Газ өңдеу
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1 Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1.1 Мұнай газдарын өңдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5
1.2 Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
1.3 Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.3.1 Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. 8
1.3.2 Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... 9
1.3.3 Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... 10
1.4 Көмірсутекті газдарды бөлудің физика . химиялық негіздері ... ... ... . 11
1.5 Газ фракциялау қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... . 12
1.5.1 Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу ... ... ... 13
2 Технологиялық бөлім ... ... ... ... 14
2.1 Қондырғының негізгі мақсаты және қысқаша сипаттамасы ... ... ... .. 16
2.2 Шикізат, дайын өнім және қосымша материалдың сипаттамасы ... ... 19
2.3 Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ... 19
2.3.1 Жоғарғы температурада қайнайтын көмірсутектерді бөлу және құрғақ газды компрессиялау ... ... ... .21
2.3.2 Жоғары температурада қайнайтын көмірсутектерді фракциялау ... ... 24
2.4 Қондырғының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... . 25
2.4.1 Колонна қайнатқышының жылулық жүгі және оның айдау бөлігіндегі булы бүркудің мөлшері ... ... ... 26
2.4.2 Дебутанизациялау колоннасының технологиялық есептеулері ... ... ...27
2.4.3 Шикізаттың құрамы ... ... ... 27
2.4.4 Колоннаның негізгі өлшемдері ... ... ... ... ... .28
Қорытынды ... ... ... ...
Пайдалынылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... .33
1 Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1.1 Мұнай газдарын өңдеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5
1.2 Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемалары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
1.3 Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6
1.3.1 Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... .. 8
1.3.2 Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... 9
1.3.3 Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... 10
1.4 Көмірсутекті газдарды бөлудің физика . химиялық негіздері ... ... ... . 11
1.5 Газ фракциялау қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... . 12
1.5.1 Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу ... ... ... 13
2 Технологиялық бөлім ... ... ... ... 14
2.1 Қондырғының негізгі мақсаты және қысқаша сипаттамасы ... ... ... .. 16
2.2 Шикізат, дайын өнім және қосымша материалдың сипаттамасы ... ... 19
2.3 Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ... 19
2.3.1 Жоғарғы температурада қайнайтын көмірсутектерді бөлу және құрғақ газды компрессиялау ... ... ... .21
2.3.2 Жоғары температурада қайнайтын көмірсутектерді фракциялау ... ... 24
2.4 Қондырғының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... . 25
2.4.1 Колонна қайнатқышының жылулық жүгі және оның айдау бөлігіндегі булы бүркудің мөлшері ... ... ... 26
2.4.2 Дебутанизациялау колоннасының технологиялық есептеулері ... ... ...27
2.4.3 Шикізаттың құрамы ... ... ... 27
2.4.4 Колоннаның негізгі өлшемдері ... ... ... ... ... .28
Қорытынды ... ... ... ...
Пайдалынылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... .33
Біздің республикамыздың жер қойнауы жердің маңызды пайдалы қазбалары – мұнай мен газға бай екендігі мәлім.
Археологтар мұнайды пайдаланудың басталу уақытын біздің заманымызға дейінгі 6 мың жылдыққа байланыстырады. Біздің заманымызға дейінгі 3 мың жылдықта Қосөзен мен Мысыр мемлекеттерінде кірпіштен және тастан салынған үйлердің, бөгеттердің, кеме тоқтайтын жерлердің және жолдардың құрылысын салу үшін қолданылған мастиканы дайындау үшін құммен және әкпен араластыра отырып, байланыстыратын және су өткізбейтін зат ретінде асфальтті пайдаланған.
Біздің заманымызға дейінгі XVIII ғасырда Қытайда мұнайды білген. Оны өндіру үшін арнайы мұнай құдықтары пайдаланылған. Қытайлар мұнайды жарық беру үшін, дәрі ретінде және әскери мақсаттарға пайдаланған. Қытай жауынгерлері «отты арбалардан» жауларына қарай жанған мұнайы бар құмыраларды лақтырған.
Кейінгі арабтар көршілес халықтардың жетістіктерімен таныса келе, мұнай туралы білді және оны өңдеу әдістерін дамытуға үлкен үлес қосты. 950 жылға жуық уақытта арабтар мұнайды айдауға арналған алғашқы қондырғыны тұрғызды. Олар айдау кубтарын күйдірілген қыштан немесе қорғасыннан жасады.
Біздің заманымыздағы мұнай мен газды өңдеу – бұл күрделі көп сатылы технологиялық процесс.
Газды өңдеу—отандық газ өнеркәсібінің ең жас саласының бірі, оның қарқынды дамуы соңғы жылдарда басталды. Газ өңдеу зауыттары елдің шаруашылығына пропанды-бутанды фракция немесе техникалық таза жеке көмірсутектері, газ немесе автомобиль бензиндері, дизельді отын, қарапайым күкірт, гелий түрінде сұйылтылған газдарды жеткізіп отырады. Сұйытылған газдар химия өнеркәсібінде шикізат, мотор отыны, сондай-ақ елді мекендерді, кәсіпорындарды, мал өсіретін фермаларды газдандыруға арналған тұрмыстық отын ретінде қолданылады.
Көптеген жеңіл мұнайлар сусыздандыру мен тұзсыздандырудан кейін тұрақтандырылады – көмірсутектерінің пропан-бутанды, ал кейбір жағдайларда жартылай пентанды фракциялары айырылады. Осы фракцияларды алу мұнайды тасымалдау немесе сақтау кезінде құнды көмірсутектерінің жоғалуын азайту, сондай-ақ мұнай айдау қондырғысынан келіп түсетін мұнай буларының тұрақты қысымын қамтамасыз ету үшін қажет.
Көптеген мұнай-газ кенорындары Қазақстанның батыс аймағында және Каспий маңы бассейнінде ашылған.
1979 жылы ашылған Теңіз кен орны кең Каспий маңы бассейнінің оңтүстігінде орналасқан. Теңіз кен орны—әлемде соңғы 15 жылдықта ашылғандардың ішіндегі кең және тереңдерінің бірі. Қазіргі есептеулер бойынша оның қабатында 3 млрд. тонна (23,6 млрд. баррель) мұнай бар.
Археологтар мұнайды пайдаланудың басталу уақытын біздің заманымызға дейінгі 6 мың жылдыққа байланыстырады. Біздің заманымызға дейінгі 3 мың жылдықта Қосөзен мен Мысыр мемлекеттерінде кірпіштен және тастан салынған үйлердің, бөгеттердің, кеме тоқтайтын жерлердің және жолдардың құрылысын салу үшін қолданылған мастиканы дайындау үшін құммен және әкпен араластыра отырып, байланыстыратын және су өткізбейтін зат ретінде асфальтті пайдаланған.
Біздің заманымызға дейінгі XVIII ғасырда Қытайда мұнайды білген. Оны өндіру үшін арнайы мұнай құдықтары пайдаланылған. Қытайлар мұнайды жарық беру үшін, дәрі ретінде және әскери мақсаттарға пайдаланған. Қытай жауынгерлері «отты арбалардан» жауларына қарай жанған мұнайы бар құмыраларды лақтырған.
Кейінгі арабтар көршілес халықтардың жетістіктерімен таныса келе, мұнай туралы білді және оны өңдеу әдістерін дамытуға үлкен үлес қосты. 950 жылға жуық уақытта арабтар мұнайды айдауға арналған алғашқы қондырғыны тұрғызды. Олар айдау кубтарын күйдірілген қыштан немесе қорғасыннан жасады.
Біздің заманымыздағы мұнай мен газды өңдеу – бұл күрделі көп сатылы технологиялық процесс.
Газды өңдеу—отандық газ өнеркәсібінің ең жас саласының бірі, оның қарқынды дамуы соңғы жылдарда басталды. Газ өңдеу зауыттары елдің шаруашылығына пропанды-бутанды фракция немесе техникалық таза жеке көмірсутектері, газ немесе автомобиль бензиндері, дизельді отын, қарапайым күкірт, гелий түрінде сұйылтылған газдарды жеткізіп отырады. Сұйытылған газдар химия өнеркәсібінде шикізат, мотор отыны, сондай-ақ елді мекендерді, кәсіпорындарды, мал өсіретін фермаларды газдандыруға арналған тұрмыстық отын ретінде қолданылады.
Көптеген жеңіл мұнайлар сусыздандыру мен тұзсыздандырудан кейін тұрақтандырылады – көмірсутектерінің пропан-бутанды, ал кейбір жағдайларда жартылай пентанды фракциялары айырылады. Осы фракцияларды алу мұнайды тасымалдау немесе сақтау кезінде құнды көмірсутектерінің жоғалуын азайту, сондай-ақ мұнай айдау қондырғысынан келіп түсетін мұнай буларының тұрақты қысымын қамтамасыз ету үшін қажет.
Көптеген мұнай-газ кенорындары Қазақстанның батыс аймағында және Каспий маңы бассейнінде ашылған.
1979 жылы ашылған Теңіз кен орны кең Каспий маңы бассейнінің оңтүстігінде орналасқан. Теңіз кен орны—әлемде соңғы 15 жылдықта ашылғандардың ішіндегі кең және тереңдерінің бірі. Қазіргі есептеулер бойынша оның қабатында 3 млрд. тонна (23,6 млрд. баррель) мұнай бар.
1. Ахметов С.А., Сериков Т.П., Кузеев И.Р., Баязитов М.И. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа. – CПб.Недра:/ Под ред. Ахметова С. А.,2006.
2. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы және технологиясы. II – бөлім. – Астана; Фолиант, 2011.
3. Ткачев С.М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций. ч.1. – Новополоцк; ПГУ, 2006.
4. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. – Л; Химия; 74.
5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. – 272 с.
6. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч2. – М.: Химия, 1968.
7. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. – М.: «Химия», 1973.
2. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газды өңдеудің химиясы және технологиясы. II – бөлім. – Астана; Фолиант, 2011.
3. Ткачев С.М. Технология переработки нефти и газа. Процессы глубокой переработки нефти и нефтяных фракций. ч.1. – Новополоцк; ПГУ, 2006.
4. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. – Л; Химия; 74.
5. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. – 272 с.
6. Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч2. – М.: Химия, 1968.
7. Суханов В.П. Каталитические процессы в нефтепереработке. – М.: «Химия», 1973.
МАЗМҰНЫ
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1
Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.1
Мұнай газдарын өңдеу ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
1.2
Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемалары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...
6
1.3
Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
6
1.3.1
Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.3.2
Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі ... ... ... ... ... ... ...
9
1.3.3
Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... .
10
1.4
Көмірсутекті газдарды бөлудің физика - химиялық негіздері ... ... ... .
11
1.5
Газ фракциялау қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
1.5.1
Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу ... ... ...
13
2
Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
14
2.1
Қондырғының негізгі мақсаты және қысқаша сипаттамасы ... ... ... ..
16
2.2
Шикізат, дайын өнім және қосымша материалдың сипаттамасы ... ...
19
2.3
Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ...
19
2.3.1
Жоғарғы температурада қайнайтын көмірсутектерді бөлу және құрғақ газды компрессиялау ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
21
2.3.2
Жоғары температурада қайнайтын көмірсутектерді фракциялау ... ...
24
2.4
Қондырғының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
25
2.4.1
Колонна қайнатқышының жылулық жүгі және оның айдау бөлігіндегі булы бүркудің мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
2.4.2
Дебутанизациялау колоннасының технологиялық есептеулері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
27
2.4.3
Шикізаттың құрамы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
27
2.4.4
Колоннаның негізгі өлшемдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
28
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Пайдалынылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
33
29
30
КІРІСПЕ
Біздің республикамыздың жер қойнауы жердің маңызды пайдалы қазбалары - мұнай мен газға бай екендігі мәлім.
Археологтар мұнайды пайдаланудың басталу уақытын біздің заманымызға дейінгі 6 мың жылдыққа байланыстырады. Біздің заманымызға дейінгі 3 мың жылдықта Қосөзен мен Мысыр мемлекеттерінде кірпіштен және тастан салынған үйлердің, бөгеттердің, кеме тоқтайтын жерлердің және жолдардың құрылысын салу үшін қолданылған мастиканы дайындау үшін құммен және әкпен араластыра отырып, байланыстыратын және су өткізбейтін зат ретінде асфальтті пайдаланған.
Біздің заманымызға дейінгі XVIII ғасырда Қытайда мұнайды білген. Оны өндіру үшін арнайы мұнай құдықтары пайдаланылған. Қытайлар мұнайды жарық беру үшін, дәрі ретінде және әскери мақсаттарға пайдаланған. Қытай жауынгерлері отты арбалардан жауларына қарай жанған мұнайы бар құмыраларды лақтырған.
Кейінгі арабтар көршілес халықтардың жетістіктерімен таныса келе, мұнай туралы білді және оны өңдеу әдістерін дамытуға үлкен үлес қосты. 950 жылға жуық уақытта арабтар мұнайды айдауға арналған алғашқы қондырғыны тұрғызды. Олар айдау кубтарын күйдірілген қыштан немесе қорғасыннан жасады.
Біздің заманымыздағы мұнай мен газды өңдеу - бұл күрделі көп сатылы технологиялық процесс.
Газды өңдеу -- отандық газ өнеркәсібінің ең жас саласының бірі, оның қарқынды дамуы соңғы жылдарда басталды. Газ өңдеу зауыттары елдің шаруашылығына пропанды-бутанды фракция немесе техникалық таза жеке көмірсутектері, газ немесе автомобиль бензиндері, дизельді отын, қарапайым күкірт, гелий түрінде сұйылтылған газдарды жеткізіп отырады. Сұйытылған газдар химия өнеркәсібінде шикізат, мотор отыны, сондай-ақ елді мекендерді, кәсіпорындарды, мал өсіретін фермаларды газдандыруға арналған тұрмыстық отын ретінде қолданылады.
Көптеген жеңіл мұнайлар сусыздандыру мен тұзсыздандырудан кейін тұрақтандырылады - көмірсутектерінің пропан-бутанды, ал кейбір жағдайларда жартылай пентанды фракциялары айырылады. Осы фракцияларды алу мұнайды тасымалдау немесе сақтау кезінде құнды көмірсутектерінің жоғалуын азайту, сондай-ақ мұнай айдау қондырғысынан келіп түсетін мұнай буларының тұрақты қысымын қамтамасыз ету үшін қажет.
Көптеген мұнай-газ кенорындары Қазақстанның батыс аймағында және Каспий маңы бассейнінде ашылған.
1979 жылы ашылған Теңіз кен орны кең Каспий маңы бассейнінің оңтүстігінде орналасқан. Теңіз кен орны -- әлемде соңғы 15 жылдықта ашылғандардың ішіндегі кең және тереңдерінің бірі. Қазіргі есептеулер бойынша оның қабатында 3 млрд. тонна (23,6 млрд. баррель) мұнай бар.
Отандық газ өңдеу өндірісі С1-С4 көмірсутектерді бөлуге және қарапайым күкіртті алуға негізделген. Бірақ көмірсутекті газ халық шаруашылығы комплексінің тиімділігін өсіретін, көмірсутекті шикізаттың үлкен көзі ретінде ерекше қадағалауды талап етеді.
Мұнай газы, Республиканың халық шаруашылығын отынмен қамтамасыз ету үшін қосымша энергия көзі ретінде өте маңызды. Еліміздегі қазіргі кезде бар кейбір газ өңдеу зауыттары ескірген, олар модернизациялауды талап етеді. Көмірсутекті газдардың сапасын және өңдеу тиімділігін өсіру -- әлемдегі мұнай және газ өңдеу өндірісі тенденциясының қажетті талабы.
1 Әдеби шолу
Алғашқы Қазақстан мұнайы 1911 жылы Эмба өзенінде алынған. Алпысыншы жылдардың басында Маңғыстау түбегінде (Өзен, Жетібай) жаңа мұнай кен орындарының ашылуы ғылым мен практиканың алдына мұнай өндіру мен өңдеудің жаңа міндеттерін қойды. Жетпісінші жылдардың басында Бұзашы (Қаражанбас, Қаламқас) түбегінде жоғары мөлшердегі асфальтті - шайырлы заттар, металдары бар мұнай кен орындары ашылды. Қазіргі уақытта Қазақстанда 150-ден асамұнай және газ кен орындары зерттелген.
Қазақстанның мұнай өңдеу және мұнайхимиялық өнеркәсібі Кеңес Одағының біртұтас кешенінің негізгі бөлігі ретінде ұйымдастырылып, дамып отырған. Одақтың құлауымен (ыдырауымен) бірге біртұтас экономикалық кеңестік пен республикааралық еңбек бөлінісі де бұзылды. Егемендік алғалы бері Қазақстандареспубликаның мұнайхимиялық өнімдеріне деген қажеттіліктерін масималды түрде қанағаттандыруға бағытталған көмірсутек шикізаты бойынша технологиялық өзара байланысты мұнайхимия өндірісінің жекеменшік кешені құрылуда [4]. Басқа көптеген елдерге қарағанда, Қазақстанның мұнай өңдеу өнеркәсібінің көптеген салаларын дамыту үшін өзінің жеке шикізат базасы бар. Оған мұнайды айдау және крекингі барысында алынатын табиғи және ілеспе газдар, газ тәрізді және сұйық көмірсутектер және басқалары кіреді. Мұнай державасы ретінде Қазақстанның болашағы орасан зор: халықаралық байланыстар дамып жатыр, мұнай өнімдері бойынша айтарлықтай экспорттық потенциал құрылуда.
Қазақстан тәуелсіз мемлекет ретінде, шамалы уақыт аралығында отандық мұнай өңдеу өнеркәсібі қуаттылығы 1-2 млн.т атмосфералық мұнай айдау қондырғыларынан мұнай шикізатын қуатты кешендік өңдеу жүйелеріне дейін жол жүріп өтті. Өнеркәсіп өндірісінің көлемі 1990 жылғы деңгейден 22 есеге көп. Өнімді сату көлемі бойынша мұнай өңдеу мен мұнайхимия ауыр өнеркәсіп салалары ішінде екінші орын алады. Саланың өнімі 55-тен аса елге экспортқа шығарылады[5].
Мұнайды өңдеу көлемінің ұлғаюымен қатар алынып отырған өнімдердің номенклатурасы кеңейіп және мұнай мен газды пайдалану тиімділігі артып отыр. Газды тиімді пайдалану деп одан мұнайхимиялық синтезге қажетті шикізат - жеке көмірсутектерді (пропан, бутан, пентан) максималды толық бөліп алуды айтамыз. Мұнай газын өңдеудің ең тиімді тәсіліне газ фракцияларын газфракциялау және оларды әрі қарай өңдеуге жарамды техникалық фракцияларға айналдыру. Бұл жағдайда газфракциялау өзінің техникалық және экономикалық көрсеткіштері бойынша газ қоспаларын компоненттерге бөлудің кең мүмкіншіліктерін көрсетеді.
0.1 Мұнай газдарын өңдеу
Жетілдірілген газөңдеу зауыттары мен қондырғылырда газ және конденсатты шикізаттан коммуналдық - тұрмыстық мақсатта қолданатын құрғақ газ, этан фракциясы, жеңіл көмірсутектерінің кең фракциясы, тұрақты газ конденсаты, қарапайм күкірт, меркаптандар сияқты көптеген аса бағалы өнім түрлерін өндіреді.
Шығу жеріне байланысты мұнай газдары табиғи және жасанды болып бөлінеді. Жер қойнауынан алынатын кез келген жанғыш газ, мейлі ол табиғи, мейлі ол ілеспе болсын, өзінің химиялық қасиеті жағынан әртүрлі болып келеді. Оның құрамына көмірсутектен басқа шаң түйіріндей бөлшектер, су буы, азот кіреді. Ал кейбір кен орындарындағы газдардың құрамында қышқыл компоненттері - күкіртсутек, меркаптандар, көмірсутек диоксиді бар.
Құрғату, газ құбырында гидрат түзілуін толығымен жоятындай етіп жүргізілуі тиіс.
Осындай кәсіпшілік жағдайда дайындаудан кейін күкіртсіз табиғи газды тікелей магистралды зауыттардың бас компрессорлық стацияларына жібереді.
Құрамында күкіртті қосылыстары бар газ, сонымен қатар кәсіпшілік мақсатта алынған бүкіл мұнай газы газ өңдеу зауыттарына келіп түседі.
Жеңіл көмірсутектердің кең фракциясы және тұрақты конденсат келесі өнімдерді өндіруде бастапқы шикізат болып табылады:
- коммуналдық - тұрмыстық тұтынуға қажетті сұйытылған газдарды;
- мұнайхимиялық синтез үшін шикізат ретінде пайдаланатын пропан, изобутан, бутан, изопентан, пентан фракцияларын;
- дизель отынын, авиакеросинді, автомобиль бензинін, еріткіштерді, флотореагенттерді және қазандық отынды [7].
Газды тиімді пайдалану деп одан мұнайхимиялық синтезге қажетті шикізат - жеке көмірсутектерді (пропан, бутан, пентан) максималды толық бөліп алуды айтамыз. Мұнай газын өңдеудің ең тиімді тәсіліне газ фракцияларын газфракциялау және оларды әрі қарай өңдеуге жарамды техникалық фракцияларға айналдыру. Бұл жағдайда газфракциялау өзінің техникалық және экономикалық көрсеткіштері бойынша газ қоспаларын компоненттерге бөлудің кең мүмкіншіліктерін көрсетеді.
АҚШ-та табиғи газдарды өңдеу коэффиценті өте жоғары (өндіру көлемінің 81,7%-ы). Табиғи газдан алынатын сұйық өнімнің жалпы көлемі АҚШ-та 50 млн. тжыл дейін жетеді. Ал табиғи газдарды өңдеу коэффициенті біздің елімізде өндіру көлемінің 15%-ын құрайды [7].
Елімізде мұнай газының шығындары мынаған байланысты: осы уақытқа дейін қажетті компрессорлық жабдықтың болмауына байланысты мұнай қабатына газды қайта беру жүргізілмейді. Газ конденсатты кен орындарын және табиғи газды таусылғанша өндіру жағдайы да кері фактор болып отыр. Осының нәтижесінде газ конденсаты ресурстарының жартысына жуығы қабатқа сіңіп, миллиондаған тонна конденсаттың жойылуына әкеледі. Сонымен қатар қалып қалған конденсат қабат саңылауларын бітеп, газ фазасын максималды сұрыптауға кедергі болады.
50-60 жылдары және де 70-ші жылдардың бірінші жартысында салынған газөңдеу зауыттарының көбісі моральді және физикалық, технологиялық тозған. Мұнай газы ресурстарының таусылуына байланысты көптеген газ өңдеу зауыттары 50%-дан төмен жұмысбастылықпен жұмыс істейді [3].
Жетілдірілмеген технолгияға байланысты күкіртсутектің қарапайым күкіртке конверсиясының толық болмауынан, құрамында күкірті бар газ өңдеу зауыттары қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіріп отыр.
Жоғарыда айтылғанның тұрғысынан қарасақ, мұнай өндіретін өнеркәсіптің жұмысшылары келесі міндеттерді шешуі қажет:
1.Мұнай газының пайдалану коэффициентін өндіруден 90-95%-ға жеткізе отырып жоғарылату, ескі мұнай аймақтарында газөңдеу зауыттарын техникалық қайта жарақтандыру, Батыс Қазақстанда жаңа газөңдеу зауыттарын, азгабаритті блокты қондырғылар, магистралды газ құбырлары мен өнім құбырларын салу;
2.Табиғи және ең алдымен құрамында этаны бар газдарды және өндірілген этаны бар газ конденсатын, сұйытылған газдарды, моторлы орындарды өңдейтін зауыттарды салу;
3.Батыс Қазақстанда пластикалық массаларды, ароматты көмірсутектерді, спирттерді өндіретін газхимиялық кешендерді салуға және әрі қарай эксплуатацияға қатысу;
4.Құбырдетандерлерін қолдана отырып, ішкі ағымдардың салқындауы рекуперация (қайтарымдау) жүйесін жетілдіре отырып, мембранды технологияны қолдана отырып, өңделетін шикізат - этанды, пропанды және жоғарғы сутектердің сұрыпталуын тереңдететін жаңа технологияны дайындау және енгізу;
5.Газдан күкіртті қосылыстарды бөліп алатын, күкіртсутектің тікелей тотықсыздануы жолымен қарапайым күкіртті алатын, күкіртсутектің күкіртке 99,5-99,8 %-ға дейін конверсиясын қамтамасыз ететін экономикалық процестерді әзірлеу және енгізу [4].
0.2 Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемелары
Газдың жеке фракцияларға бөлінуі газфракциялайтын қондырғыларда жүзеге асырылады. Мұнай газын өңдеу зауыттары мен қондырғылар келісі түрде жіктеледі:
- қайта өңделетін газдың көлемі бойынша;
- бензинсіздендіру тәсілі бойынша (бағалы компоненттерді бөліп алу);
- технологиялық циклдың аяқталуы бойынша.
Сонымен қатар олар азгабаритті, жылжымалы және станционарлық болып бөлінеді.Өңделетін газдың көлемі бойынша газ өңдеу зауыттары төмендегідей бөлінеді:
- аз қуатты - 500 млн. м[3]жыл дейін;
- орташа қуатты - 500-ден 1000 млн. м[3]жыл дейін;
- үлкен қуатты - 1000 млн. м[3]жыл жоғары.
Бинзинсіздендіру тәсілі бойынша газөңдеу зауыттары 3 түрге бөлінеді:
а) төмен температуралы абсорцияны қоса отырып, бензинсіздендіру абсорциялау тәсілімен жүргізілген зауыттар;
б) газдан бағалы компоненттірді бөліп алу төмен температуралы конденсация және төмен температуралы ректификация тәсілдерімен жүргізілетін зауыттар - Шымкент, Павлодар мұнайөңдеу зауыттары;
в) газды бензинсіздендірумен қатар, мұнай дайындауды жүргізетін зауыттар (Теңіз кен орнындағы Жаңажел зауыты) [9].
Технологиялық циклдің аяқталуы бойынша газөңдеу зауыттары төмендегідей бөлінеді:
а) технолгиялық цикл аяқталған, яғни құрамында газ фракциялайтын қондырғылары бар зауыттар. Онда жеке өзі шығаратын, сонымен қатар сырттан әкелінетін тұрақсыз газды бензинді келесі өнімдерге бөлу жүргізіледі: этанды фракция, сұйықталған газдар, жеке техникалық таза көмірсутектер (пропан, изобутан, н-бутан, изопентан) және тұрақты газды бензин;
б) технологиялық циклы аяқталмаған, яғни құрамында газ фракциялайтын қондырғылары жоқ зауыттар. Олар тек екі негізгі өнім түрін шығарады: бензинсіздендірілген құрғақ газ және жеңіл көмірсутектердің кең фракциясы [8].
1.3Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру
Қазіргі кезде өндірісте тұрақсыз газ бензинін алудың төрт әдісі қолданылады: абсорбциялық, компрессиялық, төменгі температуралы конденсация және төменгі температуралы ректификация [3].
1.3.1 Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі
Ең көп тараған әдіс болып табылады. Бұл процесс газ қоспасының кейбір компоненттерін сұйықпен (абсорбентпен) талғамды жұтуға негізделген. Абсорбент есебінде бензинді, керосинді немесе соляр дистилятын қолданады. Көмірсутектер ауыр болған сайын олардың абсорбентте ерігіштігі жоғарылайды. Еріген көмірсутектердің мөлшері қысымның өсуімен Генри заңына сәйкес және температураның төмендеуімен (абсорбция кезінде еріген газдың шамамен жылу конденсациясына теңдей жылу мөлшері бөлінеді) көбейеді. Температура тұрақты болғанда, қысым абсорбцияға көмектеседі. Температураның өсуі газдың сұйықтағы еруін азайтады, абсорбцияны баяулатады. Технологиялық қондырғыда газдан пропан мен бутанды бөлуде температураны 35°С-тан жоғарылатпайды. Газдың сұйықтықпен жұтылуы жылу бөле жүреді.
Абсорбцияны колонна аппаратында жүргізеді, мұнда газ бен сұйық фазаның жанасуын табақшалар немесе насадка арқылы іске асырады. Ең көп тараған қақпақты және торлы табақшалары бар абсорберлер. Екеуінде де табақша сұйық қабат болады, одан газ бүлкілдеп өтеді. Абсорбцияны салыстырмалы төменгі температурада ( 30-40°С) және жоғары қысымда (1,0-1,5 МПа) жүргізеді[2].
Ілеспе газ тазалау құрал-жабдығынан өткеннен кейін компрессорларға түседі, онда бір немесе екі сығу дәрежесінен өтіп, абсорбердің төменгі бөлігіне беріледі, ал жоғарыдан абсорбент беріледі. Бензинсізденген газ абсорбердің жоғары жағынан шығып, комрессияланған майдан тазару жүйесіненөткеннен кейін пайдаланушыға беріледі.Десорбцияны салыстырмалы жоғары температурада (160-200°С) және төменгі қысымдарда (0,3-0,5 МПа) жүргізеді. Қаныққан абсорбенттен көмірсутектерді десорбциялау үшін газ фазасында бөлінуші компоненттің сыбағалы қысым сұйық фазадағыға қарағанда, аз болуы керек. Десорбциялаушы агент есебінде көбінесе өте ыстық су буы пайдаланылады. Бумен әрекетке түскен ауыр көмірсутектер және су буы десорбердің жоғарғы жағынан шығады, конденсатор-тоңазытқыштан өтеді де субөлгішке түседі.
Бұл жазылған желі бойынша газдың бутанның тек 40 пайыз шамасын ғана бөлуге болады.Сұйытылған газдардың бөлу дәрежесін көтеру үшін әр түрлі диаметрлі екі секциядан тұратын абсорбциялаушы - буландырушы колоннаны (абсорбциялаушы абсорбер)қолданылады. Абсорбциялық әдісті пайдалану бастапқы шикізаттан 70-90% пропанды,97-98 % бутанды және тегіс пентанды және одан да ауыр компоненттерді бөлуге мүмкіндік береді.
Абсорбциялық әдісті кедей газдардан, құрамында ауыр көмірсутектерінің мөлшері 50 мгм[3] дейін газ бензинін бөлу үшін қолданады. Әдістің негізгі мәні кеуек қатты заттардың, активтелген көмір, силикагель, молекулалық тор сияқты, өздерінің беттерінде әртүрлі көмірсутектерді адсорбциялануына негізделген. Адсорбцияланған көмірсутектер мөлшері адсорбент және адсорбцияланушы заттар табиғатына, газ құрамына, яғни, басқа компоненттердің адсорбциялануына, процесстің температурасы мен қысымына байланысты[7].
Температураны көтеру және қысымды төмендету адсорбция процессіне теріс әсер етеді. Адсорбциялы бензинсіздендіруді әдетте қоршаған ауа температурасында және 0,2-0,5 МПа қысымда жүргізеді. Адсорбенттерді регенерациялауды жоғары температураларда және атмосфералы қысымда газбен немесе су буымен үрлеумен жүргізеді.
Соңғы жылдары аз уақытты адсорбция процессі кедей газдарды кептіруде және бензинсіздендіруде көп қолданыс табуда. Мұнда адсорбент есебінде силикагель немесе боксит пайдаланылады. Адсорбция қайтарымын азайтқан сайын бөлінуші көмірсутектерінің мөлшері өседі. Осыған қысқа қайтарымды адсорбция процесі негізделген. Адсорбцияны қоршаған орта температурасында және газқұбырындағы газ қысымында жүргізеді. Адсорбентті регенерациялауды 290-315[0]С дейін қыздырылған бензинсізденген және кептірілген газбен 205[0]С төмен емес температурада жүргізеді. Мұндай температура судың және газ бензинінің толық десорбциясын қамтамасыз етеді. Қондырғы құрамына екі немесе одан да көп адсорберлер, адсорбция және регенерация сатыларына бірдей уақытта кезекпен ауысып тұратын, кіреді.
Үздіксіз адсорбция процесстері, адсорбент қабаты қозғалып тұратын (мысалы гиперсорбция процессі) көмірсутекті кедей газдарды және фракцияларға немесе көмірсутектерге бөлуде ғана аздап қолданылады. Қазіргі адсорбциялық бензинсіздендіру қондырғыларының технологиялық жүйесі адсорберлердің формасымен, адсорбцияны 24-25 мин. жүргізу уақытымен, адсорбентті регенерациялауды ыстық газбен жүргізумен және қоспа адсорбенттердің бөлшектерінің белгілі мөлшерімен ерекшеленеді, бұл қондырғыларда адсорбенттерді 1-2 жылдан кейін ауыстырады, бұл пайдалану шығынын және газ бензинінің өзіндік құнын азайтады.
Адсорбенттер көмегімен газ бензинін бөлудің оқтын-оқтын және үздіксіз процесстеріне бөледі. Оқтын-оқтын процесс қарапайымдылығымен ең көп тараған газ бензинін адсорбциялық бөлудің оқтын-оқтын процессі 4 этаптардан тұрады: 1) активтелген көмір бетіндегі көмірсутектер адсорбциясы; 2) десорбциясы, яғни, адсорбент бетінен өткір су буы көмегімен адсорбцияланған көмірсутектерді бөлуі; 3) көмірді ыстық газбен кептіру және 4) адсорбентті суық газбен суыту[6].
1.3.2 Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі
Газды компрессорлармен сығып және оны тоңазытқышта суытуға негізделген. Газдарды сыққанда бөлінуші компоненттердің қысымы осы компоненттердің қаныққан буларының қысымына дейін жеткізіледі, осының нәтижесінде олар бу фазасынан сұйық фазаға ауысып тұрақсыз газ бензинін құрайды.Әдетте, қысымның өсуімен және температураның төмендеуімен сұйық фазаның мөлшері көбейеді. Мұнда конденсацияланған көмірсутектері жеңілдеу компоненттердің сұйық күйге айналуын жеңілдетеді, себебі олар сұйық компоненттерде ериді. Оптималды қысым көп факторлармен, яғни бастапқы газ құрамымен, мақсатты компоненттерді бөлудің берілген дәрежесімен, сығуға кеткен энергия шығынымен және т.б анықталады. Көпшілік ілеспе газда үшін, келісілген бөлу дәрежесін ескере отырып, оптималдық қысымды 2,0-4,0 МПа аралығынд ұстайды. Газды екі немесе үш баспалдақты компрессорлармен сығады. Компрессорлардың жұмыс істеу режиміне аралықтоңазытқыштарда газдың аралық баспалдақты сууы және цилиндрлердің қабырғасының қажетті салқындауы үлкен әсер етеді. Аралықбаспалдақты салқындату түзілген конденсатты мүмкіндігінше көп бөлуге көмектеседі де сығуға қажетті энергия шығынын кемітеді, себебі сығу күші компрессорға түскен газ температурасының абсолюттік мәніне пропорционалды.
Бастапқы газ шаңұстаушы және қорғаушы тор арқылы компрессордың бірінші баспалдағына беріледі. Сығылған газ тоңазытқышта суытылады да газ сеператорына түседі, одан әрі компрессияның екінші сатысына және т.б жіберіледі. Сонымен газ үш рет сығылады, суытылады, конденсаттан (газ бензинінен) бөлінеді де газбөлу желісіне жіберіледі. Газ сеператорлардың үш баспалдағынан шыққан конденсат тұрақты газ бензинін, сұйытылған газдар және техникалық жеке көмірсутектерін алумен тұрақтандырылады.
Газдарды сығу үшін поршенді және турбиналы компрессорлар қолданылады. Жоғарғы қысымдар шеңберінде поршенді компрессор көп қолданылады. Егер жоғары қуат қажет болғанда, ал қысым 4,5 МПа көп болмаса, компрессорды қолдану тиімді. Компрессордың түрін және қуатын таңдауға тартпаның түрі үлкен әсер етеді: электрқозғалтқыш, газмоторы, бу немесе газ турбинасы. Капиталдық жұмсау және пайдалану шығыны жағынан қысымға қарсы тұратын бу турбинасы экономикалық жағынан пайдалы[6].
Компрессиялық әдістің бір кемістігі сеператорларда жеңіл көмірсутектердің ауыр көмірсутектерден таза бөлінбеуі, осының нәтижесінде жеңіл көмірсутектердің аз бөлігі газ бензиніне араласып, ауыр көмірсутектерінің бір бөлігігаз фазасымен жоғалуы орын алады. Осының нәтижесінде газ бензині тұрақсыз болады және оның бөлінді потенциалдық мүмкіндіктен аз болады. Компрессиялық әдісті,150 гм3 жоғары ауыр көмірсутектерден тұратын майлы газдарды бензинсіздендіру үшін қолданылады. Олардың мөлшері аз болғанда бұл әдіс тиімсіз.Бұл әдіс пропан фракциясының бөлінуіне қарап бензиннің толық бөлінуі туралы тұжырымдайды. Бутан фракциясын толық бөлу үшін компрессиялы әдісті басқа тиімді әдістермен бірге пайдалану қажет.
1.3.3 Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру
Төмен температуралы бензинсіздендіру процесстерінің арасынан төмен температуралы конденсациялау мен ректификациялаудың жеке немесе қосарланған процесстері өндірісте көбірек қолдануда.
Төмен температуралы конденсациялау әдісі бойынша адсорбенттермен кептірілген газ минус 30 бен минус 45[0]С аралығына дейін суытылады да газсеператорына түседі. Оның жоғарғы жағынан газ, астынан конденсат беріледі. Сұйық фаза ректификация колонннасына, этансыздануға, яғни, метан мен этаннан айыруға түседі. Төмен температуралы конденсациялауда, компрессия әдісіндегі сияқты, тек төмен температурада бір дәрежелі конденсациялау жүреді.
Төмен температуралы ректификациялау әдісі бойынша бастапқы газ жылуалмастырғышта суытылады да ректификациялау колоннасына түседі. Колоннаның жоғарғы жағынан жеңіл көмірсутектері шығады, суытылады да пропан тоңазытқышында аздап конденсацияланады. Конденсат колоннаға суық ағын есебінде қайта беріледі. Колоннаның төменгі жағынан тұрақсыз бензин шығады.
Екі әдістің де артықшылықтары мен кемістіктері бар. Төмен температуралы конденсациялаудың ректификациялаумен салыстырғанда артықшылықтары мынадай: 1) газдың бәрі емес, тек оның конденсацияланған бөлігі ғана ректификация колоннасынан өтеді, бұл оның диаметрін азайтады; 2) метан мен этанның мөлшері конденсатта көп болмайды, сондықтан колоннаның жоғарғы жағының температурасы жоғары болуы мүмкін, бұл суыту шығынын азайтады және 3) капиталдық шығын көп емес. Төмен температуралы ректификациялаудың артықшылықтары мынадай: 1) майлы газдардан мақсатты көмірсутектерді бөліп алу жоғары; 2) процесс икемді: колоннаның жоғарғы жағының температурасын өзгерте отырып, пропанды бөліп алудың тереңдігін алшақ аралықта өзгертуге болады. Төмен температуралы ректификациялауды пропан мен этанды терең бөлуде және сирек кездесетін газдарды бөлуде пайдаланылады. Майлы газдарды өңдеуде төмен температуралы конденсациялауды қолдану экономикалық жағынан пайдалану, себебі буландырғышта бұл әдісте жылыту мен суыту, колонна, компрессор және жылуалмастырғыш құрал жабдықтары аз қажет болады[6].
1.4 Көмірсутекті газдарды бөлудің физика - химиялық негіздері
Газ фракциялайтын қондырғыларды эксплуатациялау жағдайында заттың сұйықтық күйінен газ тәрізді күйге өту және керісінше құбылыстар тұрақты түрде кездесіп тұрады. Белгілі бір қайнау температурасы бар жеке зат үшін бір күйден екінші күйге өтудің қатаң белігіленген жағдайлар болады. Әртүрлі қайнау температурасы бар бірнеше компоненттерден тұратын заттар үшін агрегаттық жағдайын өзгертудің белгілі бір қатаң шектері жоқ.
Көп клмпонентті қоспа үшін температуралар мен қысымдардың кейбір интервалында фазалардың шектері бар [9].
Газ фракциялайтын қондырғылардың жұмысына қолданатын заттың агрегаттық қалпын өзгерту жағдайын анықтайтын аса маңызды факторларды қарастырайық:
- газ және бу;
- газ қоспасындағы компоненттердің концентрациясы;
- аумалы күйдегі критиналық температура және қысым.
Газ және бу.Температурамен қысымның шарттары бойынша конденсацияға, яғни қанығуға тым жақын жағдайындағы газды бу деп атауға болады. Температура мен қысым шарттары бойынша конденсация жағдайынан алыстатылған шамадан тыс қыздырылған булар толығымен газ жағдайы заңдарына бағынған.
Дальтонның заңы бойынша газ қоспасының толық қысымы оның компоненттерінің порциалды қысымдардың қосындысына тең. Газдардың қоспасында әрбір жеке газ, қоспадан құрамдық бөліктерді алып тастағанда және ол жалғыз өзі ғана бүкіл көлемді алатындай ұстайды [8].
Газ қоспасындағы компоненттердің концентрациясы.Газ қоспасындағы кез келген компоненттің концентрациясы деп оның осы қоспадағы қатыстық құрамын айтамыз, бұл концентрация у арқылы белгіленеді. Сұйық күйіндегі газдар үшін концентрация х арқылы белгіленеді.
Газ қоспасындағы жеке компоненттердің мөлшері қандай бірлікте көрсетілгеніне байланысты концентрацияның характері де анықталады.
Концентарция салмақтың, молярлық, көлемдік немесе пайызбен не үлеспен көрсетілген болуы мүмкін.
Салмақтық концентрация қарастырылып отырған компоненттің жалпы жүйе салмағының қандай бөлігін құрайтынын көрсетеді:
(1)
мұндағы, Уі - қарастырылып отырған компоненттің салмақтық
концентрациясы;
Qі - берілген компоненттің солмағы;
Q - тең жүйенің жалпы салмағы.
Аумалы күйдегі температура және қысым.Газдың сұйық күйге өту мүмкіндігі аумалы күйдегі температурамен сипатталады. Егер газдың нақты температурасы оның аумалы күйдегі температурадан төмен болса, онда газ сұйық күйге өтуі мүмкін және де газдың бұл температурасы қаншалықты төмен болса және қысым жоғары болса, соншалықты жылдам өтеді. Егер газдың нақты температурасы оның аумалы күйдегі температурасынан жоғары болса, тек газ тәрізді күйде болады. Аумалы күйдегі температурада газ сұйық күйге өту үшін қажетті қысым аумалы күйдегі қысым деп аталады.
1.5 Газ фракциялау қондырғылар
Газ қоспаларын фракцияларға бөлу үшін және газдарды компоненттерге бөлу үшін келесі процестер қолданылады: конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция. Газ фракциялау қондырғыларда бұл процестер әртүрлі үйлесімдікте ұластырылады. Газды ректификациялау зауыт газдарынан пропан- пропен және бутан-бутен көмірсутектерін толығымен бөліп алу үшін қажетті компрессия және абсорбция процестерімен өте тығыз байланысты.
Газды компрессиялау оны құрайтын компоненттерге бөлгенде немесе газ құбырымен үлкен қашықтыққа айдау қажет болғанда қолданылады.
Газды екіфазалы сұйықтық - газ жүйесіне айналдыру үшін конденсация қолданылады. Бұл жүйені содан кейін механикалық түрде газ және сұйықтыққа бөледі. Конденсация газдарды бөлу схемаларында компрессиямен бірге қолданылады.
Егер газдың құрғақ бөлігін (сутектен С2 көмірсутектеріне дейін) және С3 фракциясын алу қажет болғанда абсобцияны ректификациямен үйлесуін пайдаланады. Абсорбцияларды ең алдымен газ фазасының ең ауыр көмірсутектеріне салады [11].
Ректификация газ қоспаларын бөлудің соңғы сатысы болып табылады. Оны жоғарғы таза жеке көмірсутектерді алу үшін қолданады. Газ қоспаларын компоненттерге бөлу қиынырақ жүретіндіктен, газдан конденсаицялық - компрессорлық немесе абсорбциялық әдіспен бөлінген сұйықтықты газдардың ректификацияға бөліну схемасына береді. Мұнай фракцияларының ректификациясымен салыстырғанда сұйытылған газдардың ректификациясының ерекшелігі - бұл қайнау температурасы бойынша өте жақын өнімдерді бөлу қажеттілігі және жоғарға тазалық деңгейдегі тауарлы өнімдерді алу.
Газ фракциялау қондырғылар өңделетін шикізаттың түрі бойынша шекті және шексіз газдардың қондырғылары болып бөлінеді. Ал газдардан мақсатты компоненттерді бөліп алу схемасының түрі бойынша конденсациялық - компрессорлық және абсорбцияның қондырғылар болып бөлінеді. Абсорбциялық қондырғыларында сияқты, газдан бөлініп алынған көмірсутектердің сұйық қоспасы әрі қарай, ректификацияны қолдана отырып, жеке көмірсутектерге немесе фракцияларға бөлінеді.
Құрамында көмірсутек және төмен меркаптандар бар көмірсутек газдарын газ фракциялайтын қондырғыларға жіберілмей тұрып, алдымен оны тазалайды. Газды тазалауда абсорбция немесе экстракция жиі қолданылады. Мұнай өңдеу процестері моноэтаноламин (МЭН) ерітіндісінің көмегімен тазалау кең қолданылады [10].
Газ фракциялайтын қондырғының жұмыс режимі бірқатар көрсеткіштермен немесе параметрлермен анықталады. Олар негізгі немесе тәуелсіз және тәуелді параметрлер болып бөлінеді.
Негізгі параметрлерге қондырғы жұмысының сапасына тікелей әсер ететіндерге қысым мен температура жатады.
Тәуелді параметрлерге берілген деңгейдегі параметрларді ұстап тұру үшін қажетті барлық қалған көрсеткіштер жатады. Газ фракциялайтын қондырғылар үшін тәуелді параметрлерге келесілер жатады: рекфикациялық колонканың жоғарғы жағына суытуға қажетті шығын, буландырғыш - қыздырғыштардағы температураны ұстап тұру үшін қажетті бу шығыны, тоңазытқыштар мен конденсаторларға қажетті су шығыны, қыздыру температурасы және шикізатты колоннаға біркелкі жіберу, аппараттардағы және сыйымдылықтардағы сұйық фазаның қажетті деңгейлерін сақтау және т.б. [8].
Жұмыс режимінің көрсеткіштері қондырғының жұмысын бақылайтын лабораторияның жұмысын бақылайтын лабораторияның анализдері мен есептік мәліметтері негізінде орнатылады. Бұл көрсеткіштер технологиялық картаға жазылады.
Газ қоспаларын ректификациялық бөлу барысында газдарды ең алдымен салқындату және қысымды жоғарылату жолымен сұйық күйге айналдырады. Кейін алынған сұйық қоспаны ректификациялайды. Құрамында метан, этилен, этан сияқты жеңіл көмірсутектер бар газ қоспаларын бөлген кезде төмен температураны (-70[0] дейін және төмен) және 2 мПа дейінгі қысымды қолдану қажет. Пропан мен пропиленді айыру үшін шамалы төмен температура мен шамалы ғана қысым қажет [12].
Газды фракциялау процесінде концентрация деңгейі немесе алынған әрбір өнімнің химиялық тазалық деңгейі ректификацияның (айқындылығымен) анықталады. Сондықтан температура мен қысымды бақылауда және реттегіштерін колоннаға қосу ерекше маңызды болып табылады.
1.5.1 Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу
Әртүрлі әдістермен алынған газ бензинінің құрамында этанның, пропанның және бутанның мөлшері әжептәуір болады, қаныққан булар қысымы жоғары, жеңіл компоненттерді және өзінің құрамын сақтау кезінде осылай өзгере отырып, тез буланады. Тұрақсыз газ бензинін пайдалануға болады, яғни, метанды, этанды, пропанды және бутанды бөлу.
Тұрақтандыру қондырғыларының екі түрі болады: тұрақтанған бензин және сұйытылған газдар (пропан - бутан фракциясы) және тұрақтанған бензин мен техникалық жеке көмірсутектер алу. Тұрақтандырудың бірінші варианты бойынша тұрақсыз бензин жылуалмастырғышта 40-45[0]С дейін қыздырылады да тұрақтандыру колоннасының орта бөлігіне беріледі. Колонна 1,0-1,5 МПа қысымда жұмыс істейді. Колоннаның жоғарғы жағындағы температура 40[0]С.
Тұрақтандырудың екінші варианты бойынша тұрақсыз газ бензині жылуалмастырғышта қыздырылады да 4,0 МПа қысымда жұмыс істейтін этан колоннасының орта бөлігіне түседі. Бұл колоннаның жоғарғы жағынан құрғақ газ (метан мен этан) алынады. Оның төменгі жағынан қалдық пропан колоннасына жіберіледі. Ондағы қысымды 1,5 МПа шамасында ұстайды. Пропан колоннасының жоғарғы жағынан пропан аздап метан мен этанның қоспасымен шығады және конденсатор - тоңазытқышта арқылы оның аз бөлігі ағын есебінде қайта беріледі, ал оның басқа бөлігі сақтауға сыйымдылыққа түседі. Ағын сыйымдылығының жоғарғы жағынан конденсацияланбаған метан мен пропанды бөліп алады. Пропан колоннасынан шыққан қалдық ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1
Әдеби шолу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
3
1.1
Мұнай газдарын өңдеу ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
5
1.2
Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемалары ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ...
6
1.3
Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
6
1.3.1
Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі ... ... ... ... ... ... ... ..
8
1.3.2
Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі ... ... ... ... ... ... ...
9
1.3.3
Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру ... ... ... ... ... ... ... ... .
10
1.4
Көмірсутекті газдарды бөлудің физика - химиялық негіздері ... ... ... .
11
1.5
Газ фракциялау қондырғылары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
12
1.5.1
Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу ... ... ...
13
2
Технологиялық бөлім ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
14
2.1
Қондырғының негізгі мақсаты және қысқаша сипаттамасы ... ... ... ..
16
2.2
Шикізат, дайын өнім және қосымша материалдың сипаттамасы ... ...
19
2.3
Қондырғының технологиялық схемасының сипаттамасы ... ... ... ... ...
19
2.3.1
Жоғарғы температурада қайнайтын көмірсутектерді бөлу және құрғақ газды компрессиялау ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
21
2.3.2
Жоғары температурада қайнайтын көмірсутектерді фракциялау ... ...
24
2.4
Қондырғының материалдық балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
25
2.4.1
Колонна қайнатқышының жылулық жүгі және оның айдау бөлігіндегі булы бүркудің мөлшері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
26
2.4.2
Дебутанизациялау колоннасының технологиялық есептеулері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
27
2.4.3
Шикізаттың құрамы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
27
2.4.4
Колоннаның негізгі өлшемдері ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ...
28
Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Пайдалынылған әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
33
29
30
КІРІСПЕ
Біздің республикамыздың жер қойнауы жердің маңызды пайдалы қазбалары - мұнай мен газға бай екендігі мәлім.
Археологтар мұнайды пайдаланудың басталу уақытын біздің заманымызға дейінгі 6 мың жылдыққа байланыстырады. Біздің заманымызға дейінгі 3 мың жылдықта Қосөзен мен Мысыр мемлекеттерінде кірпіштен және тастан салынған үйлердің, бөгеттердің, кеме тоқтайтын жерлердің және жолдардың құрылысын салу үшін қолданылған мастиканы дайындау үшін құммен және әкпен араластыра отырып, байланыстыратын және су өткізбейтін зат ретінде асфальтті пайдаланған.
Біздің заманымызға дейінгі XVIII ғасырда Қытайда мұнайды білген. Оны өндіру үшін арнайы мұнай құдықтары пайдаланылған. Қытайлар мұнайды жарық беру үшін, дәрі ретінде және әскери мақсаттарға пайдаланған. Қытай жауынгерлері отты арбалардан жауларына қарай жанған мұнайы бар құмыраларды лақтырған.
Кейінгі арабтар көршілес халықтардың жетістіктерімен таныса келе, мұнай туралы білді және оны өңдеу әдістерін дамытуға үлкен үлес қосты. 950 жылға жуық уақытта арабтар мұнайды айдауға арналған алғашқы қондырғыны тұрғызды. Олар айдау кубтарын күйдірілген қыштан немесе қорғасыннан жасады.
Біздің заманымыздағы мұнай мен газды өңдеу - бұл күрделі көп сатылы технологиялық процесс.
Газды өңдеу -- отандық газ өнеркәсібінің ең жас саласының бірі, оның қарқынды дамуы соңғы жылдарда басталды. Газ өңдеу зауыттары елдің шаруашылығына пропанды-бутанды фракция немесе техникалық таза жеке көмірсутектері, газ немесе автомобиль бензиндері, дизельді отын, қарапайым күкірт, гелий түрінде сұйылтылған газдарды жеткізіп отырады. Сұйытылған газдар химия өнеркәсібінде шикізат, мотор отыны, сондай-ақ елді мекендерді, кәсіпорындарды, мал өсіретін фермаларды газдандыруға арналған тұрмыстық отын ретінде қолданылады.
Көптеген жеңіл мұнайлар сусыздандыру мен тұзсыздандырудан кейін тұрақтандырылады - көмірсутектерінің пропан-бутанды, ал кейбір жағдайларда жартылай пентанды фракциялары айырылады. Осы фракцияларды алу мұнайды тасымалдау немесе сақтау кезінде құнды көмірсутектерінің жоғалуын азайту, сондай-ақ мұнай айдау қондырғысынан келіп түсетін мұнай буларының тұрақты қысымын қамтамасыз ету үшін қажет.
Көптеген мұнай-газ кенорындары Қазақстанның батыс аймағында және Каспий маңы бассейнінде ашылған.
1979 жылы ашылған Теңіз кен орны кең Каспий маңы бассейнінің оңтүстігінде орналасқан. Теңіз кен орны -- әлемде соңғы 15 жылдықта ашылғандардың ішіндегі кең және тереңдерінің бірі. Қазіргі есептеулер бойынша оның қабатында 3 млрд. тонна (23,6 млрд. баррель) мұнай бар.
Отандық газ өңдеу өндірісі С1-С4 көмірсутектерді бөлуге және қарапайым күкіртті алуға негізделген. Бірақ көмірсутекті газ халық шаруашылығы комплексінің тиімділігін өсіретін, көмірсутекті шикізаттың үлкен көзі ретінде ерекше қадағалауды талап етеді.
Мұнай газы, Республиканың халық шаруашылығын отынмен қамтамасыз ету үшін қосымша энергия көзі ретінде өте маңызды. Еліміздегі қазіргі кезде бар кейбір газ өңдеу зауыттары ескірген, олар модернизациялауды талап етеді. Көмірсутекті газдардың сапасын және өңдеу тиімділігін өсіру -- әлемдегі мұнай және газ өңдеу өндірісі тенденциясының қажетті талабы.
1 Әдеби шолу
Алғашқы Қазақстан мұнайы 1911 жылы Эмба өзенінде алынған. Алпысыншы жылдардың басында Маңғыстау түбегінде (Өзен, Жетібай) жаңа мұнай кен орындарының ашылуы ғылым мен практиканың алдына мұнай өндіру мен өңдеудің жаңа міндеттерін қойды. Жетпісінші жылдардың басында Бұзашы (Қаражанбас, Қаламқас) түбегінде жоғары мөлшердегі асфальтті - шайырлы заттар, металдары бар мұнай кен орындары ашылды. Қазіргі уақытта Қазақстанда 150-ден асамұнай және газ кен орындары зерттелген.
Қазақстанның мұнай өңдеу және мұнайхимиялық өнеркәсібі Кеңес Одағының біртұтас кешенінің негізгі бөлігі ретінде ұйымдастырылып, дамып отырған. Одақтың құлауымен (ыдырауымен) бірге біртұтас экономикалық кеңестік пен республикааралық еңбек бөлінісі де бұзылды. Егемендік алғалы бері Қазақстандареспубликаның мұнайхимиялық өнімдеріне деген қажеттіліктерін масималды түрде қанағаттандыруға бағытталған көмірсутек шикізаты бойынша технологиялық өзара байланысты мұнайхимия өндірісінің жекеменшік кешені құрылуда [4]. Басқа көптеген елдерге қарағанда, Қазақстанның мұнай өңдеу өнеркәсібінің көптеген салаларын дамыту үшін өзінің жеке шикізат базасы бар. Оған мұнайды айдау және крекингі барысында алынатын табиғи және ілеспе газдар, газ тәрізді және сұйық көмірсутектер және басқалары кіреді. Мұнай державасы ретінде Қазақстанның болашағы орасан зор: халықаралық байланыстар дамып жатыр, мұнай өнімдері бойынша айтарлықтай экспорттық потенциал құрылуда.
Қазақстан тәуелсіз мемлекет ретінде, шамалы уақыт аралығында отандық мұнай өңдеу өнеркәсібі қуаттылығы 1-2 млн.т атмосфералық мұнай айдау қондырғыларынан мұнай шикізатын қуатты кешендік өңдеу жүйелеріне дейін жол жүріп өтті. Өнеркәсіп өндірісінің көлемі 1990 жылғы деңгейден 22 есеге көп. Өнімді сату көлемі бойынша мұнай өңдеу мен мұнайхимия ауыр өнеркәсіп салалары ішінде екінші орын алады. Саланың өнімі 55-тен аса елге экспортқа шығарылады[5].
Мұнайды өңдеу көлемінің ұлғаюымен қатар алынып отырған өнімдердің номенклатурасы кеңейіп және мұнай мен газды пайдалану тиімділігі артып отыр. Газды тиімді пайдалану деп одан мұнайхимиялық синтезге қажетті шикізат - жеке көмірсутектерді (пропан, бутан, пентан) максималды толық бөліп алуды айтамыз. Мұнай газын өңдеудің ең тиімді тәсіліне газ фракцияларын газфракциялау және оларды әрі қарай өңдеуге жарамды техникалық фракцияларға айналдыру. Бұл жағдайда газфракциялау өзінің техникалық және экономикалық көрсеткіштері бойынша газ қоспаларын компоненттерге бөлудің кең мүмкіншіліктерін көрсетеді.
0.1 Мұнай газдарын өңдеу
Жетілдірілген газөңдеу зауыттары мен қондырғылырда газ және конденсатты шикізаттан коммуналдық - тұрмыстық мақсатта қолданатын құрғақ газ, этан фракциясы, жеңіл көмірсутектерінің кең фракциясы, тұрақты газ конденсаты, қарапайм күкірт, меркаптандар сияқты көптеген аса бағалы өнім түрлерін өндіреді.
Шығу жеріне байланысты мұнай газдары табиғи және жасанды болып бөлінеді. Жер қойнауынан алынатын кез келген жанғыш газ, мейлі ол табиғи, мейлі ол ілеспе болсын, өзінің химиялық қасиеті жағынан әртүрлі болып келеді. Оның құрамына көмірсутектен басқа шаң түйіріндей бөлшектер, су буы, азот кіреді. Ал кейбір кен орындарындағы газдардың құрамында қышқыл компоненттері - күкіртсутек, меркаптандар, көмірсутек диоксиді бар.
Құрғату, газ құбырында гидрат түзілуін толығымен жоятындай етіп жүргізілуі тиіс.
Осындай кәсіпшілік жағдайда дайындаудан кейін күкіртсіз табиғи газды тікелей магистралды зауыттардың бас компрессорлық стацияларына жібереді.
Құрамында күкіртті қосылыстары бар газ, сонымен қатар кәсіпшілік мақсатта алынған бүкіл мұнай газы газ өңдеу зауыттарына келіп түседі.
Жеңіл көмірсутектердің кең фракциясы және тұрақты конденсат келесі өнімдерді өндіруде бастапқы шикізат болып табылады:
- коммуналдық - тұрмыстық тұтынуға қажетті сұйытылған газдарды;
- мұнайхимиялық синтез үшін шикізат ретінде пайдаланатын пропан, изобутан, бутан, изопентан, пентан фракцияларын;
- дизель отынын, авиакеросинді, автомобиль бензинін, еріткіштерді, флотореагенттерді және қазандық отынды [7].
Газды тиімді пайдалану деп одан мұнайхимиялық синтезге қажетті шикізат - жеке көмірсутектерді (пропан, бутан, пентан) максималды толық бөліп алуды айтамыз. Мұнай газын өңдеудің ең тиімді тәсіліне газ фракцияларын газфракциялау және оларды әрі қарай өңдеуге жарамды техникалық фракцияларға айналдыру. Бұл жағдайда газфракциялау өзінің техникалық және экономикалық көрсеткіштері бойынша газ қоспаларын компоненттерге бөлудің кең мүмкіншіліктерін көрсетеді.
АҚШ-та табиғи газдарды өңдеу коэффиценті өте жоғары (өндіру көлемінің 81,7%-ы). Табиғи газдан алынатын сұйық өнімнің жалпы көлемі АҚШ-та 50 млн. тжыл дейін жетеді. Ал табиғи газдарды өңдеу коэффициенті біздің елімізде өндіру көлемінің 15%-ын құрайды [7].
Елімізде мұнай газының шығындары мынаған байланысты: осы уақытқа дейін қажетті компрессорлық жабдықтың болмауына байланысты мұнай қабатына газды қайта беру жүргізілмейді. Газ конденсатты кен орындарын және табиғи газды таусылғанша өндіру жағдайы да кері фактор болып отыр. Осының нәтижесінде газ конденсаты ресурстарының жартысына жуығы қабатқа сіңіп, миллиондаған тонна конденсаттың жойылуына әкеледі. Сонымен қатар қалып қалған конденсат қабат саңылауларын бітеп, газ фазасын максималды сұрыптауға кедергі болады.
50-60 жылдары және де 70-ші жылдардың бірінші жартысында салынған газөңдеу зауыттарының көбісі моральді және физикалық, технологиялық тозған. Мұнай газы ресурстарының таусылуына байланысты көптеген газ өңдеу зауыттары 50%-дан төмен жұмысбастылықпен жұмыс істейді [3].
Жетілдірілмеген технолгияға байланысты күкіртсутектің қарапайым күкіртке конверсиясының толық болмауынан, құрамында күкірті бар газ өңдеу зауыттары қоршаған ортаға айтарлықтай зиян келтіріп отыр.
Жоғарыда айтылғанның тұрғысынан қарасақ, мұнай өндіретін өнеркәсіптің жұмысшылары келесі міндеттерді шешуі қажет:
1.Мұнай газының пайдалану коэффициентін өндіруден 90-95%-ға жеткізе отырып жоғарылату, ескі мұнай аймақтарында газөңдеу зауыттарын техникалық қайта жарақтандыру, Батыс Қазақстанда жаңа газөңдеу зауыттарын, азгабаритті блокты қондырғылар, магистралды газ құбырлары мен өнім құбырларын салу;
2.Табиғи және ең алдымен құрамында этаны бар газдарды және өндірілген этаны бар газ конденсатын, сұйытылған газдарды, моторлы орындарды өңдейтін зауыттарды салу;
3.Батыс Қазақстанда пластикалық массаларды, ароматты көмірсутектерді, спирттерді өндіретін газхимиялық кешендерді салуға және әрі қарай эксплуатацияға қатысу;
4.Құбырдетандерлерін қолдана отырып, ішкі ағымдардың салқындауы рекуперация (қайтарымдау) жүйесін жетілдіре отырып, мембранды технологияны қолдана отырып, өңделетін шикізат - этанды, пропанды және жоғарғы сутектердің сұрыпталуын тереңдететін жаңа технологияны дайындау және енгізу;
5.Газдан күкіртті қосылыстарды бөліп алатын, күкіртсутектің тікелей тотықсыздануы жолымен қарапайым күкіртті алатын, күкіртсутектің күкіртке 99,5-99,8 %-ға дейін конверсиясын қамтамасыз ететін экономикалық процестерді әзірлеу және енгізу [4].
0.2 Газ өңдеудің өнеркәсіптік схемелары
Газдың жеке фракцияларға бөлінуі газфракциялайтын қондырғыларда жүзеге асырылады. Мұнай газын өңдеу зауыттары мен қондырғылар келісі түрде жіктеледі:
- қайта өңделетін газдың көлемі бойынша;
- бензинсіздендіру тәсілі бойынша (бағалы компоненттерді бөліп алу);
- технологиялық циклдың аяқталуы бойынша.
Сонымен қатар олар азгабаритті, жылжымалы және станционарлық болып бөлінеді.Өңделетін газдың көлемі бойынша газ өңдеу зауыттары төмендегідей бөлінеді:
- аз қуатты - 500 млн. м[3]жыл дейін;
- орташа қуатты - 500-ден 1000 млн. м[3]жыл дейін;
- үлкен қуатты - 1000 млн. м[3]жыл жоғары.
Бинзинсіздендіру тәсілі бойынша газөңдеу зауыттары 3 түрге бөлінеді:
а) төмен температуралы абсорцияны қоса отырып, бензинсіздендіру абсорциялау тәсілімен жүргізілген зауыттар;
б) газдан бағалы компоненттірді бөліп алу төмен температуралы конденсация және төмен температуралы ректификация тәсілдерімен жүргізілетін зауыттар - Шымкент, Павлодар мұнайөңдеу зауыттары;
в) газды бензинсіздендірумен қатар, мұнай дайындауды жүргізетін зауыттар (Теңіз кен орнындағы Жаңажел зауыты) [9].
Технологиялық циклдің аяқталуы бойынша газөңдеу зауыттары төмендегідей бөлінеді:
а) технолгиялық цикл аяқталған, яғни құрамында газ фракциялайтын қондырғылары бар зауыттар. Онда жеке өзі шығаратын, сонымен қатар сырттан әкелінетін тұрақсыз газды бензинді келесі өнімдерге бөлу жүргізіледі: этанды фракция, сұйықталған газдар, жеке техникалық таза көмірсутектер (пропан, изобутан, н-бутан, изопентан) және тұрақты газды бензин;
б) технологиялық циклы аяқталмаған, яғни құрамында газ фракциялайтын қондырғылары жоқ зауыттар. Олар тек екі негізгі өнім түрін шығарады: бензинсіздендірілген құрғақ газ және жеңіл көмірсутектердің кең фракциясы [8].
1.3Ілеспе көмірсутекті газдарды бензинсіздендіру
Қазіргі кезде өндірісте тұрақсыз газ бензинін алудың төрт әдісі қолданылады: абсорбциялық, компрессиялық, төменгі температуралы конденсация және төменгі температуралы ректификация [3].
1.3.1 Газдарды бензинсіздендірудің абсорбциялық әдісі
Ең көп тараған әдіс болып табылады. Бұл процесс газ қоспасының кейбір компоненттерін сұйықпен (абсорбентпен) талғамды жұтуға негізделген. Абсорбент есебінде бензинді, керосинді немесе соляр дистилятын қолданады. Көмірсутектер ауыр болған сайын олардың абсорбентте ерігіштігі жоғарылайды. Еріген көмірсутектердің мөлшері қысымның өсуімен Генри заңына сәйкес және температураның төмендеуімен (абсорбция кезінде еріген газдың шамамен жылу конденсациясына теңдей жылу мөлшері бөлінеді) көбейеді. Температура тұрақты болғанда, қысым абсорбцияға көмектеседі. Температураның өсуі газдың сұйықтағы еруін азайтады, абсорбцияны баяулатады. Технологиялық қондырғыда газдан пропан мен бутанды бөлуде температураны 35°С-тан жоғарылатпайды. Газдың сұйықтықпен жұтылуы жылу бөле жүреді.
Абсорбцияны колонна аппаратында жүргізеді, мұнда газ бен сұйық фазаның жанасуын табақшалар немесе насадка арқылы іске асырады. Ең көп тараған қақпақты және торлы табақшалары бар абсорберлер. Екеуінде де табақша сұйық қабат болады, одан газ бүлкілдеп өтеді. Абсорбцияны салыстырмалы төменгі температурада ( 30-40°С) және жоғары қысымда (1,0-1,5 МПа) жүргізеді[2].
Ілеспе газ тазалау құрал-жабдығынан өткеннен кейін компрессорларға түседі, онда бір немесе екі сығу дәрежесінен өтіп, абсорбердің төменгі бөлігіне беріледі, ал жоғарыдан абсорбент беріледі. Бензинсізденген газ абсорбердің жоғары жағынан шығып, комрессияланған майдан тазару жүйесіненөткеннен кейін пайдаланушыға беріледі.Десорбцияны салыстырмалы жоғары температурада (160-200°С) және төменгі қысымдарда (0,3-0,5 МПа) жүргізеді. Қаныққан абсорбенттен көмірсутектерді десорбциялау үшін газ фазасында бөлінуші компоненттің сыбағалы қысым сұйық фазадағыға қарағанда, аз болуы керек. Десорбциялаушы агент есебінде көбінесе өте ыстық су буы пайдаланылады. Бумен әрекетке түскен ауыр көмірсутектер және су буы десорбердің жоғарғы жағынан шығады, конденсатор-тоңазытқыштан өтеді де субөлгішке түседі.
Бұл жазылған желі бойынша газдың бутанның тек 40 пайыз шамасын ғана бөлуге болады.Сұйытылған газдардың бөлу дәрежесін көтеру үшін әр түрлі диаметрлі екі секциядан тұратын абсорбциялаушы - буландырушы колоннаны (абсорбциялаушы абсорбер)қолданылады. Абсорбциялық әдісті пайдалану бастапқы шикізаттан 70-90% пропанды,97-98 % бутанды және тегіс пентанды және одан да ауыр компоненттерді бөлуге мүмкіндік береді.
Абсорбциялық әдісті кедей газдардан, құрамында ауыр көмірсутектерінің мөлшері 50 мгм[3] дейін газ бензинін бөлу үшін қолданады. Әдістің негізгі мәні кеуек қатты заттардың, активтелген көмір, силикагель, молекулалық тор сияқты, өздерінің беттерінде әртүрлі көмірсутектерді адсорбциялануына негізделген. Адсорбцияланған көмірсутектер мөлшері адсорбент және адсорбцияланушы заттар табиғатына, газ құрамына, яғни, басқа компоненттердің адсорбциялануына, процесстің температурасы мен қысымына байланысты[7].
Температураны көтеру және қысымды төмендету адсорбция процессіне теріс әсер етеді. Адсорбциялы бензинсіздендіруді әдетте қоршаған ауа температурасында және 0,2-0,5 МПа қысымда жүргізеді. Адсорбенттерді регенерациялауды жоғары температураларда және атмосфералы қысымда газбен немесе су буымен үрлеумен жүргізеді.
Соңғы жылдары аз уақытты адсорбция процессі кедей газдарды кептіруде және бензинсіздендіруде көп қолданыс табуда. Мұнда адсорбент есебінде силикагель немесе боксит пайдаланылады. Адсорбция қайтарымын азайтқан сайын бөлінуші көмірсутектерінің мөлшері өседі. Осыған қысқа қайтарымды адсорбция процесі негізделген. Адсорбцияны қоршаған орта температурасында және газқұбырындағы газ қысымында жүргізеді. Адсорбентті регенерациялауды 290-315[0]С дейін қыздырылған бензинсізденген және кептірілген газбен 205[0]С төмен емес температурада жүргізеді. Мұндай температура судың және газ бензинінің толық десорбциясын қамтамасыз етеді. Қондырғы құрамына екі немесе одан да көп адсорберлер, адсорбция және регенерация сатыларына бірдей уақытта кезекпен ауысып тұратын, кіреді.
Үздіксіз адсорбция процесстері, адсорбент қабаты қозғалып тұратын (мысалы гиперсорбция процессі) көмірсутекті кедей газдарды және фракцияларға немесе көмірсутектерге бөлуде ғана аздап қолданылады. Қазіргі адсорбциялық бензинсіздендіру қондырғыларының технологиялық жүйесі адсорберлердің формасымен, адсорбцияны 24-25 мин. жүргізу уақытымен, адсорбентті регенерациялауды ыстық газбен жүргізумен және қоспа адсорбенттердің бөлшектерінің белгілі мөлшерімен ерекшеленеді, бұл қондырғыларда адсорбенттерді 1-2 жылдан кейін ауыстырады, бұл пайдалану шығынын және газ бензинінің өзіндік құнын азайтады.
Адсорбенттер көмегімен газ бензинін бөлудің оқтын-оқтын және үздіксіз процесстеріне бөледі. Оқтын-оқтын процесс қарапайымдылығымен ең көп тараған газ бензинін адсорбциялық бөлудің оқтын-оқтын процессі 4 этаптардан тұрады: 1) активтелген көмір бетіндегі көмірсутектер адсорбциясы; 2) десорбциясы, яғни, адсорбент бетінен өткір су буы көмегімен адсорбцияланған көмірсутектерді бөлуі; 3) көмірді ыстық газбен кептіру және 4) адсорбентті суық газбен суыту[6].
1.3.2 Газдарды бензинсіздендірудің компрессиялық әдісі
Газды компрессорлармен сығып және оны тоңазытқышта суытуға негізделген. Газдарды сыққанда бөлінуші компоненттердің қысымы осы компоненттердің қаныққан буларының қысымына дейін жеткізіледі, осының нәтижесінде олар бу фазасынан сұйық фазаға ауысып тұрақсыз газ бензинін құрайды.Әдетте, қысымның өсуімен және температураның төмендеуімен сұйық фазаның мөлшері көбейеді. Мұнда конденсацияланған көмірсутектері жеңілдеу компоненттердің сұйық күйге айналуын жеңілдетеді, себебі олар сұйық компоненттерде ериді. Оптималды қысым көп факторлармен, яғни бастапқы газ құрамымен, мақсатты компоненттерді бөлудің берілген дәрежесімен, сығуға кеткен энергия шығынымен және т.б анықталады. Көпшілік ілеспе газда үшін, келісілген бөлу дәрежесін ескере отырып, оптималдық қысымды 2,0-4,0 МПа аралығынд ұстайды. Газды екі немесе үш баспалдақты компрессорлармен сығады. Компрессорлардың жұмыс істеу режиміне аралықтоңазытқыштарда газдың аралық баспалдақты сууы және цилиндрлердің қабырғасының қажетті салқындауы үлкен әсер етеді. Аралықбаспалдақты салқындату түзілген конденсатты мүмкіндігінше көп бөлуге көмектеседі де сығуға қажетті энергия шығынын кемітеді, себебі сығу күші компрессорға түскен газ температурасының абсолюттік мәніне пропорционалды.
Бастапқы газ шаңұстаушы және қорғаушы тор арқылы компрессордың бірінші баспалдағына беріледі. Сығылған газ тоңазытқышта суытылады да газ сеператорына түседі, одан әрі компрессияның екінші сатысына және т.б жіберіледі. Сонымен газ үш рет сығылады, суытылады, конденсаттан (газ бензинінен) бөлінеді де газбөлу желісіне жіберіледі. Газ сеператорлардың үш баспалдағынан шыққан конденсат тұрақты газ бензинін, сұйытылған газдар және техникалық жеке көмірсутектерін алумен тұрақтандырылады.
Газдарды сығу үшін поршенді және турбиналы компрессорлар қолданылады. Жоғарғы қысымдар шеңберінде поршенді компрессор көп қолданылады. Егер жоғары қуат қажет болғанда, ал қысым 4,5 МПа көп болмаса, компрессорды қолдану тиімді. Компрессордың түрін және қуатын таңдауға тартпаның түрі үлкен әсер етеді: электрқозғалтқыш, газмоторы, бу немесе газ турбинасы. Капиталдық жұмсау және пайдалану шығыны жағынан қысымға қарсы тұратын бу турбинасы экономикалық жағынан пайдалы[6].
Компрессиялық әдістің бір кемістігі сеператорларда жеңіл көмірсутектердің ауыр көмірсутектерден таза бөлінбеуі, осының нәтижесінде жеңіл көмірсутектердің аз бөлігі газ бензиніне араласып, ауыр көмірсутектерінің бір бөлігігаз фазасымен жоғалуы орын алады. Осының нәтижесінде газ бензині тұрақсыз болады және оның бөлінді потенциалдық мүмкіндіктен аз болады. Компрессиялық әдісті,150 гм3 жоғары ауыр көмірсутектерден тұратын майлы газдарды бензинсіздендіру үшін қолданылады. Олардың мөлшері аз болғанда бұл әдіс тиімсіз.Бұл әдіс пропан фракциясының бөлінуіне қарап бензиннің толық бөлінуі туралы тұжырымдайды. Бутан фракциясын толық бөлу үшін компрессиялы әдісті басқа тиімді әдістермен бірге пайдалану қажет.
1.3.3 Газдарды төмен температуралы бензинсіздендіру
Төмен температуралы бензинсіздендіру процесстерінің арасынан төмен температуралы конденсациялау мен ректификациялаудың жеке немесе қосарланған процесстері өндірісте көбірек қолдануда.
Төмен температуралы конденсациялау әдісі бойынша адсорбенттермен кептірілген газ минус 30 бен минус 45[0]С аралығына дейін суытылады да газсеператорына түседі. Оның жоғарғы жағынан газ, астынан конденсат беріледі. Сұйық фаза ректификация колонннасына, этансыздануға, яғни, метан мен этаннан айыруға түседі. Төмен температуралы конденсациялауда, компрессия әдісіндегі сияқты, тек төмен температурада бір дәрежелі конденсациялау жүреді.
Төмен температуралы ректификациялау әдісі бойынша бастапқы газ жылуалмастырғышта суытылады да ректификациялау колоннасына түседі. Колоннаның жоғарғы жағынан жеңіл көмірсутектері шығады, суытылады да пропан тоңазытқышында аздап конденсацияланады. Конденсат колоннаға суық ағын есебінде қайта беріледі. Колоннаның төменгі жағынан тұрақсыз бензин шығады.
Екі әдістің де артықшылықтары мен кемістіктері бар. Төмен температуралы конденсациялаудың ректификациялаумен салыстырғанда артықшылықтары мынадай: 1) газдың бәрі емес, тек оның конденсацияланған бөлігі ғана ректификация колоннасынан өтеді, бұл оның диаметрін азайтады; 2) метан мен этанның мөлшері конденсатта көп болмайды, сондықтан колоннаның жоғарғы жағының температурасы жоғары болуы мүмкін, бұл суыту шығынын азайтады және 3) капиталдық шығын көп емес. Төмен температуралы ректификациялаудың артықшылықтары мынадай: 1) майлы газдардан мақсатты көмірсутектерді бөліп алу жоғары; 2) процесс икемді: колоннаның жоғарғы жағының температурасын өзгерте отырып, пропанды бөліп алудың тереңдігін алшақ аралықта өзгертуге болады. Төмен температуралы ректификациялауды пропан мен этанды терең бөлуде және сирек кездесетін газдарды бөлуде пайдаланылады. Майлы газдарды өңдеуде төмен температуралы конденсациялауды қолдану экономикалық жағынан пайдалану, себебі буландырғышта бұл әдісте жылыту мен суыту, колонна, компрессор және жылуалмастырғыш құрал жабдықтары аз қажет болады[6].
1.4 Көмірсутекті газдарды бөлудің физика - химиялық негіздері
Газ фракциялайтын қондырғыларды эксплуатациялау жағдайында заттың сұйықтық күйінен газ тәрізді күйге өту және керісінше құбылыстар тұрақты түрде кездесіп тұрады. Белгілі бір қайнау температурасы бар жеке зат үшін бір күйден екінші күйге өтудің қатаң белігіленген жағдайлар болады. Әртүрлі қайнау температурасы бар бірнеше компоненттерден тұратын заттар үшін агрегаттық жағдайын өзгертудің белгілі бір қатаң шектері жоқ.
Көп клмпонентті қоспа үшін температуралар мен қысымдардың кейбір интервалында фазалардың шектері бар [9].
Газ фракциялайтын қондырғылардың жұмысына қолданатын заттың агрегаттық қалпын өзгерту жағдайын анықтайтын аса маңызды факторларды қарастырайық:
- газ және бу;
- газ қоспасындағы компоненттердің концентрациясы;
- аумалы күйдегі критиналық температура және қысым.
Газ және бу.Температурамен қысымның шарттары бойынша конденсацияға, яғни қанығуға тым жақын жағдайындағы газды бу деп атауға болады. Температура мен қысым шарттары бойынша конденсация жағдайынан алыстатылған шамадан тыс қыздырылған булар толығымен газ жағдайы заңдарына бағынған.
Дальтонның заңы бойынша газ қоспасының толық қысымы оның компоненттерінің порциалды қысымдардың қосындысына тең. Газдардың қоспасында әрбір жеке газ, қоспадан құрамдық бөліктерді алып тастағанда және ол жалғыз өзі ғана бүкіл көлемді алатындай ұстайды [8].
Газ қоспасындағы компоненттердің концентрациясы.Газ қоспасындағы кез келген компоненттің концентрациясы деп оның осы қоспадағы қатыстық құрамын айтамыз, бұл концентрация у арқылы белгіленеді. Сұйық күйіндегі газдар үшін концентрация х арқылы белгіленеді.
Газ қоспасындағы жеке компоненттердің мөлшері қандай бірлікте көрсетілгеніне байланысты концентрацияның характері де анықталады.
Концентарция салмақтың, молярлық, көлемдік немесе пайызбен не үлеспен көрсетілген болуы мүмкін.
Салмақтық концентрация қарастырылып отырған компоненттің жалпы жүйе салмағының қандай бөлігін құрайтынын көрсетеді:
(1)
мұндағы, Уі - қарастырылып отырған компоненттің салмақтық
концентрациясы;
Qі - берілген компоненттің солмағы;
Q - тең жүйенің жалпы салмағы.
Аумалы күйдегі температура және қысым.Газдың сұйық күйге өту мүмкіндігі аумалы күйдегі температурамен сипатталады. Егер газдың нақты температурасы оның аумалы күйдегі температурадан төмен болса, онда газ сұйық күйге өтуі мүмкін және де газдың бұл температурасы қаншалықты төмен болса және қысым жоғары болса, соншалықты жылдам өтеді. Егер газдың нақты температурасы оның аумалы күйдегі температурасынан жоғары болса, тек газ тәрізді күйде болады. Аумалы күйдегі температурада газ сұйық күйге өту үшін қажетті қысым аумалы күйдегі қысым деп аталады.
1.5 Газ фракциялау қондырғылар
Газ қоспаларын фракцияларға бөлу үшін және газдарды компоненттерге бөлу үшін келесі процестер қолданылады: конденсация, компрессия, абсорбция, ректификация, адсорбция. Газ фракциялау қондырғыларда бұл процестер әртүрлі үйлесімдікте ұластырылады. Газды ректификациялау зауыт газдарынан пропан- пропен және бутан-бутен көмірсутектерін толығымен бөліп алу үшін қажетті компрессия және абсорбция процестерімен өте тығыз байланысты.
Газды компрессиялау оны құрайтын компоненттерге бөлгенде немесе газ құбырымен үлкен қашықтыққа айдау қажет болғанда қолданылады.
Газды екіфазалы сұйықтық - газ жүйесіне айналдыру үшін конденсация қолданылады. Бұл жүйені содан кейін механикалық түрде газ және сұйықтыққа бөледі. Конденсация газдарды бөлу схемаларында компрессиямен бірге қолданылады.
Егер газдың құрғақ бөлігін (сутектен С2 көмірсутектеріне дейін) және С3 фракциясын алу қажет болғанда абсобцияны ректификациямен үйлесуін пайдаланады. Абсорбцияларды ең алдымен газ фазасының ең ауыр көмірсутектеріне салады [11].
Ректификация газ қоспаларын бөлудің соңғы сатысы болып табылады. Оны жоғарғы таза жеке көмірсутектерді алу үшін қолданады. Газ қоспаларын компоненттерге бөлу қиынырақ жүретіндіктен, газдан конденсаицялық - компрессорлық немесе абсорбциялық әдіспен бөлінген сұйықтықты газдардың ректификацияға бөліну схемасына береді. Мұнай фракцияларының ректификациясымен салыстырғанда сұйытылған газдардың ректификациясының ерекшелігі - бұл қайнау температурасы бойынша өте жақын өнімдерді бөлу қажеттілігі және жоғарға тазалық деңгейдегі тауарлы өнімдерді алу.
Газ фракциялау қондырғылар өңделетін шикізаттың түрі бойынша шекті және шексіз газдардың қондырғылары болып бөлінеді. Ал газдардан мақсатты компоненттерді бөліп алу схемасының түрі бойынша конденсациялық - компрессорлық және абсорбцияның қондырғылар болып бөлінеді. Абсорбциялық қондырғыларында сияқты, газдан бөлініп алынған көмірсутектердің сұйық қоспасы әрі қарай, ректификацияны қолдана отырып, жеке көмірсутектерге немесе фракцияларға бөлінеді.
Құрамында көмірсутек және төмен меркаптандар бар көмірсутек газдарын газ фракциялайтын қондырғыларға жіберілмей тұрып, алдымен оны тазалайды. Газды тазалауда абсорбция немесе экстракция жиі қолданылады. Мұнай өңдеу процестері моноэтаноламин (МЭН) ерітіндісінің көмегімен тазалау кең қолданылады [10].
Газ фракциялайтын қондырғының жұмыс режимі бірқатар көрсеткіштермен немесе параметрлермен анықталады. Олар негізгі немесе тәуелсіз және тәуелді параметрлер болып бөлінеді.
Негізгі параметрлерге қондырғы жұмысының сапасына тікелей әсер ететіндерге қысым мен температура жатады.
Тәуелді параметрлерге берілген деңгейдегі параметрларді ұстап тұру үшін қажетті барлық қалған көрсеткіштер жатады. Газ фракциялайтын қондырғылар үшін тәуелді параметрлерге келесілер жатады: рекфикациялық колонканың жоғарғы жағына суытуға қажетті шығын, буландырғыш - қыздырғыштардағы температураны ұстап тұру үшін қажетті бу шығыны, тоңазытқыштар мен конденсаторларға қажетті су шығыны, қыздыру температурасы және шикізатты колоннаға біркелкі жіберу, аппараттардағы және сыйымдылықтардағы сұйық фазаның қажетті деңгейлерін сақтау және т.б. [8].
Жұмыс режимінің көрсеткіштері қондырғының жұмысын бақылайтын лабораторияның жұмысын бақылайтын лабораторияның анализдері мен есептік мәліметтері негізінде орнатылады. Бұл көрсеткіштер технологиялық картаға жазылады.
Газ қоспаларын ректификациялық бөлу барысында газдарды ең алдымен салқындату және қысымды жоғарылату жолымен сұйық күйге айналдырады. Кейін алынған сұйық қоспаны ректификациялайды. Құрамында метан, этилен, этан сияқты жеңіл көмірсутектер бар газ қоспаларын бөлген кезде төмен температураны (-70[0] дейін және төмен) және 2 мПа дейінгі қысымды қолдану қажет. Пропан мен пропиленді айыру үшін шамалы төмен температура мен шамалы ғана қысым қажет [12].
Газды фракциялау процесінде концентрация деңгейі немесе алынған әрбір өнімнің химиялық тазалық деңгейі ректификацияның (айқындылығымен) анықталады. Сондықтан температура мен қысымды бақылауда және реттегіштерін колоннаға қосу ерекше маңызды болып табылады.
1.5.1 Газ бензинін тұрақтандыру және жеке көмірсутектерді бөлу
Әртүрлі әдістермен алынған газ бензинінің құрамында этанның, пропанның және бутанның мөлшері әжептәуір болады, қаныққан булар қысымы жоғары, жеңіл компоненттерді және өзінің құрамын сақтау кезінде осылай өзгере отырып, тез буланады. Тұрақсыз газ бензинін пайдалануға болады, яғни, метанды, этанды, пропанды және бутанды бөлу.
Тұрақтандыру қондырғыларының екі түрі болады: тұрақтанған бензин және сұйытылған газдар (пропан - бутан фракциясы) және тұрақтанған бензин мен техникалық жеке көмірсутектер алу. Тұрақтандырудың бірінші варианты бойынша тұрақсыз бензин жылуалмастырғышта 40-45[0]С дейін қыздырылады да тұрақтандыру колоннасының орта бөлігіне беріледі. Колонна 1,0-1,5 МПа қысымда жұмыс істейді. Колоннаның жоғарғы жағындағы температура 40[0]С.
Тұрақтандырудың екінші варианты бойынша тұрақсыз газ бензині жылуалмастырғышта қыздырылады да 4,0 МПа қысымда жұмыс істейтін этан колоннасының орта бөлігіне түседі. Бұл колоннаның жоғарғы жағынан құрғақ газ (метан мен этан) алынады. Оның төменгі жағынан қалдық пропан колоннасына жіберіледі. Ондағы қысымды 1,5 МПа шамасында ұстайды. Пропан колоннасының жоғарғы жағынан пропан аздап метан мен этанның қоспасымен шығады және конденсатор - тоңазытқышта арқылы оның аз бөлігі ағын есебінде қайта беріледі, ал оның басқа бөлігі сақтауға сыйымдылыққа түседі. Ағын сыйымдылығының жоғарғы жағынан конденсацияланбаған метан мен пропанды бөліп алады. Пропан колоннасынан шыққан қалдық ... 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