутацияға күкірт өндіріс қондырғысының бірінші кезегі іске қосылды. Оның екінші кезегі баяу кокстеудің іске қосу кешені комплексі құрамында 1986 жылы енгізілді.
Күкірт өндіріу қондырғысының қолданылуы зауыттың басқа қондырғылардың өнімдерінің сапасының жоғарлауымен тікелей байланыста болады. Мұнай зауытқа күкірт қоспаларың аз мөлшерлерінде (0,5% дейін) келеді, бірақ мұнай өнімі міндетті түрде тазартылуы тиіс. Осындай қондырғы болмаған жағдайда өндірілетін мотор отыны тазартылмаған күйде өтіп, күкірт пайдаланған газ құрамында оның қос тотығы күйінде бізді қоршап отырған ауаға шығарылып отырар еді. Атмосфераның осындай ластануының салдары өте қауіпті болар еді.
ЛК-6У кешеннен және басқа да қондырғыларынан моноэтаноламин ерітінді блогына күкірт сутекпен қаныққан моноэтаноламин ерітіндісі түседі. Оның регенирациялаудан кейін күкіртсутек газы түзіледі, ол өз кезегінде күкірт өндірісінің шикізаты ретінде қолданылады. Күкіртті алу процесі екі сатыге бөлінеді: термиялық және каталитикалық. Алынатын сұйық күкірт күкіртжолымен жерасты қоймаға түседі, осында ол жылытылған күйде 130оС температурада болады, кейін оны сорғылар көмегімен ашық алаңға ағызып алады. Осында ол салқындатылып, қара қоңыр түстен ашық сары түске дейін өзгереді.
Элементарлы күкірт медицинада, ауылшаруашылығында, химиялық және металлургиялық өндірісінде қолданыс тапты. Сіріңке, күкірт қышқылы, резеңке - бұл оның кейбір қолданыстары. Күкірттің негізгі тұтынушылары химиялық және металлургиялық өндірістер болып табылады. Олар Қазақстанда және шетелдерде орналасқан, шетелдерге күкірт теміржол вагондарында тасымалданады.
Күкірт өндірісі кешеннің жоба-сметалық іс-қағаздары зауыттың бас жобалаушымен - Грозгипронефтехим институтымен - және басқа жобалаушы институттармен бірге құрастырылды. Осылайша, моноэтаноламин ерітінді блогы бар болатын қондырғының жобасын Мәскеу қаласының институты Гипрогазоочистка, ал антикоррозиялық қорғау қондырғысын - басқа Мәскеу институты Проект химзащита құрастырды. Түтін шығатын мұржасының қондырғысының жобасын Новокузнецк ВНИИ Теплопроект жасады.
Күкірт өндіру кешені технологиялық құрылғы, электрожабдықтау жүйелерімен, темір кіріс жолдарымен және автокөлік жолдарымен, күкірт қоймасымен, 50 орынды асханамен, арнаулы жұмыс киімді жуатын орны бар тұрмыстық блокпен №6 қамтамасыздандырылған.
Күкірт өндіру қондырғысын эксплуатациялаудың өзіндік қиындықтары болады. Күкірт алынатын орта өте агрессивті. Процестер жүретін қондырғылар мен құбырлар жылдам коррозияға ұшырап, істен шығады. Мұнда барлық құрылғы түйіндердің мен механизмдерің жөндеу жұмыстарын жүргізуін белгіленген уақытта мен жоғары сапалы жүруін реттеу қажет. Сондықтан да зауыттағы толық жөндеу жұмыстары жыл бойы орындалып отырғанын айтуға болады.
1.2.1 Күкіртсізденудің физика-химиялық негіздері
Күкіртті мұнайларды өндеу кезінде алынатын газдардың құрамында әрқашанда күкіртсутек пен басқа да күкірт құрамды қосылыстар болады. Ең көп мөлшерде күкіртсутек ауыр шикізатты (мазут, вакуумды дистиляттар, гудрон) өңдеу қондырғылардың газдарында кездеседі. Белсенді күкірт құрамды қосылыстардың болуы қондырғылардың құрал-жабдықтарына кері әсерін тигізеді, аппараттардың және құбырлардың интенсивті коррозиясын тудырады. Сондықтан да тауарлы сұйытылған көмірсутек фракцияларына бөлу үшін газфракционирлеуге кететін коміртсутек газдарын алдын ала тазалауға жібереді. Тазалаудың ылғалды әдістері қолданылады[28].
Бұндай әдістерде абсорбция принциптері қолданылады. Бұл принцип аса жоғары болмайтын температураларда жүреді. Күкіртсутектің абсорбентпен сіңіріліп, тұрақсыз химиялық қосылыс түзілуіне негізделген. Кейін температураның жоғарылуымен бұл химиялық қосылыс ериді. Сонымен абсорбент регенерацияланады. Еріткіш регенерация процесі десорбция деп аталынады.
Абсорбент ретінде моноэтаноламиннің сулы ерітіндісі қолданылады. Ерітіндідегі моноэтаноламиннің құрамы көлемнің 15%-нан аспайды, себебі одан жоғары концентрленген ерітінділерді қышқыл газдармен қанықтыру кезінде металдардың коррозия жылдамдығы арта түседі.
Күкіртсутектің моноэтаноламинмен әрекеттесу процесі сульфидтер мен дисульфидтер түзілуімен жүреді және келесі реакциялармен сипатталады:
2CH2NH2CH2OH+H2S=(CH2NH3CH2OH)xS+Q
(1.2)
(CH2NH3CH2OH)xS+H2S=(CH2NH3CH3OH)HS +Q
(1.3)
Күкіртсутектің моноэтаноламин ерітіндімен сіңірілуі 25-40[о]С температурада мен жылудың бөлінуімен өтеді.
Температураны 106-130[о] С дейін көтерген кезде, түзілген сульфидтер газтекті күкіртсутекке дейін ыдырап (десорбция), ал моноэтаноламин қайта циклге оралады
2(CH2NH3CH2OH)HS (CH2NH3CH2OH)2S+H2S
(1.4)
t◦
(CH2NH3CH3OH)2S 2CH2NH2CH2OH+H2S (1.5)
Процестің кемшілігі оттектің қатысуында қиын регенерацияланатын қосылыстың түзілуі (аминнің тиосульфаты) болып табылады. Ол өз кезегінде газдың тазалау сапасын төмендетеді. Оттегі жүйеге тазартылған газбен, жаңа моноэтаноламин ерітіндісімен немесе циркуляцияланатын ерітіндідегі ауаның ыдырауымен келуі мүмкін
2CH2NH2CH2OH+2H2S+2O2 (CH2NH3CH2OH)S2O3+H2O (1.6)
Ерітіндідегі қиын регенерацияланатын қосылыстардың түзілуін, полимеризациялау процесі мен моноэтаноламинді ыдырау процесін болдырмау үшін, регенерацияланатын ерітіндінің бір бөлігін сілті қатысында және 100-130[о]С температурада терең тазартуға жіберу қажет.
(CH2NH3CH3OH)S2O3+2NaOH=Na2S2O3+2(C H2NH2CH2OH)+2H2O (1.7)
Регенрациялаудан кейін алынатын күкіртсутек күкіртті алу блогына жіберіледі. Элементарлы күкіртті алу ауадағы оттегінің күкіртсутекпен термокаталитикалық әсерлесуіне негізделген (Клаус әдісі). Процесс екі сатымен жүреді: термиялық және каталитикалық[32].
Термиялық сатыда күкіртсутекті стехиометриялық мөлшердегі оттегімен жоғары температурада жандырады. Жандыру бөліміне келетін ауаның мөлшері дәлме-дәл өлшенуі тиіс, себебі ол келесі екінші кезектегі міндетті күкіртдиоксидінің мен күкірсутектің қатынасына тікелей байланысты болады. Күкіртсутек газдың жану температурасы 1000 - 1300оС дейін жетеді және күкіртсутек концентрациясына тәуелді болады (қышқыл газдағы күкіртсутектің концентрациясы азайған сайын реакционды пештегі температурасы да төмендейді). Күкіртсутектен элементарлы күкірттің өндірісі күкіртсутекті ауадағы оттегімен анықталған қатынаста жандыру процесіне негізделеді.
2H2S+O2=2H2O+S2 (1.8)
2H2S+O2=2H2O+S2+Q (1.9)
C2H33,5O2=2CO2+3H2O+Q (1.10)
H2S+CO2=COS+H2O (1.11)
Күкіртсутектің қазан-утилизатордағы жандырудан кейін, оның 60% күкіртке дейін, 12% күкірт диоксидіне дейін, ал қалған бөлігі жандырылмаған күйде қалады. Реакция нәтижесінде түзілетін жылу су буын алуда қолданылады
Күкірт алудың каталитикалық сатысы 220 - 300оС температурада, катализатор ролін активті алюминий тотығы немесе титан тотығы атқарады. Катализатор үстінде күкіртсутек пен диоксид арасындағы реакциясы жүріп, элементарлы күкірт алынады.
2H2S+SO2=36S6+2H2O+Q (1.12)
2H2S+SO2=38S8+2H2O+Q (1.13)
Реакция экзотермиялық, сондықтан температураның төмендеуі күкірттің шығымын жоғарлатады.
Процесстің каталитикалық бөлімі екі сатыға бөлінген. Реакционды газдардағы күкірт мөлшерінің төмендеуі салдарынан, каталитикалық бөлімінің екінші сатыі бірінші сатыдегі температураға қарағанда төмен мәнінде жүреді.
Күкіртсутектің күкіртке дейінгі конверсия дәрежесі 94 - 97% дейін жетуі мүмкін. Шеткі газдардағы күкіртсутек пен күкірт бөлшектері күкірттің диоксидіне дейін жануы тиіс, өйткені санитарлы нормалар бойынша күкірсутекті шығаруға тыйым салынған. Шеткі газдардың толық жануы толық жандыру пештерінде орындалады. Қайта жандыру пештерінде өтетін реакциялар:
2H2S+3O2=2H2O+2SO2 (1.14)
S+O2=SO2 (1.15)
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі
Күкіртсутек газ: моноэтаноламин концентрациясы 10 - 15%, күкіртсутек құрамы 21,2 гл аспау қажет, көмірсутек құрамы 1,5 мгл аспау қажет, тиосульфаттар мөлшері 10 гл аспауы қажет.
I саты жылытқыш-оттығының технологиялық газы: күкіртсутек құрамы 7,2% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 3,6% көл. аспауы қажет.
II саты жылытқыш-оттығының технологиялық газы: күкіртсутек құрамы 7,2% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 3,6% көл. аспауы қажет.
I саты конверторынан кейінгі технологиялық газ: күкіртсутек құрамы 3,6% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 1,8% көл. аспауы қажет.
II саты конвенторынан кейінгі технологиялық газ: күкіртсутек құрамы 1,6% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 0,8% көл. аспауы қажет.
Қайта жандыру пештерінің шығаберісіндегі түтін газдардың үлестері 1,5% көл. аспауы қажет.
Қазандық су: тұздардың құрамы 1500 мкгкг аспау керек.
Қаныққан су буы: тұздар құрамы 500 мкгкг. аспау керек, рН мәні 6 - 9 pH құрайды.
Қоректендіру су: Шифр бойынша мөлдірлігі 40 см кем түспейді, жалпы кермектігі 20 эквкг аспайды, темір қосылыстардың құрамы 100 мкгкг. аспайды, ерітілген оттегі құрамы 100 мкгкг. аспайды, рН мәні 8,5 рН кем түспейді[29].
Күкіртті газ (күкірт диоксиді) - түссіз, өзіндік өткір иісі бар, химиялық өте активті, сумен әрекеттескен кезде қайта күкіртті газды бөле еритін, тұрақсыз күкірт қышқылын түзетін газ. Күкіртті газ өте қиын тотығады, тек жеткілікті жоғары температураларда (шамамен 450оС) және катализаторлар қатысында.
Күкірттің қалыпты жағдайлардағы тығыздығы 2070 кгм3, балқу температурасы 112,8оС, температура 50оС болған кезде күкірт түссізденеді. Балқыған күкірт сары жеңіл қозғалмалы сұйықтық, оны 160оС температурадан жоғары қыздырған кезде тұтқыр қара-қоңыр массаға айналады. 190оС температурадағы күкірттің тұтқырлығы 160оС температурадағы тұтқырлығынан шамамен 9000 есе үлкен болады. Кейін тұтқырлықтың мәні кеми бастайды. Температура 300оС жеткеннен бастап күкірт балқымасының түсі қара-қоңыр бола отырып, қайта жеңіл қозғалмалы сұйыққа айналады. Жылыту кезіндегі күкірт қасиеттерінің өзгеруі оның ішкі құрылысына байланысты болады. Температура 160оС жоғарылай бастаған кезде күкірт атомдары өте үлкен тізбектерді (атомдар саны миллионға жуық) түзіп, оның физикалық қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі. Күкірттің қайнау температурасы 444,7оС.
Үйкелеу кезінде күкірт күшті теріс зарядты қабылдайды және қоршаған ортада электр өрісін тудырады.
1.2.3 Құрал-жабдықтардың сипаттамасы
I және II саты конверторлары күкіртсутектің катализатор қабаты арқылы өткен кезде күкіртке айналуы үшін қажет. Конвертор тегіс түпті және дөңес қақпақты цилиндр тәріздес вертикалды аппарат болып табылады. Аппаратта катализатор қабатынан тұратын саптама бар. Катализатор - 1300 мм биіктік активті алюминий тотығынан және ұсақталған отқа берік екі қабаттан (әрқайсысының биіктігі 100 мм) тұрады. Технологиялық сызбанұсқада 8 және 13 деп белгіленеді. Техникалық мінездемесі:Р =0,5кгсм2, d =4500мм, Т =225-350оС, Н =6650мм, катализатор қабаты - 1300мм, катализатордың көлемі - 18м3.
Күкіртсутек газды жылытатын жылуалмастырғышы 600 ТКГ-1-16-Б6 типті болып келеді және технологиялық сызба нұсқада 4 белгіленеді. Жылуалмастырғыштың негізгі жарамсыздығы - оның герметизациясының жойылуы. Бұл жылуалмастырғыш сөндіріліп тұрған жағдайда ажыратқыш қосылыстарды(фланец, тығын) тығыздаумен жойылады. Герметикалық жағдайының бұзылуы туралы әрдайым жетекшіні (аға операторын, қондырғы бастығын) хабарландыру қажет. Эксплуатациялау уақытына байланысты жылуберу коэффиценті төмендейді және ағындар арасындағы қажетті жылуалмасуы жүрмейді. Бұның негізгі себебі сулы тоңазытқыштардағы механикалық қоспалардың түзілуі (құбырдың бетін қақ басады) болып табылады.Әсіресе тұздардың қабаттануы салқындатын судың температурасы 50°С және жоғары болған жағдайда жүреді.
Күкірттің жерасты қоймасы - сызбадағы орны 18. Техникалық сипаттамасы: жылуалмасу беті - 100м2 болатын жыланшамен жабдықталған, қойма өлшемдері: ұзындығы = 8000 мм, ені = 5000мм,тереңдігі =3000мм,көлемі =120м3, Т=140оС.
Сұйық күкірт үшін сорғы АХПО4554-А-Щ-К типті болып келеді. Сызбада 16 ретінде белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: қуаттылығы 23-60 м3сағ, арын - 54м, электр қозғалтқыш ВАО-72-2, U = 380В, N = 30кВт, n = 3000айнмин. Орындалуы - жабық, үрлемелі.
Қазан-утилизатор Г-105300БЦ типті. Сызбада 6. Техникалық сипаттамасы: буөнімділігі 10тсағ, қаныққан бу қысымы - 5кгссм2, қаныққан бу температурасы - 151°С, қоректенгіш судың температурасы - 95°С, ауаның шығыны - 7200нм3сағ, күкіртсутек шығыны - 2800нм3сағ, L =21500мм, d =1226мм.
Конденсатор-генератор Г-420. Күкіртсутек газды ауамен анықталған қатынастағы мөлшерде жандыру үшін қажет, бұнда бөлінетін жылу су буын алуда қолданылады. Конденсатор-генератор горизонталды цилиндрлі аппарат, жандыру камерасынан және құбырлы жылуалмастырғыштан тұрады. Жандыру камерасының артыңғы бөлігінде жұмыс және кезекші жандырғыштар орналасқан. Аппарат қопарылыс клапандармен қамтамасыздандырылған, бұл қысымның күрт өзгеруі салдарынан қақпанның қопарылысын болдырмау үшін қажет. Қысымның күрт өзгеруі форсункалардың бұрыс жандыру, жану тәртіптің бұзылуы, кәдеге жаратушы-қазандық құбырлардың бұзылуы салдарынан пайда болуы мүмкін. Сұйық күкіртті бөлу үшін конденсатор-генератордың астыңғы жағында штуцерлер орналасқан. Штуцерлерге фланец көмегімен күкірт құбырлары жалғанады. Конденсатор-генератор қондырғының ең жауапкершілігі жоғары болатын түйін болып табылады, себебі жоғары температуралар жағдайында жұмыс істейді. Сондықтан технологиялық сызбаларда екі аппарат қарастырылады - біріншісі жұмыс, ал екіншісі сақтық аппараттар болады. Температуралық тәртіптің дұрыс сақталмауын салдарынан конденсатор-генератор істен шығуы мүмкін. Тәжірибе көрсеткендей конденсатор-генератор тозуының тағы бір себебі − күкірсутек газды жандыру оттығының істен шығуы болып табылады. Сызба нұсқадағы аппараттың белгіленуі 14. Техникалық сипаттамасы: бу өнімділігі 1,03тсағ, қаныққан бу қысымы 5кгссм2, қаныққан бу температурасы 151оС, қоректенгіш судың температурасы 95оС, газ шығыны 10360нм3сағ, түтінжандырғыш түтіктер саны = 1048 дана, L= 12000мм, d =2400мм.
Күкіртұстағыштың технологиялық сызба нұсқадағы орналасуы 15. Технологиялық сипаттамасы: керамикалық сақиналар типті саптамалар бар жылытқыш жыланшамен қапталған вертикалды аппарат. Сақиналар 25х25 және 50х50 биіктігі 100мм. Саптама көлемі 19,5м3. аппараттағы температура 130 - 150оС, Н =4820мм. Жыланшадағы температура 150-160оС, Рап = до 0,3кгсм2.
I және II саты жылытқыш-оттығы. Сызбада 7, 11 деп белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: күкіртсутек газды жандыру оттығынан және араластыру камерадан тұрады, Dішкі =640мм, кірістегі газдың температурасы 155оС, шығыстағы газдың температурасы 245-270оС, L=4200мм, Dсыртқы =1220мм.
Толық жандыру пеші сызбада ЖП-1. Техникалық сипаттамасы: инжекторлы типті оттығы бар горизонталды аппарат, Dішкі =1296мм, шығыстағы температура 550-660оС, L = 6642мм, Dсыртқы =2270мм.
Отындық газды жылытқышы 273 ТКГ-1-16-М1 типті, сызбада 3 белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: құбыр кеңістіктегі температурасы 200оС, L = 2135мм, Dсыртқы =273мм.
Қоректенгіш судың жинағышы сызбада 10 ретінде белгіленеді. Техникалық сипаттамалар: D = 2400мм, 6200мм, температура 20-120[о]С, атмосфералық қысым, V =25м[3].
Қоректенгіш суға арналған сорғы ЦВ-5105 типті, сызба нұсқада 12 ретінде белгіленеді. Шойын материалынан жасалған. Техникалық сипаттамасы: өнімділігі - 18м3сағ, арын 105м, электрқозғалтқыш ВАО-72-2У2, кернеу 380Вт, N=22кВт, n=2940айнмин, орындалуы - жабық, үрлемелі.
Күкірт қақпағы сызба нұсқадағы белгіленуі 20. Техникалық сипаттамасы: D = 325мм, Н = 1910мм, Т - 160[о]С.
Отындық газ сепараторы технологиялық сызбада 1 деп белгіленеді, техникалық сипаттамасы: V=6,3м[3], D = 1400мм, Н = 5470мм, Т - 40[о]С, Р =6кгсм[2].
Құбырлар қондырғының негізгі бөлімдері болып табылады, олардың жұмыс күйлеріне байланысты барлық қондырғының қабілеттілігі анықталады. Құбырлардың негізгі жарамсыздықтарына өтімділіктің төмендеуі, герметикалықтың бұзылуы жатады. Осының салдарынан құбырлар металдарының біркелкілігі бұзылады, фланецті қосылғыштарында бос кеңістіктің пайда болады. Құбыр металдарының бүлінуі есептеулерден алынған жұмыс температуралар мен қысымның өзгеруінен, температуралардың күрт өзгеруінен, құбыр қабырғаларының коррозионды немесе эррозионды тозуынан, құбырлар жасалған металдар сапасының төмен болуынан, құбырларды жібітуінен болуы мүмкін. Сонымен қатар құбырлардың бүлінуі буларды бірден тез қосу салдарынан болуы мүмкін. Бұл жағдайларда гидравликалық соққылар пайда болады. Осындай себебі болдырмау үшін, буларды берер алдында дренажды тиектерді сол буөткізгіштің астынғы жағында ашады және буды баяу жібереді. Буөткізгіштің баяу жылытылуы үшін оларда конденсатсыз будың толтырылуы деңгейіне байланысты дренажды жабады.
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары
Процестің термодинамикалық есептеулердің нәтижелері бойынша, шикізаттың бастапқы температурасын жоғарлатқан кезде күкірттің термиялық сатыдағы шығымы жоғарылайды. Сондықтан қарастырылып отырған дипломдық жобада бастапқы шикізатты қажетті температураға дейін жеткізу мақсатында жылуалмастырғышты ауыстыру қарастырылған. Бұл күкірттің жалпы шығымын 94,5% дейін жеткізеді, ал ауаның артық мөлшерінің коэффицентін α = 0,85 дейін төмендеткен кезде қондырғы бойынша күкірттің термодинамикалық шығымы 98,7% жетуі мүмкін. Жылуалмастырғыштағы жылыту аймағын ұлғайту арқылы көзделген мақсаттарға жетуге болады. Сонымен қатар, жылыту аймағын ұлғайтқан кезде газдардың өту уақыты да жоғарылайды, яғни бұрын 1,4 - 1,8 с болса, енді бұл уақыт 2,8 - 3,6с тең. Бұл қондырғының термиялық сатыдағы күкіртті түзу реакциялардың термиялық тәжірибелік нәтижелерге әкеледі. Термиялық сатыдағы конверсияның жоғарлауы қондырғының каталитикалық конверторлардағы жұмыс температураларын төмендетуге мүмкіншілік береді.
Процестің каталитикалық сатысы. Рецикл.
Процестің бірінші (термиялық) сатысының мақсаты күкіртсутекті тотықтырудың жалпы жылуды (90 - 95%) өткізу және элементарлы күкірттің қомақты үлесін (60 - 70%) алу болса, келесі (каталитикалық) сатысының мақсаты газды фазаны небары төмен температураларда термодинамикалық тепе-теңдікке келтіру болып табылады. Осы күйде күкірттің үлесі барынша төмен болады, оның үлесі экономикалық және экологиялық мақсаттарға қол жеткізеді. Қарастырылып отырған жобада Клаус - процес әдісі бойынша күкіртсутек газдан күкіртті бөліп алу процесі қолданылып отыр. Каталитикалық әрекеттесу 190ºС температурада өтеді. Күкірт буларының шық нүктесі конвертор кіре берістегі реакционды газдарды конвертордан шығатын рециклмен араластыру арқылы төмендетіледі. Конвертордан шығатын технологиялық газ ағынының температурасы 230ºС құрайды, ал қондырғы бойынша күкіртті шығару дәрежесі 98,5% жетеді.
Процестің каталитикалық сатысы. Катализатордың регенерациясы.
Клаус реакциясының катализаторлар дезактивациясы бірнеше себептердің салдарынан туындайды: меншікті бетінің кішіреюінен және катализатордың кеуектіліктің төмендеуінен, фазалық құрамының өзгеруінен, көміртектендіруден, күкірттің минералды тұздардың қабаттануынан, сульфатациялаудан.
Сульфатация дәрежесі температураға және күкіртсутектің, күкірттің ди-, үшоксидтердің, оксидтердің концентрациясына тәуелді. Катализатордың сульфатациясы күкірторганикалық қосылыстардың күкіртке дейінгі конверсияға ететін тоқтағыш әсері ең үлкен. Бұрын катализаторлардың регенерациясын 600⁰С және одан да жоғары температураларда көміртекті қалдықтарды жағу арқылы өткізді. Бұның әсерінен катализатордың келіңсіз өзгерістерге ұшырайтыны анықталған. Соның үстіне катализатордың қасиеттері (сульфатация) одан әрі нашарлай түседі. Сондықтан катализаторды регенирациялаудың барынша лайықты әдісі қолдануға ұсынылған, ол - H2S:SO2 2 қатынастағы газбен және жоғары температураларда өңдеу арқылы іске қосу. Бұл жағдайда десульфатация келесі реакция арқылы өтеді
Kat2(SO4)3+9H2S Kat2O3+9H2O+32S8
(2.1)
Күкіртті түйіршіктеу.
Жоғары күкіртті мұнайды мен газдарды өңдеудің ұлғаюынан кесекті күкіртті өңдіру көлемдері де сәйкесінше өседі. Бұл қоршаған ортаны қорғау проблемаларға байланысты.
Қазіргі кезге дейін мұнай мен газды өңдейтін Қазақстан зауыттары негізінен күкіртті кесек түрінде шығарған болатын. Клаус қондырғыда алынатын өнімді сұйық күкіртті құймаларда бөліп құю және оның өздігінен қатаю арқылы алады. Қатып қалған күкіртті кейін экскаваторлардың және бульдозерлер көмегімен сындырып алып, ашық теміржол вагондарына тиеп салады. Сонда жұмыс орындары күкірт шаңымен және ілеспе газдармен ластанады. Қолданылып отыратын кесекті күкіртті қаттап тастау, сақтау және тасымалдау әдісі оның сапасының төмендеуіне, яғни сорттың төмендеуіне әкеледі. Өнімнің сомалық ластануы және оның жоғалулары барлық өнім көлемінің 4 - 5% құрайды. Бұл жағдайдан шығаратын ең ұтымды шешім - түйіршіктеу. Күкіртті түйіршіктеу экологиялық жағынан қолайлы және өнімнің сапасын сақтайтын әдіс болып табылады. Күкіртті түйіршіктеу мұнай өңдеу зауыттарындағы экологиялық жағынан ең маңызды шара болып табылады, себебі ол өнімнің сапасының сақталуына, қоршаған ортаға түсетін зиянды әсерлердің (газдар мен шаң түзілуінің) жойылуына жауап береді. Күкіртті түйіршіктеудің әдістері балқымалардың диспергирленуіне және одан кейін ауа ағынында тамшылардың кристалдануына негізделген[21]. Бұл әдістің кемшілігіне күрделі қаржы шығындары және кететін газдарды шаңнан тазартатын қосымша мен күрделі жүйені құрастыру болып табылады.
Күкіртті түйіршіктеудің сулы салқындату әдісі небары келешегі мол болып табылады(кесте 2.1). Себебі ол жабдықтаудың үлкен өнімділігін қамтамасыз етеді. Сұйық күкірт тарататын құрылғы арқылы болат конвейерге жартылайсфералық түйіршіктер түрінде түседі. Конвейерде салқындатылады және бункер-жинағышқа мен дозатор-таразыға расфасовкаға тасымалданады. Содан кейін қаптарға буылып-түйіледі және тұтынушыларға жеткізіледі. Дайын түйіршіктелген күкірттің шыға берістегі температурасы 20ºС-дан аспайды. Өнім экологиялық таза, шаңдатпайды, нығыздалмайды, үлкен механикалық тұрақтылыққа ие.
Күкіртсутекті молекулярлы оттегімен тотықтырудың термодинамикасы мен кинетикасы.
Күкірттің молекулярлы формалардың ішінен небары жақсы зерттелген: S2, S4, S6, S8, олардың негізгі термодинамикалық қасиеттері белгілі. Жағдайларға байланысты күкірт бір формадан екіншіге ауыса алады. Температуралық шекарада 900 - 17000С болған жағдайда тек қана бір молекулярлық форма тұрақты болады, ол - S2. Ал температуралық шекара 30-9000 С болғанда жүйе өте күрделі құрамға ие, оның ішінде күкірттің барлық молекулярлық формалары кездесуі мүмкін. Олар өз кезегінде бір-бірімен термодинамикалық тұрақтылықпен ажыратылады.
Кесте 2.1 - Түйіршіктеу кезінде алынатын өнімнің сапасы
Көрсеткіштің аталуы
Мәні
Күкірт, %
99,999
Ылғал, %
0,005
Күл, %
0,001
Қышқылдық
0,002
Мышьяк
Жоқ
Механикалық ластаушылар
Жоқ
Органикалық заттар, МЕСТ 127-76 бойынша
0,002
Жалпы жағдайда жүйенің құрамы температураға мен жалпы қысымға тәуелді болады. Қысымның жоғарлауымен тепе-теңдік S8 түзілу жағына қарай ығысады, ал температураның жоғарлауы - S2 жаққа ығыстырады. Температураның тым жоғары болған жағдайда екі атомды күкірттің атомдарға диссоциациясы байқала бастайды. Кең температуралық аралықта күкіртсутекті оттегімен элементарлы күкіртке (Sх) дейін парциалды тотықтыру реакциясы термодинамикалық қайтымсыз болып табылады. Бұл реакциясының жылулық эффектісі түзілетін күкірттің формасына тәуелді болады. Төменде көрсетілген 2.2 кестеде күкірттің әр түрлі формаларды түзуінің Гиббс энергиясының (∆G) өзгерісі көрсетілген. Әр түрлі температурада күкіртсутектің күкіртке дейін тотығу реакциялардың жылулық эффектінің (∆H) мен Гиббс энергиясының (∆G) өзгеруі[25].
Кесте 2.2 - Күкірттің Гиббс энергиясының мен жылулық эффектісінің өзгерісі
Температура, [0] С
кДЖмоль
кДЖмоль
S2
S6
S8
S2
S6
S8
25
157,28
203,91
208,33
159,41
190,61
192,89
125
157,18
203,53
207,88
160,13
186,24
187,82
225
157,13
203,16
207,47
160,88
181,96
182,85
325
157,14
202,82
207,05
161,63
177,75
177,97
425
157,20
202,53
206,71
162,37
173,60
173,15
525
157,32
202,30
206,41
163,10
169,48
168,38
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы
Күкіртті алу блогы өзімен үш сатылы жүйені құрайды, біреуі - термиялық, екеуі - каталитикалық сатылар. Термилық саты қазан-утилизатор жұмысына негізделген. (біреуі жұмыс, екіншісі резервті).
Каталитикалық сатылар (7), (11) позициядағы оттықтарда, (8), (13) позициядағы конверторларда, 6 позициядағы қазан-утилизаторларда өтеді.
Күкіртті алу блогына күкіртсутекті газ МЭА регенирациялау блогынан жылытқыш (4) арқылы өтіп, 60-75°С температураларға дейін жылытылады (ылғалдың мен газдардың конденсациялауын болдырмау үшін). Жылытқыштардағы жылытқыш агент ретінде 4 кгссм2қысымдағы газ немесе булы конденсат қолданылады.
Жылытқыштан (4) өткен күкіртсутекті газ қазан оттықтарына (6) Н2S-тің жалпы мөлшерінен 89 пайыздық көлемінде және ауамен стехиометриялық қатынаста (1:2 немесе 1:3) түседі, 1000-нан бастап 1300°С дейін оның тотығуы жүреді.
Жағуға арналған ауаны ауа үрлегіштермен жібереді. Қазан-утилизатордағы құбырлар ішінде күкіртсутек газды жағу өнімдері салқындатылып, өзінің жылуын суға береді, сонда қазан ішінде 4 атм. қысымды қаныққан бу түзіледі. Түзілетін бу қондырғы мұқтаждығында қолданылады, оның өнімділігі - 10тнсағ.
Түзілетін күкірт конденсацияланып (шық нүктесі - 180°С) және ортанғы мен шығатын камералардан күкірт қақпалары арқылы шығарылады, содан кейін күкірт құбырлары арқылы күкірттің жырасты қоймасына түседі. Жерасты қоймасына жыланшалармен қапталған, жыланшалардың ішінде 4 атм. қысымды бу болады, ол күкіртті балқыған түрде ұстау үшін қажетті болады. Күкірттің балқу температурасы - 112,8°С. Сонымен қатар күкірттің ашық қоймасы да бар, бұнда күкірт жайылады және қатады.
Күкірт диоксиді құрамды технологиялық газды, су буларын, S-ҚУ-11,2 позициядан 140 пен 160°С ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
КІРІСПЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
3
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ..
5
1.1 Күкірт өндірісінің техника-экономикалық негіздеме ... ... ... ... ... ... ..
5
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу ... ...
5
1.2.1 Күкіртсізденудің физика-химиялық негіздері ... ... ... ... ... ... .. ... ...
10
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
13
1.2.3 Құрал-жабдықтардың сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
14
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
17
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары ...
17
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы ... ... ... ... ...
20
2.3 Жабдықтардың жұмыс істеу принципі мен құрылысы ... ... ... ... ... ...
23
2.4 Технологиялық тәртіп нормалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
24
3. ЕСЕПТЕУ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
3.1 Негізгі аппаратты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
26
3.1.1 Екі сатылы конверторының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ...
32
3.1.2 Қондырғының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
34
3.1.3 Бір сатылы конверторының жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ...
36
3.1.4 Екі сатылы конвертордың жылулық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ..
36
3.2. Негізгі аппараттардың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ... ... . ..
37
3.2.1 Бір сатылы конвертордың конструкциялық есептеулер ... ... ... ... ...
37
3.2.2 Екі сатылы конверторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
38
3.3 Қосымша жабдықтауды есептеу мен таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .
39
4. ЕҢБЕКТІ ҚОРҒАУ ЖӘНЕ ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕЛЕРІ ... ... ... ... ... ...
49
4.1 Қауіпті және зиян өндірістік факторлар ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ..
49
4.2 Технологиялық процесті жарылыс өрт қауіптілік бойынша сипаттау, қондырғыдағы ең қауіпті орындар ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
50
4.3 Жұмыскерлерді зиянды және қауіпті факторлардан жеке және ұжымдық қорғау құралдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
51
4.4 Электрқауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
52
4.5 Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
53
5. ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
54
5.1 Өндірістік қуаттың есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
54
5.2 Шикізатқа, материалға және энергия қорына жұмсалатын шығынды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
55
5.3 Жұмыскерлер санының есептелуі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
55
5.4 Жұмыскерлердің жұмыс уақытының жылдық қорын есептеу ... ... ... ...
59
5.5 Жұмыскерлердің жалақысын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
60
5.6 Амортизациялық салым көлемін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
62
5.7 Өнімнің өзіндік құнын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
63
5.8 Экономикалық эффективтілігін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
64
ҚОРЫТЫНДЫ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
67
ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ...
68
ҚОСЫМША
КІРІСПЕ
Қазіргі кезде әлемде өңдірілетін мұнайлар күкіртті және жоғары күкірттілерге жатады. Олардағы күкірт мөлшері 0,5‒ден 10% мас. дейін болады. Күкіртті органикалық қосылыстардың құрамы қиын және алуан түрлі. Газ - сұйық хроматографиясы, инфрақызыл ‒, ультракүлгін ‒, масс‒спектроскопия және басқа да қазіргі анализ әдістерінің арқасында 250‒ден астам күкіртті қосылыстар бөлінген.
Бұрын бензин және керосин фракцияларында жоғары мөлшерде меркаптандардың кездесуі сирек болатын. Бұл мұнайлардың құрамы мұнай шикізаттарының жалпы көлемінің бір үлестік пайызынан аспайтын, сондықтан олардың күкіртті мұнайдың сапасына әсері сезілмейтін, өндіру кезінде қиындықтар туындамайтын [13 - 14].
Соңғы онжылдықта меркаптанқұрамды мұнай шикізаттары жоғары сапалы жанар мен майларға қарапайым технология бойынша өндіріле алмайды, себебі меркаптандардың жоғары коррозиялық активтілігіне, фракциялық құрамның тұрақсыздығына, тасмалдау және сақтау кезіндегі төмен агрегативті тұрақтылығына байланысты. Меркаптан құрамды мұнай шикізаттарын өндіру үшін қайтадан мұнай өнімдерінің демеркаптанизациясы қолданылатын жаңа технология ойлап табу қажет болды.
Қазақстандағы өндірілетін мұнайдың 31% ғана аз күкіртті; қалғандары 69% күкіртті болып табылады [17].
Батыс Қазақстандағы жаңа кен орындардың көмірсутек шикізаттың жалпы мөлшеріндегі меркаптандар мен басқа агрессивті күкіртқұрамды қосылыстардың бар болуы өндіру, тасмалдау, сақтау және қайта өндеу кезінде біршама қиындықтар туғызады, сондықтан қазіргі кезде республикада мұнай мен мұнай өнімдерін күкіртсіздендіру өзекті мәселеге айналды.
Заманауи мұнай өңдеу зауыттары күкірттің басты өндірушілері болып табылады. Бұл ауыр мұнайларды өңдеумен және экологиялық талаптардың қатаңдауымен байланысты. Қазіргі экологиялық талаптарға сай мұнай өнімдердің және кететін газдардың құрамындағы күкірттің мөлшері небары төмен болу қажет.
Газды серпулердің құрамындағы күкіртті Клаус әдісімен өңдіріске іске қосу мұнай өңдеу зауыттарының рентабельдігін жоғарлатады. Себебі тауарлы өнім - күкірт алынады және табиғат қорғау органдарының айыппұл санкциялары жүргізілмейді.
Қарастырылып отырған дипломдық жобада күкіртті өңдірудің Клаус әдісі таңдалған себебі оның экономикалық және қаржылық тиімділігі елеулі: қондырғының шағын габариттері, жабдықтауға шығындардың салыстырмалы аз болуы, қондырғы техникалық қызмет көрсетуі бойынша қарапайым. Қазіргі таңда күкіртті Клаус әдісімен өңдіру небары тараған әдісі болып табылады.
Павлодар мұнайхимия зауыты (ПМХЗ) Қазақстанда орасан зор орын алады. Өңделетін мұнай шикізатының құрамында күкіртті қосылыстардың мөлшері өте үлкен, сондықтан ПМХЗ кәсіпорынның күкіртті алу тәжірибесі мол. Зауытта катализаторлардың тәжірибелік-өндірістік талдамасы жасалды, процесті оптимизациялау жүйесі қарастырылды, пештерді қайта жаңғырту жұмыстары жүргізілді. Дегенмен тәжірибенің аз зерттеудің салдарынан күкіртті алудың өндірістік технологияларды жетілдіруі артта қалды. Сондықтан жетілдіру мақсатында өндірістік тәжірибесін зерттеу өзекті мәселе болып табылады.
Қарастырылып отырған дипломдық жобаның мақсаты күкіртті алудың шикізат температурасын жоғарлатумен термиялық сатыдағы шығымын жоғарлату болып табылады. Термиялық сатыдағы конверсияның жоғарлауы қондырғының каталитикалық конверторлардағы жұмыс температураларын төмендетуге мүмкіншілік береді. Бұл қондырғының экономикалық тұрғыдан қарағанда тиімділігін жоғарлатады.
1. ӘДЕБИ ШОЛУ БӨЛІМІ
1.1 Күкірт өндірісінің техника-экономикалық негіздеме
ЖШС Павлодар мұнайхимия зауыты (ПМХЗ) мұнай өнімдерімен Павлодар, Семей, Шығыс Қазақстан облыстарын және Қарағанды, Ақмола облыстарын, сонымен қатар Алтай өңірін қамтамасыз етуге жобаланған. Зауыт Павлодар қаласының Солтүстік өңдірістік аймағында, қаладан 10-12 км қашықтықта орналасқан. Зауыт жанында өндірістік кәсіпорын - ЖШС Нефтехим LTD компаниясы, энергетикалық кәсіпорын - Павлодар ЖЭО-3 орналасқан. ЖЭО зауытты электрэнергиясымен және су буымен, Солтүстік су қоймасы техникалық сумен қамтамасыз етеді. ЖШС ПМХЗ қаламен автокөлік жолдары, темір жолмен және трамвай жолдарымен байланысқан.
Павлодар облысындағы мұнайхимиялық зауыттың орналасуы оның аймақтағы экономикалық тиімді дамуына негізделеді. Экономикалық тиімділігін анықтайтын есптеулерді жүргізген кезде, орналасуына әсер ететін барлық факторлар қарастырылады, сонымен қатар өндірістің аймақтың экологиялық жағдайына әсер етуі еске алынады. Өндірісті орналастыру үшін барлық шығындар есепке алынады, соның ішіне өнімдерді өндіру және өнімдерді тұтынушыға жеткізу шығындары кіреді.
Күкіртті өндіру қондырғысының Павлодар облысында орналасуы келесі шарттарға негізделеді:
- ауыр мұнайлардың құрамындағы күкірт мөлшерінің жоғары болуына және мұнай өнімдері мен газды серпулердің құрамындағы күкірт мөлшерін реттейтін экологиялық міндеттердің қатаңдалу;
- отын сапасына қойылатын талаптардың жоғарлау, аймақтағы және Республикадағы автопарктердің өсуі, ауылшаруашылығының дамуы;
- күкіртсутекті газды мұржада жандыруға болмайтындығына, соның нәтижесінде атмосфераға күкіртсутекті газды және күкірт оксидтерін шығаруға шектеулердің болуы.
Күкіртті өндіру қондырғысын іске қосу келесідей мүмкіндіктерді туғызады:
- өндірістің экологиялық және экономикалық көрсеткіштерін жақсарту;
- жоғары сапалы отындарды алу;
- тұтынушылық құндылыққа және тұрақты сұранысқа ие болатын тауарлы күкіртті алу. Күкірт құрамды газдардан күкіртті Клаус әдісімен өндіру қондырғысын іске қосу мұнай өндеу зауытының рентабельдігін тауарлы күкіртті шығарумен, табиғат қорғау органдарының айыптық санкциялардан босату арқылы жоғарлатады[1].
1.2 Күкірт өндіру әдістеріне әдебиеттік шолу. Таңдаған әдісті негіздеу
Мұнай өндеу зауыттарынан алынатын өнімдердің сапасына қойылатын талаптар әрдайым өсіп отырады. Соның ішінде мұнай өнімі құрамындағы күкірт органикалық қосылыстардың мен күкіртсутектің мөлшеріне қатаң бақылау жүргізіледі. Себебі бұл қосылыстар қондырғылардың коррозиясына және механизмдердің істен шығуына әкеледі. Құрамында күкіртті қосылыстардың минималды мөлшері болатын бензин, реактивті отын мен дизель отынын, майларды алу үшін заманауи зауыттарында негізінен гидротазартуды жүргізеді, бұның нәтижесінде мұнайдағы күкіртті қосылыстар күкіртсутекке ауысады. Күкіртсутектің анағұрлым мөлшері мұнай өндеудің болашағы мол процестерінің бірінде - каталитикалық крекинг және гидрокрекингтің көмірсутек газдарында болады. Аталған процестерден алынатын көмірсутек газдары мұнайхимиялық синтездің шикізаты (пластикалық массалар, каучук, синтетикалық талшық алу) ретінде қолданылады және әр түрлі әдістермен тазартылады. Сонда күкіртсутектің үлкен мөлшерлері түзіледі[3].
Күкірсутек газы негізінен күкірт және күкіртті ангидридтерін, күкірт қышқылы мен элементарлы күкірт алуда қолданылады. Бұның нәтижесінде мұнай өндеу зауыттары, әдетте күкірсутектен күкіртті алу қондырғыларымен қамтамасыздандырылған. Өндірістік тұтынушылар күкіртқышқылы, қағаз, резеңке, сіріңке және тағы басқа өндірістері болады. Сонымен қатар күкіртті ауылшаруашылығының зиянкестерімен күресінде кең қолданады.
Күкіртті кеңдерді өңдеу нәтижесінде алынатын күкірттің құрамында 0,5% дейін онда ерімейтін бейорганикалық тұздар, қышқылдар мен ылғал болады. Осындай қоспалардан қосымша тазартуды енгізу арқылы айырылуға болады. Органикалық заттардың қоспаларынан, мышьяктан, күкіртте жартылай еритін селеннен тазарту қиынға түседі. Күкірттің құрамындағы ең зиянды қоспалар - майлар, битумдер және мышьяк - күкіртті өндеу процестеріне, сонымен қатар одан алынатын өнімдер сапасына кері әсерін тигізеді.
Тазарту әдістері құрғақ және ылғалды болып екіге бөлінеді. Құрғақ әдістерге молекулярлы елеуішті қолдану түрлері жатады. Молекулярлы елеуіштер күкіртсутек мөлшерлері аз болатын газдарды тазартуға қолданылады.
Күкіртсутек газдарды тазартудың құрғақ әдістердің ішінен кең тараған түрі - белсендірілген көмірмен тазарту. Жақсы белсендірілген көмір 1м3 (400 кг) көлемінде 400-500 кг күкіртті адсорбциялайды. Мұндай мақсатта ZnCl2 - мен белсендірілген көмір қолданған тиіс.
Н2S-тің белсендірілген көмірмен тотықтыруды бөлме температурасында және жоғары температураларда орындауға болады. 120 - 170 температурада күкірт сұйық түрде және бір бөлігі бу түрінде түзіледі. Қалыпты температурада күкірт катализатор қабатында қатты түрде бөлініп, кейін оны еріткіштің көмегімен экстрагирлеу әдісін қолдана отырып шығарады. Еріткіш ретінде әдетте күкіртті аммоний қолданылады.
Н2S-тің белсендірілген көмірде тотықтыруды SO2 газбен келесі реакция бойынша орындауға болады.
2H2S+SO2 = 2H2O + 3S
(1.1)
Коксті газ 3 - 4 % ауамен және аммиактың кішкентай мөлшерінің қоспасымен (1 көлеміне 0,3 г ) (сурет 1.1) белсендірілген көмір бар сүзгі 1 арқылы өтеді. Мұнда күкіртсутек күкіртке дейін тотығады. Сүзгідегі көмір күкіртпен қаныққан кезде, газ ағыны сүзгіге 2 жіберіледі. Бұл уақытта сүзгінің 1 көмір қабаты (NH4)2S ерітіндісімен өнделеді. Ерітінді көмірде түзілген күкіртті ерітіп, көпкүкіртті аммонийдің түзілуіне әкеледі. Сүзгі біртіндеп ерітінділермен шайылады: біріншіден 3а бактың ерітіндісімен, содан кейін 3b, 3c бактардың ерітінділермен, ақырында 3d бак ерітіндісімен өңделеді.
1, 2 - сүзгілер; 3 - бактар; 4 - ыдыс; 5 - қайнатқыш ; 6 - центрефуга; 7 конденсатор; 8 - бак; 9 және 10 - сорғылар.
Сурет 1.1 - Газды белсендірілген көмірмен тазартудың сызбасы
Сүзгіні 1 шайғаннан кейін буландырады, түзілген булар конденсаторға 7 жіберіледі. Конденсат таза (NH4)2S арналған бак 8 ағады. Бактан 8 ол қажет жағдайларда сорғымен 9 бак 3d бағытталады. Көпкүкіртті аммониймен байытылған ерітінді бактан 3a сорғымен 10 ыдысқа 4 ауыстылылады, бұдан кейін қайнатқышқа 5 беріледі. Қайнатқышта көпкүкіртті аммоний ыдырайды: NH3 және H2S буға айналып, күкірт тұнады. Күкіртті аммоний булары конденсаторға 7 туседі және конденсацияланады. Қайнатқыштағы 5 ерітіндіден түзілген күкірт ерітіндінің қалған бөлігімен араласып күкіртті қоспаны құрайды. Бұл күкіртті қоспа центрефугаға 6 түседі, мұнда күкірт аналық ерітіндіден бөлініп шығарылады. Күкірт ылғалдылығы 1- 2% болатын ұнтақ түрінде алынады. Күкіртті кесек түрінде алыну үшін полисульфид ерітіндісінің қайнатуын 2,5 - 3 атм қысымда және күкірттің балқу температурасынан жоғары температураларда орындайды. Бұл жағдайда қайнатқыштан түзілген күкірт балқыған күйде тұнады және жинағышқа ағады. Аналық ерітінді конденсаторға 7 түседі. Мұнда ол қайнатқыштан 5 және сүзгіден келетін күкіртті аммоний буларына абсорбционды сұйықтық ретінде қолданылады. Конденсатордан 7 күкіртті аммоний өндіріске қайта жіберіледі. Сүзгілерде орналасқан белсендірілген көмір күкіртсутекті тотықтырудың катализаторы ретінде қолданылады және тотықтырудан түзілген күкірт үшін адсорбент ролін атқарады. Күкіртті аммонийдің қаныққан ерітіндісінің 1 литр құрамында 200-300 г күкірт болады. Бұндай әдіс бойынша алынған күкірт жеткілікті түрде таза өнім ретінде саналады (99% күкірт). Әдістің кемшіліктеріне: активтірілген көмірдің оны регенерациялау кездегі үлкен жоғалулары (5 - 15%), және қондырғының үлкен аумақты қамтуы жатады[2].
Газдардың құрамында қышқыл компоненттері көп болған жағдайда ылғалды тазарту тәсілдері қолданылады. Бұндай әдістерде абсорбция принциптері қолданылады. Бұл принцип аса жоғары болмайтын температураларда күкіртсутек абсорбентпен сіңіріліп, тұрақсыз химиялық қосылыс түзілуіне негізделген. Кейін температураның жоғарылуымен бұл химиялық қосылыс ериді. Соның нәтижесінде абсорбент регенерацияланады. Еріткіштің регенерация процесі десорбция деп аталынады. Абсорбент ретінде моноэтаноламиннің сулы ерітіндісі қолданылады. Ерітіндідегі моноэтаноламиннің құрамы көлемнің 15%-нан аспайды, себебі одан жоғары концентрленген ерітінділерді қышқыл газдармен қанықтыру кезде металдардың коррозия жылдамдығы арта түседі.
Алюминий оксиді мен бокситтерден басқа катализатор ретінде титан диоксиді қолданылады. Клаус процесі кезінде күкірттің үш модификациясы алынады: . Сұйық күкірт негізінен S8 түрінде келеді. Күкірттің түзілуі бірінші реакторда басталады. Екінші саты реакция катализатор- алюминий оксиді үстінде жүреді. Қондырғының сызбасы суретте 2 берілген. Ыстық газдар пеш-реактордан 1 қазан-утилизаторға 3 жіберіледі. Мұнда газдар 450°С температураға дейін салқындатылады, бұл күкірттің газды фазада болуын қамтамасыз етеді (күкірт буларының конденсациялау температурасы 300°С). Содан кейін газды одан әрі салқындату мақсатында жылуалмастырғышқа 4 (340°С температурадан кем емес) жібереді және содан кейін газ қоспасы катализатор қабаты бар реакторға 5 түседі. Күкіртсутектің мен күкірттің қос тотығының әсерлесуіне төмендетілген температуралар қолайлы, яғни реакция экзотермиялық. Сондықтан процестің каталитикалық бөлімі екі сатыға (реакторлар 5, 8) бөлінген. Реакторға 5 кіре берістегі температура шамамен 340ºС құрайды, ал реактор 8 алдындағы температура 265°С тең. Әрбір реактордағы температураның жоғарлауы 40°С құрайды, газдың катализаторға берілудің көлемдік жылдамдығы - 850 сағ-1.
Ыстық газдар реактордан 5 кейін сулы экономайзерден 6 және саптамасы бар скруббер 7 арқылы өтеді. Газдар әрі қарай салқындатылып, конденсацияланған күкірттен ажыратылады. Күкірт скруббердің төменгі бөлімінен балқыма түрінде күкірт жинағышқа 10 ағып түседі. Скрубберден 7 шыққан газдар қайтадан жылуалмастырғышта 4 жылытылады, дәл сондай жолмен реакторға 8 және скрубберге 9 жіберіледі, бұдан сұйық күкірт жинағышқа 10 ағып түседі. Скрубберлердің екеуін де балқыған күкіртпен суартады. Бастапқы газдың құрамындағы күкіртсутектің мөлшері 75 пен 90 пайыз шамаларында жатады, қалғаны көміртегінің қос тотығы мен көмірсутек іздері. Қышқыл газдағы көмірсутектің болуы ауа шығынының жоғарлауына әкеледі. Күкіртті бөліп шығару шамамен 92 - 95 пайызды қамтиды. Алынатын күкірт жоғары тазалылық дәрежесіне ие. Күкірттің көп бөлігін күкірт қышқылын өндіру мақсатында қолданады. Себебі күкірттің орнына күкіртсутекті қолдану үлкен қаржылық шығындарға әкеледі.
1 - пеш - реактор; 2 - ауаүрлегіш; 3 - қазан-утилизатор; 4 - қышқыл газды жылытқыш; 5, 8 - катализаторы бар реакторлар; 6 - экономайзер; 7,9 - скрубберлер; 10 - күкірт жинағыш; 11 - тауарлы күкіртке арналған қойма.
Сурет 1.2 - Күкірт өндіру сызбасы (Клаус процесі)
Клаус типті қондырғыларында сұйық күкіртті алады. Қуаттылығы кіші болатын жеке қондырғыларында күкіртті түйіршік түрінде алады (түйіршік өлшемдері 2,5-5мм болады). Өнімнің құрамындағы күкірттің мөлшері 99,9%.
ЖШС ПМХЗ-дағы қуаттылығы 20 мың тонна жылына болатын күкірт өндірісінің іске қосу кешені Мемлекеттік қабылдау комиссиясымен эксплуатацияға 1979 жылдың 29 маусымда қабылданған. Қарсаныңда бірінші өнім - газды техникалық күкірт алынды.
Құрылыс-монтаж жұмыстары күкіртті өндіру қондырғысында 1976 жылдың наурыз айында басталды. Кешеннің құрылысы норма бойынша 9 айдың орнына 39 ай жүргізілді. Кешен эксплуатацияға жақсы деген бағамен қабылданды.
Күкіртті өндіру қондырғысы екі блоктан тұрады: моноэтаноламинді регенерациялау блогы және күкіртті алу блогы. 1978 жылы бірінші кезек құрамында моноэтаноламин блогының бірінші кезегі енгізілді. Оның екінші кезегін эксплуатацияға кейін 1983 жылы іске қосу кешенінің комплексімен КТ-1 қатар енгізді.
1979 жылы өздігінен іске қосу кешені комплексімен эксплутацияға күкірт өндіріс қондырғысының бірінші кезегі іске қосылды. Оның екінші кезегі баяу кокстеудің іске қосу кешені комплексі құрамында 1986 жылы енгізілді.
Күкірт өндіріу қондырғысының қолданылуы зауыттың басқа қондырғылардың өнімдерінің сапасының жоғарлауымен тікелей байланыста болады. Мұнай зауытқа күкірт қоспаларың аз мөлшерлерінде (0,5% дейін) келеді, бірақ мұнай өнімі міндетті түрде тазартылуы тиіс. Осындай қондырғы болмаған жағдайда өндірілетін мотор отыны тазартылмаған күйде өтіп, күкірт пайдаланған газ құрамында оның қос тотығы күйінде бізді қоршап отырған ауаға шығарылып отырар еді. Атмосфераның осындай ластануының салдары өте қауіпті болар еді.
ЛК-6У кешеннен және басқа да қондырғыларынан моноэтаноламин ерітінді блогына күкірт сутекпен қаныққан моноэтаноламин ерітіндісі түседі. Оның регенирациялаудан кейін күкіртсутек газы түзіледі, ол өз кезегінде күкірт өндірісінің шикізаты ретінде қолданылады. Күкіртті алу процесі екі сатыге бөлінеді: термиялық және каталитикалық. Алынатын сұйық күкірт күкіртжолымен жерасты қоймаға түседі, осында ол жылытылған күйде 130оС температурада болады, кейін оны сорғылар көмегімен ашық алаңға ағызып алады. Осында ол салқындатылып, қара қоңыр түстен ашық сары түске дейін өзгереді.
Элементарлы күкірт медицинада, ауылшаруашылығында, химиялық және металлургиялық өндірісінде қолданыс тапты. Сіріңке, күкірт қышқылы, резеңке - бұл оның кейбір қолданыстары. Күкірттің негізгі тұтынушылары химиялық және металлургиялық өндірістер болып табылады. Олар Қазақстанда және шетелдерде орналасқан, шетелдерге күкірт теміржол вагондарында тасымалданады.
Күкірт өндірісі кешеннің жоба-сметалық іс-қағаздары зауыттың бас жобалаушымен - Грозгипронефтехим институтымен - және басқа жобалаушы институттармен бірге құрастырылды. Осылайша, моноэтаноламин ерітінді блогы бар болатын қондырғының жобасын Мәскеу қаласының институты Гипрогазоочистка, ал антикоррозиялық қорғау қондырғысын - басқа Мәскеу институты Проект химзащита құрастырды. Түтін шығатын мұржасының қондырғысының жобасын Новокузнецк ВНИИ Теплопроект жасады.
Күкірт өндіру кешені технологиялық құрылғы, электрожабдықтау жүйелерімен, темір кіріс жолдарымен және автокөлік жолдарымен, күкірт қоймасымен, 50 орынды асханамен, арнаулы жұмыс киімді жуатын орны бар тұрмыстық блокпен №6 қамтамасыздандырылған.
Күкірт өндіру қондырғысын эксплуатациялаудың өзіндік қиындықтары болады. Күкірт алынатын орта өте агрессивті. Процестер жүретін қондырғылар мен құбырлар жылдам коррозияға ұшырап, істен шығады. Мұнда барлық құрылғы түйіндердің мен механизмдерің жөндеу жұмыстарын жүргізуін белгіленген уақытта мен жоғары сапалы жүруін реттеу қажет. Сондықтан да зауыттағы толық жөндеу жұмыстары жыл бойы орындалып отырғанын айтуға болады.
1.2.1 Күкіртсізденудің физика-химиялық негіздері
Күкіртті мұнайларды өндеу кезінде алынатын газдардың құрамында әрқашанда күкіртсутек пен басқа да күкірт құрамды қосылыстар болады. Ең көп мөлшерде күкіртсутек ауыр шикізатты (мазут, вакуумды дистиляттар, гудрон) өңдеу қондырғылардың газдарында кездеседі. Белсенді күкірт құрамды қосылыстардың болуы қондырғылардың құрал-жабдықтарына кері әсерін тигізеді, аппараттардың және құбырлардың интенсивті коррозиясын тудырады. Сондықтан да тауарлы сұйытылған көмірсутек фракцияларына бөлу үшін газфракционирлеуге кететін коміртсутек газдарын алдын ала тазалауға жібереді. Тазалаудың ылғалды әдістері қолданылады[28].
Бұндай әдістерде абсорбция принциптері қолданылады. Бұл принцип аса жоғары болмайтын температураларда жүреді. Күкіртсутектің абсорбентпен сіңіріліп, тұрақсыз химиялық қосылыс түзілуіне негізделген. Кейін температураның жоғарылуымен бұл химиялық қосылыс ериді. Сонымен абсорбент регенерацияланады. Еріткіш регенерация процесі десорбция деп аталынады.
Абсорбент ретінде моноэтаноламиннің сулы ерітіндісі қолданылады. Ерітіндідегі моноэтаноламиннің құрамы көлемнің 15%-нан аспайды, себебі одан жоғары концентрленген ерітінділерді қышқыл газдармен қанықтыру кезінде металдардың коррозия жылдамдығы арта түседі.
Күкіртсутектің моноэтаноламинмен әрекеттесу процесі сульфидтер мен дисульфидтер түзілуімен жүреді және келесі реакциялармен сипатталады:
2CH2NH2CH2OH+H2S=(CH2NH3CH2OH)xS+Q
(1.2)
(CH2NH3CH2OH)xS+H2S=(CH2NH3CH3OH)HS +Q
(1.3)
Күкіртсутектің моноэтаноламин ерітіндімен сіңірілуі 25-40[о]С температурада мен жылудың бөлінуімен өтеді.
Температураны 106-130[о] С дейін көтерген кезде, түзілген сульфидтер газтекті күкіртсутекке дейін ыдырап (десорбция), ал моноэтаноламин қайта циклге оралады
2(CH2NH3CH2OH)HS (CH2NH3CH2OH)2S+H2S
(1.4)
t◦
(CH2NH3CH3OH)2S 2CH2NH2CH2OH+H2S (1.5)
Процестің кемшілігі оттектің қатысуында қиын регенерацияланатын қосылыстың түзілуі (аминнің тиосульфаты) болып табылады. Ол өз кезегінде газдың тазалау сапасын төмендетеді. Оттегі жүйеге тазартылған газбен, жаңа моноэтаноламин ерітіндісімен немесе циркуляцияланатын ерітіндідегі ауаның ыдырауымен келуі мүмкін
2CH2NH2CH2OH+2H2S+2O2 (CH2NH3CH2OH)S2O3+H2O (1.6)
Ерітіндідегі қиын регенерацияланатын қосылыстардың түзілуін, полимеризациялау процесі мен моноэтаноламинді ыдырау процесін болдырмау үшін, регенерацияланатын ерітіндінің бір бөлігін сілті қатысында және 100-130[о]С температурада терең тазартуға жіберу қажет.
(CH2NH3CH3OH)S2O3+2NaOH=Na2S2O3+2(C H2NH2CH2OH)+2H2O (1.7)
Регенрациялаудан кейін алынатын күкіртсутек күкіртті алу блогына жіберіледі. Элементарлы күкіртті алу ауадағы оттегінің күкіртсутекпен термокаталитикалық әсерлесуіне негізделген (Клаус әдісі). Процесс екі сатымен жүреді: термиялық және каталитикалық[32].
Термиялық сатыда күкіртсутекті стехиометриялық мөлшердегі оттегімен жоғары температурада жандырады. Жандыру бөліміне келетін ауаның мөлшері дәлме-дәл өлшенуі тиіс, себебі ол келесі екінші кезектегі міндетті күкіртдиоксидінің мен күкірсутектің қатынасына тікелей байланысты болады. Күкіртсутек газдың жану температурасы 1000 - 1300оС дейін жетеді және күкіртсутек концентрациясына тәуелді болады (қышқыл газдағы күкіртсутектің концентрациясы азайған сайын реакционды пештегі температурасы да төмендейді). Күкіртсутектен элементарлы күкірттің өндірісі күкіртсутекті ауадағы оттегімен анықталған қатынаста жандыру процесіне негізделеді.
2H2S+O2=2H2O+S2 (1.8)
2H2S+O2=2H2O+S2+Q (1.9)
C2H33,5O2=2CO2+3H2O+Q (1.10)
H2S+CO2=COS+H2O (1.11)
Күкіртсутектің қазан-утилизатордағы жандырудан кейін, оның 60% күкіртке дейін, 12% күкірт диоксидіне дейін, ал қалған бөлігі жандырылмаған күйде қалады. Реакция нәтижесінде түзілетін жылу су буын алуда қолданылады
Күкірт алудың каталитикалық сатысы 220 - 300оС температурада, катализатор ролін активті алюминий тотығы немесе титан тотығы атқарады. Катализатор үстінде күкіртсутек пен диоксид арасындағы реакциясы жүріп, элементарлы күкірт алынады.
2H2S+SO2=36S6+2H2O+Q (1.12)
2H2S+SO2=38S8+2H2O+Q (1.13)
Реакция экзотермиялық, сондықтан температураның төмендеуі күкірттің шығымын жоғарлатады.
Процесстің каталитикалық бөлімі екі сатыға бөлінген. Реакционды газдардағы күкірт мөлшерінің төмендеуі салдарынан, каталитикалық бөлімінің екінші сатыі бірінші сатыдегі температураға қарағанда төмен мәнінде жүреді.
Күкіртсутектің күкіртке дейінгі конверсия дәрежесі 94 - 97% дейін жетуі мүмкін. Шеткі газдардағы күкіртсутек пен күкірт бөлшектері күкірттің диоксидіне дейін жануы тиіс, өйткені санитарлы нормалар бойынша күкірсутекті шығаруға тыйым салынған. Шеткі газдардың толық жануы толық жандыру пештерінде орындалады. Қайта жандыру пештерінде өтетін реакциялар:
2H2S+3O2=2H2O+2SO2 (1.14)
S+O2=SO2 (1.15)
1.2.2 Шикізат пен дайын өнімнің мінездемесі
Күкіртсутек газ: моноэтаноламин концентрациясы 10 - 15%, күкіртсутек құрамы 21,2 гл аспау қажет, көмірсутек құрамы 1,5 мгл аспау қажет, тиосульфаттар мөлшері 10 гл аспауы қажет.
I саты жылытқыш-оттығының технологиялық газы: күкіртсутек құрамы 7,2% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 3,6% көл. аспауы қажет.
II саты жылытқыш-оттығының технологиялық газы: күкіртсутек құрамы 7,2% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 3,6% көл. аспауы қажет.
I саты конверторынан кейінгі технологиялық газ: күкіртсутек құрамы 3,6% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 1,8% көл. аспауы қажет.
II саты конвенторынан кейінгі технологиялық газ: күкіртсутек құрамы 1,6% көл. аспауы қажет, күкіртті ангидрид құрамы 0,8% көл. аспауы қажет.
Қайта жандыру пештерінің шығаберісіндегі түтін газдардың үлестері 1,5% көл. аспауы қажет.
Қазандық су: тұздардың құрамы 1500 мкгкг аспау керек.
Қаныққан су буы: тұздар құрамы 500 мкгкг. аспау керек, рН мәні 6 - 9 pH құрайды.
Қоректендіру су: Шифр бойынша мөлдірлігі 40 см кем түспейді, жалпы кермектігі 20 эквкг аспайды, темір қосылыстардың құрамы 100 мкгкг. аспайды, ерітілген оттегі құрамы 100 мкгкг. аспайды, рН мәні 8,5 рН кем түспейді[29].
Күкіртті газ (күкірт диоксиді) - түссіз, өзіндік өткір иісі бар, химиялық өте активті, сумен әрекеттескен кезде қайта күкіртті газды бөле еритін, тұрақсыз күкірт қышқылын түзетін газ. Күкіртті газ өте қиын тотығады, тек жеткілікті жоғары температураларда (шамамен 450оС) және катализаторлар қатысында.
Күкірттің қалыпты жағдайлардағы тығыздығы 2070 кгм3, балқу температурасы 112,8оС, температура 50оС болған кезде күкірт түссізденеді. Балқыған күкірт сары жеңіл қозғалмалы сұйықтық, оны 160оС температурадан жоғары қыздырған кезде тұтқыр қара-қоңыр массаға айналады. 190оС температурадағы күкірттің тұтқырлығы 160оС температурадағы тұтқырлығынан шамамен 9000 есе үлкен болады. Кейін тұтқырлықтың мәні кеми бастайды. Температура 300оС жеткеннен бастап күкірт балқымасының түсі қара-қоңыр бола отырып, қайта жеңіл қозғалмалы сұйыққа айналады. Жылыту кезіндегі күкірт қасиеттерінің өзгеруі оның ішкі құрылысына байланысты болады. Температура 160оС жоғарылай бастаған кезде күкірт атомдары өте үлкен тізбектерді (атомдар саны миллионға жуық) түзіп, оның физикалық қасиеттерінің өзгеруіне әкеледі. Күкірттің қайнау температурасы 444,7оС.
Үйкелеу кезінде күкірт күшті теріс зарядты қабылдайды және қоршаған ортада электр өрісін тудырады.
1.2.3 Құрал-жабдықтардың сипаттамасы
I және II саты конверторлары күкіртсутектің катализатор қабаты арқылы өткен кезде күкіртке айналуы үшін қажет. Конвертор тегіс түпті және дөңес қақпақты цилиндр тәріздес вертикалды аппарат болып табылады. Аппаратта катализатор қабатынан тұратын саптама бар. Катализатор - 1300 мм биіктік активті алюминий тотығынан және ұсақталған отқа берік екі қабаттан (әрқайсысының биіктігі 100 мм) тұрады. Технологиялық сызбанұсқада 8 және 13 деп белгіленеді. Техникалық мінездемесі:Р =0,5кгсм2, d =4500мм, Т =225-350оС, Н =6650мм, катализатор қабаты - 1300мм, катализатордың көлемі - 18м3.
Күкіртсутек газды жылытатын жылуалмастырғышы 600 ТКГ-1-16-Б6 типті болып келеді және технологиялық сызба нұсқада 4 белгіленеді. Жылуалмастырғыштың негізгі жарамсыздығы - оның герметизациясының жойылуы. Бұл жылуалмастырғыш сөндіріліп тұрған жағдайда ажыратқыш қосылыстарды(фланец, тығын) тығыздаумен жойылады. Герметикалық жағдайының бұзылуы туралы әрдайым жетекшіні (аға операторын, қондырғы бастығын) хабарландыру қажет. Эксплуатациялау уақытына байланысты жылуберу коэффиценті төмендейді және ағындар арасындағы қажетті жылуалмасуы жүрмейді. Бұның негізгі себебі сулы тоңазытқыштардағы механикалық қоспалардың түзілуі (құбырдың бетін қақ басады) болып табылады.Әсіресе тұздардың қабаттануы салқындатын судың температурасы 50°С және жоғары болған жағдайда жүреді.
Күкірттің жерасты қоймасы - сызбадағы орны 18. Техникалық сипаттамасы: жылуалмасу беті - 100м2 болатын жыланшамен жабдықталған, қойма өлшемдері: ұзындығы = 8000 мм, ені = 5000мм,тереңдігі =3000мм,көлемі =120м3, Т=140оС.
Сұйық күкірт үшін сорғы АХПО4554-А-Щ-К типті болып келеді. Сызбада 16 ретінде белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: қуаттылығы 23-60 м3сағ, арын - 54м, электр қозғалтқыш ВАО-72-2, U = 380В, N = 30кВт, n = 3000айнмин. Орындалуы - жабық, үрлемелі.
Қазан-утилизатор Г-105300БЦ типті. Сызбада 6. Техникалық сипаттамасы: буөнімділігі 10тсағ, қаныққан бу қысымы - 5кгссм2, қаныққан бу температурасы - 151°С, қоректенгіш судың температурасы - 95°С, ауаның шығыны - 7200нм3сағ, күкіртсутек шығыны - 2800нм3сағ, L =21500мм, d =1226мм.
Конденсатор-генератор Г-420. Күкіртсутек газды ауамен анықталған қатынастағы мөлшерде жандыру үшін қажет, бұнда бөлінетін жылу су буын алуда қолданылады. Конденсатор-генератор горизонталды цилиндрлі аппарат, жандыру камерасынан және құбырлы жылуалмастырғыштан тұрады. Жандыру камерасының артыңғы бөлігінде жұмыс және кезекші жандырғыштар орналасқан. Аппарат қопарылыс клапандармен қамтамасыздандырылған, бұл қысымның күрт өзгеруі салдарынан қақпанның қопарылысын болдырмау үшін қажет. Қысымның күрт өзгеруі форсункалардың бұрыс жандыру, жану тәртіптің бұзылуы, кәдеге жаратушы-қазандық құбырлардың бұзылуы салдарынан пайда болуы мүмкін. Сұйық күкіртті бөлу үшін конденсатор-генератордың астыңғы жағында штуцерлер орналасқан. Штуцерлерге фланец көмегімен күкірт құбырлары жалғанады. Конденсатор-генератор қондырғының ең жауапкершілігі жоғары болатын түйін болып табылады, себебі жоғары температуралар жағдайында жұмыс істейді. Сондықтан технологиялық сызбаларда екі аппарат қарастырылады - біріншісі жұмыс, ал екіншісі сақтық аппараттар болады. Температуралық тәртіптің дұрыс сақталмауын салдарынан конденсатор-генератор істен шығуы мүмкін. Тәжірибе көрсеткендей конденсатор-генератор тозуының тағы бір себебі − күкірсутек газды жандыру оттығының істен шығуы болып табылады. Сызба нұсқадағы аппараттың белгіленуі 14. Техникалық сипаттамасы: бу өнімділігі 1,03тсағ, қаныққан бу қысымы 5кгссм2, қаныққан бу температурасы 151оС, қоректенгіш судың температурасы 95оС, газ шығыны 10360нм3сағ, түтінжандырғыш түтіктер саны = 1048 дана, L= 12000мм, d =2400мм.
Күкіртұстағыштың технологиялық сызба нұсқадағы орналасуы 15. Технологиялық сипаттамасы: керамикалық сақиналар типті саптамалар бар жылытқыш жыланшамен қапталған вертикалды аппарат. Сақиналар 25х25 және 50х50 биіктігі 100мм. Саптама көлемі 19,5м3. аппараттағы температура 130 - 150оС, Н =4820мм. Жыланшадағы температура 150-160оС, Рап = до 0,3кгсм2.
I және II саты жылытқыш-оттығы. Сызбада 7, 11 деп белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: күкіртсутек газды жандыру оттығынан және араластыру камерадан тұрады, Dішкі =640мм, кірістегі газдың температурасы 155оС, шығыстағы газдың температурасы 245-270оС, L=4200мм, Dсыртқы =1220мм.
Толық жандыру пеші сызбада ЖП-1. Техникалық сипаттамасы: инжекторлы типті оттығы бар горизонталды аппарат, Dішкі =1296мм, шығыстағы температура 550-660оС, L = 6642мм, Dсыртқы =2270мм.
Отындық газды жылытқышы 273 ТКГ-1-16-М1 типті, сызбада 3 белгіленеді. Техникалық сипаттамасы: құбыр кеңістіктегі температурасы 200оС, L = 2135мм, Dсыртқы =273мм.
Қоректенгіш судың жинағышы сызбада 10 ретінде белгіленеді. Техникалық сипаттамалар: D = 2400мм, 6200мм, температура 20-120[о]С, атмосфералық қысым, V =25м[3].
Қоректенгіш суға арналған сорғы ЦВ-5105 типті, сызба нұсқада 12 ретінде белгіленеді. Шойын материалынан жасалған. Техникалық сипаттамасы: өнімділігі - 18м3сағ, арын 105м, электрқозғалтқыш ВАО-72-2У2, кернеу 380Вт, N=22кВт, n=2940айнмин, орындалуы - жабық, үрлемелі.
Күкірт қақпағы сызба нұсқадағы белгіленуі 20. Техникалық сипаттамасы: D = 325мм, Н = 1910мм, Т - 160[о]С.
Отындық газ сепараторы технологиялық сызбада 1 деп белгіленеді, техникалық сипаттамасы: V=6,3м[3], D = 1400мм, Н = 5470мм, Т - 40[о]С, Р =6кгсм[2].
Құбырлар қондырғының негізгі бөлімдері болып табылады, олардың жұмыс күйлеріне байланысты барлық қондырғының қабілеттілігі анықталады. Құбырлардың негізгі жарамсыздықтарына өтімділіктің төмендеуі, герметикалықтың бұзылуы жатады. Осының салдарынан құбырлар металдарының біркелкілігі бұзылады, фланецті қосылғыштарында бос кеңістіктің пайда болады. Құбыр металдарының бүлінуі есептеулерден алынған жұмыс температуралар мен қысымның өзгеруінен, температуралардың күрт өзгеруінен, құбыр қабырғаларының коррозионды немесе эррозионды тозуынан, құбырлар жасалған металдар сапасының төмен болуынан, құбырларды жібітуінен болуы мүмкін. Сонымен қатар құбырлардың бүлінуі буларды бірден тез қосу салдарынан болуы мүмкін. Бұл жағдайларда гидравликалық соққылар пайда болады. Осындай себебі болдырмау үшін, буларды берер алдында дренажды тиектерді сол буөткізгіштің астынғы жағында ашады және буды баяу жібереді. Буөткізгіштің баяу жылытылуы үшін оларда конденсатсыз будың толтырылуы деңгейіне байланысты дренажды жабады.
2. АРНАЙЫ БӨЛІМ
2.1 Күкіртті өңдіру қоңдырғысының эффективтілігін жоғарлату жолдары
Процестің термодинамикалық есептеулердің нәтижелері бойынша, шикізаттың бастапқы температурасын жоғарлатқан кезде күкірттің термиялық сатыдағы шығымы жоғарылайды. Сондықтан қарастырылып отырған дипломдық жобада бастапқы шикізатты қажетті температураға дейін жеткізу мақсатында жылуалмастырғышты ауыстыру қарастырылған. Бұл күкірттің жалпы шығымын 94,5% дейін жеткізеді, ал ауаның артық мөлшерінің коэффицентін α = 0,85 дейін төмендеткен кезде қондырғы бойынша күкірттің термодинамикалық шығымы 98,7% жетуі мүмкін. Жылуалмастырғыштағы жылыту аймағын ұлғайту арқылы көзделген мақсаттарға жетуге болады. Сонымен қатар, жылыту аймағын ұлғайтқан кезде газдардың өту уақыты да жоғарылайды, яғни бұрын 1,4 - 1,8 с болса, енді бұл уақыт 2,8 - 3,6с тең. Бұл қондырғының термиялық сатыдағы күкіртті түзу реакциялардың термиялық тәжірибелік нәтижелерге әкеледі. Термиялық сатыдағы конверсияның жоғарлауы қондырғының каталитикалық конверторлардағы жұмыс температураларын төмендетуге мүмкіншілік береді.
Процестің каталитикалық сатысы. Рецикл.
Процестің бірінші (термиялық) сатысының мақсаты күкіртсутекті тотықтырудың жалпы жылуды (90 - 95%) өткізу және элементарлы күкірттің қомақты үлесін (60 - 70%) алу болса, келесі (каталитикалық) сатысының мақсаты газды фазаны небары төмен температураларда термодинамикалық тепе-теңдікке келтіру болып табылады. Осы күйде күкірттің үлесі барынша төмен болады, оның үлесі экономикалық және экологиялық мақсаттарға қол жеткізеді. Қарастырылып отырған жобада Клаус - процес әдісі бойынша күкіртсутек газдан күкіртті бөліп алу процесі қолданылып отыр. Каталитикалық әрекеттесу 190ºС температурада өтеді. Күкірт буларының шық нүктесі конвертор кіре берістегі реакционды газдарды конвертордан шығатын рециклмен араластыру арқылы төмендетіледі. Конвертордан шығатын технологиялық газ ағынының температурасы 230ºС құрайды, ал қондырғы бойынша күкіртті шығару дәрежесі 98,5% жетеді.
Процестің каталитикалық сатысы. Катализатордың регенерациясы.
Клаус реакциясының катализаторлар дезактивациясы бірнеше себептердің салдарынан туындайды: меншікті бетінің кішіреюінен және катализатордың кеуектіліктің төмендеуінен, фазалық құрамының өзгеруінен, көміртектендіруден, күкірттің минералды тұздардың қабаттануынан, сульфатациялаудан.
Сульфатация дәрежесі температураға және күкіртсутектің, күкірттің ди-, үшоксидтердің, оксидтердің концентрациясына тәуелді. Катализатордың сульфатациясы күкірторганикалық қосылыстардың күкіртке дейінгі конверсияға ететін тоқтағыш әсері ең үлкен. Бұрын катализаторлардың регенерациясын 600⁰С және одан да жоғары температураларда көміртекті қалдықтарды жағу арқылы өткізді. Бұның әсерінен катализатордың келіңсіз өзгерістерге ұшырайтыны анықталған. Соның үстіне катализатордың қасиеттері (сульфатация) одан әрі нашарлай түседі. Сондықтан катализаторды регенирациялаудың барынша лайықты әдісі қолдануға ұсынылған, ол - H2S:SO2 2 қатынастағы газбен және жоғары температураларда өңдеу арқылы іске қосу. Бұл жағдайда десульфатация келесі реакция арқылы өтеді
Kat2(SO4)3+9H2S Kat2O3+9H2O+32S8
(2.1)
Күкіртті түйіршіктеу.
Жоғары күкіртті мұнайды мен газдарды өңдеудің ұлғаюынан кесекті күкіртті өңдіру көлемдері де сәйкесінше өседі. Бұл қоршаған ортаны қорғау проблемаларға байланысты.
Қазіргі кезге дейін мұнай мен газды өңдейтін Қазақстан зауыттары негізінен күкіртті кесек түрінде шығарған болатын. Клаус қондырғыда алынатын өнімді сұйық күкіртті құймаларда бөліп құю және оның өздігінен қатаю арқылы алады. Қатып қалған күкіртті кейін экскаваторлардың және бульдозерлер көмегімен сындырып алып, ашық теміржол вагондарына тиеп салады. Сонда жұмыс орындары күкірт шаңымен және ілеспе газдармен ластанады. Қолданылып отыратын кесекті күкіртті қаттап тастау, сақтау және тасымалдау әдісі оның сапасының төмендеуіне, яғни сорттың төмендеуіне әкеледі. Өнімнің сомалық ластануы және оның жоғалулары барлық өнім көлемінің 4 - 5% құрайды. Бұл жағдайдан шығаратын ең ұтымды шешім - түйіршіктеу. Күкіртті түйіршіктеу экологиялық жағынан қолайлы және өнімнің сапасын сақтайтын әдіс болып табылады. Күкіртті түйіршіктеу мұнай өңдеу зауыттарындағы экологиялық жағынан ең маңызды шара болып табылады, себебі ол өнімнің сапасының сақталуына, қоршаған ортаға түсетін зиянды әсерлердің (газдар мен шаң түзілуінің) жойылуына жауап береді. Күкіртті түйіршіктеудің әдістері балқымалардың диспергирленуіне және одан кейін ауа ағынында тамшылардың кристалдануына негізделген[21]. Бұл әдістің кемшілігіне күрделі қаржы шығындары және кететін газдарды шаңнан тазартатын қосымша мен күрделі жүйені құрастыру болып табылады.
Күкіртті түйіршіктеудің сулы салқындату әдісі небары келешегі мол болып табылады(кесте 2.1). Себебі ол жабдықтаудың үлкен өнімділігін қамтамасыз етеді. Сұйық күкірт тарататын құрылғы арқылы болат конвейерге жартылайсфералық түйіршіктер түрінде түседі. Конвейерде салқындатылады және бункер-жинағышқа мен дозатор-таразыға расфасовкаға тасымалданады. Содан кейін қаптарға буылып-түйіледі және тұтынушыларға жеткізіледі. Дайын түйіршіктелген күкірттің шыға берістегі температурасы 20ºС-дан аспайды. Өнім экологиялық таза, шаңдатпайды, нығыздалмайды, үлкен механикалық тұрақтылыққа ие.
Күкіртсутекті молекулярлы оттегімен тотықтырудың термодинамикасы мен кинетикасы.
Күкірттің молекулярлы формалардың ішінен небары жақсы зерттелген: S2, S4, S6, S8, олардың негізгі термодинамикалық қасиеттері белгілі. Жағдайларға байланысты күкірт бір формадан екіншіге ауыса алады. Температуралық шекарада 900 - 17000С болған жағдайда тек қана бір молекулярлық форма тұрақты болады, ол - S2. Ал температуралық шекара 30-9000 С болғанда жүйе өте күрделі құрамға ие, оның ішінде күкірттің барлық молекулярлық формалары кездесуі мүмкін. Олар өз кезегінде бір-бірімен термодинамикалық тұрақтылықпен ажыратылады.
Кесте 2.1 - Түйіршіктеу кезінде алынатын өнімнің сапасы
Көрсеткіштің аталуы
Мәні
Күкірт, %
99,999
Ылғал, %
0,005
Күл, %
0,001
Қышқылдық
0,002
Мышьяк
Жоқ
Механикалық ластаушылар
Жоқ
Органикалық заттар, МЕСТ 127-76 бойынша
0,002
Жалпы жағдайда жүйенің құрамы температураға мен жалпы қысымға тәуелді болады. Қысымның жоғарлауымен тепе-теңдік S8 түзілу жағына қарай ығысады, ал температураның жоғарлауы - S2 жаққа ығыстырады. Температураның тым жоғары болған жағдайда екі атомды күкірттің атомдарға диссоциациясы байқала бастайды. Кең температуралық аралықта күкіртсутекті оттегімен элементарлы күкіртке (Sх) дейін парциалды тотықтыру реакциясы термодинамикалық қайтымсыз болып табылады. Бұл реакциясының жылулық эффектісі түзілетін күкірттің формасына тәуелді болады. Төменде көрсетілген 2.2 кестеде күкірттің әр түрлі формаларды түзуінің Гиббс энергиясының (∆G) өзгерісі көрсетілген. Әр түрлі температурада күкіртсутектің күкіртке дейін тотығу реакциялардың жылулық эффектінің (∆H) мен Гиббс энергиясының (∆G) өзгеруі[25].
Кесте 2.2 - Күкірттің Гиббс энергиясының мен жылулық эффектісінің өзгерісі
Температура, [0] С
кДЖмоль
кДЖмоль
S2
S6
S8
S2
S6
S8
25
157,28
203,91
208,33
159,41
190,61
192,89
125
157,18
203,53
207,88
160,13
186,24
187,82
225
157,13
203,16
207,47
160,88
181,96
182,85
325
157,14
202,82
207,05
161,63
177,75
177,97
425
157,20
202,53
206,71
162,37
173,60
173,15
525
157,32
202,30
206,41
163,10
169,48
168,38
2.2 Күкірт өндірісінің технологиялық схеманың сипаттамасы
Күкіртті алу блогы өзімен үш сатылы жүйені құрайды, біреуі - термиялық, екеуі - каталитикалық сатылар. Термилық саты қазан-утилизатор жұмысына негізделген. (біреуі жұмыс, екіншісі резервті).
Каталитикалық сатылар (7), (11) позициядағы оттықтарда, (8), (13) позициядағы конверторларда, 6 позициядағы қазан-утилизаторларда өтеді.
Күкіртті алу блогына күкіртсутекті газ МЭА регенирациялау блогынан жылытқыш (4) арқылы өтіп, 60-75°С температураларға дейін жылытылады (ылғалдың мен газдардың конденсациялауын болдырмау үшін). Жылытқыштардағы жылытқыш агент ретінде 4 кгссм2қысымдағы газ немесе булы конденсат қолданылады.
Жылытқыштан (4) өткен күкіртсутекті газ қазан оттықтарына (6) Н2S-тің жалпы мөлшерінен 89 пайыздық көлемінде және ауамен стехиометриялық қатынаста (1:2 немесе 1:3) түседі, 1000-нан бастап 1300°С дейін оның тотығуы жүреді.
Жағуға арналған ауаны ауа үрлегіштермен жібереді. Қазан-утилизатордағы құбырлар ішінде күкіртсутек газды жағу өнімдері салқындатылып, өзінің жылуын суға береді, сонда қазан ішінде 4 атм. қысымды қаныққан бу түзіледі. Түзілетін бу қондырғы мұқтаждығында қолданылады, оның өнімділігі - 10тнсағ.
Түзілетін күкірт конденсацияланып (шық нүктесі - 180°С) және ортанғы мен шығатын камералардан күкірт қақпалары арқылы шығарылады, содан кейін күкірт құбырлары арқылы күкірттің жырасты қоймасына түседі. Жерасты қоймасына жыланшалармен қапталған, жыланшалардың ішінде 4 атм. қысымды бу болады, ол күкіртті балқыған түрде ұстау үшін қажетті болады. Күкірттің балқу температурасы - 112,8°С. Сонымен қатар күкірттің ашық қоймасы да бар, бұнда күкірт жайылады және қатады.
Күкірт диоксиді құрамды технологиялық газды, су буларын, S-ҚУ-11,2 позициядан 140 пен 160°С ... 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