Фракциялардың потенциалдық құрамы
Кіріспе
Газ кен орындарындағы газды – табиғи газдар деп атайды. Мұнаймен бірге
табылған газды – мұнайлы газдар деп атайды. Табиғи және мұнайлы газдар
көмірсутектерден тұрады. Олар метан СН4 және оның гомологы СНН2п+2 – этан
С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, пентан С5Н12 және т.б. Көмірсутекті газдар
көбінесе өздерінің құрамында көміртегі диоксидін СО2, күкіртеутегін Н2S
және азот N , гелий Не, аргон Ar, сынап буларын Hg және меркаптандар бар.
Күкірт сутектерінің және көмір қышқыл газдарының құрамында болуы ондық
процентке дейін жетеді. Кәдімгі шарттар көмірсутектер ментаннан бутанға
дейін газтәрізді күйде болады. Табиғи жанғыш газдар негізінен ментаннан,
этаннан, пропаннан және бутаннан тұрады, кейбір кездерде сутегі
көмірсутектерінің қоспасы болады.
Табиғи жанғыш газдардың кен орындары басқа пайдалы қазбалармен
байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына, газ
көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ (шкаласы)
шапкасы деп аталатын газмұнайлы түріне, газ сутегі көмірсутермен қаныққан,
конденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты, бірінші кезекте энергетикалық отын
есебінде көп пайдаланады, оның 10% - ті химия өндірісінің қажетіне
жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
материалдарын өндіруде және комуналды шаруашылық қажетінде көп қолданыс
табуда. Табиғи жанғыз газдар біртекті және табиғи органикалық шикізат олар
келешекте химия технологиясында көп қолданыс табуы керек. Соңғы кезде
сығылған жне сұйытылған газдар автокөлік отыны есебінде пайдаланылуда.
Табиғи газдарды төтелше арқылы өндіреді. Оларды өндіруде фонтан әдісін
пайдаланады. Газ жер бетіне шығу үшін газ қабатына дейін бұрғыланған
төтелді ашу керек. Газдың өзіндік шығу жағдайында қабат энергиясы тиімді
пайдаланбайды, төтелдің бұзылуы мүмкін. Сондықтан газдың шығуын, төтел
басындағы құбырды жіңішкертіп барып, шектейді. Газ кен орындарын пайдалану
соңғы 20-25 жылдары үлкен қарқынмен өсіп келеді. Осы мезгілде қордың 80-90%
өндірілуде.
С1-С4 көмірсутектері метан, атом, пропан, бутан, изобутан сонымен
қабат 2,2 – екіметилпропан қалыпты жағдай газ күйінде болады. Бұлардың
барлығы табиғи және мұнайға ілеспегаздардың құрамынакіреді. Бұрынғы КСРО-ғы
барлық газдар қорының 96%-ті табиғи газдарға жатады, яғни, олардың
өндірілетін орындары мұнай өндіретін орындардан тіптен бөлек. Табиғи
газдардың кен орындары 2 түрлі болады: таза газ және газ конденсатын
өндіретін.
Көпшілік табиғи газдардың негізгі конденсатын метан құрайды. Кейбір
табиғи газдардың құрамында азоттың мөлшері көп болады; мұндай газдар
құрамына азотпен бірге сирек газдарда гелий, аргон және т.б. кіреді. Табиғи
газдарда метан гамологтарының мөлшері көп емес: этан 0,1 – ден 8,0%-ке
дейін (өте сирек), пропан 0,1 – ден 3,0%-ке дейін, бутан және одан жоғары
алкандар, әдетте-проценттің бөліктері шамасында болады. Көмірқышқыл
газдардың қоспадағы мөлшері 2,5% аспайды. Көпшілік табиғи газдардың
құрамында метан мөлшерңбасым, ал С4-С5 көмірсутектеріаз болғандықтан,
оларды құрғақ газдарға жатқызады. Газ конденсат кен орындарының газдары
таза газ орындарының газдарынан айырмашылығы, метанмен бірге олардың
арасында, пропаннан бастап, көп газ түріндегі оның гамологтары сонымен
қабат жеткілікті мөлшерде, сутегі алкандар, соқинаалкандар және арендар
болады.
Газ конденсат көздерінің түзілуін мұнайдың газдарда жердің төменгі
қабатынд, жоғарғы Р-да еруімен түсіндіріледі. Газдардың қысымдағы, шектен
асқан температурада шамамен 75 Мпа және одан да жоғары қысымда, сутегі
көмірсутектердің -нан жоғары және сондықтан соңғы сығылған газда
ериді. Газ конденсат орындарын пайдаланған кезде қысым төмендейді және
сутек көмірсутектері газдан газ конденсаты түрінде бөлінеді. Конденсат шикі
және тұрақталған болады. Шикі конденсат тікелей кен орындарында
сепараторларда берілген қысым мен температурада сұйық күйінде алынады. Ол
қалған жағдайда сутек көмірсутектерде белгілі мөлшерде газ
көмірсутектерінің еріген түрі. Тұрақты конденсатты шикі конденсатты газдан
айыру арқылы алады.
Мұнай кен орындарының газдарын ілеспе мұнай газдары деп атайды. Бұл
газдар мұнайда еріген түрінде болады және одан жер құрғақ газдан этан,
пропан, бутандар және одан жоғары көмірсутектерін (қосынды мөлшері 50%-ке
дейін) көп құрайды. Сондықтан оларды майлы немесе байылған газдар деп
атайды. Бұл газдардан ең жеңіл бензин тауарлы бензинге қоспа бола алатын,
әрі отын есебінде пайдаланатын сығылған газдар алады. Этан, пропан және
бутандар бір-бірінен бөлінгеннен кейін мұнай химия өндірісінің құнды
шикізаты болады.
Газконденсат газдарының құрамында да метанның мөлшері көп, сонымен
қатар бензин, керосин, кейбір кездерде мұнайдың дизель фракциясының
құрамына кіретін жоғары молекулалы көмір сутектері де болады. Соңғы жылдары
зерттелген және пайдаланған газ кендерінің көбісі газконденсатты түріне
жатады. Бұл конденсаттардың құрамына 2-5% және одан да көп сұйық
көмірсутектері кіреді.
Конденсаттар, мұнайлар сияқты алкандардан, нафтендерден және
арендерден тұрады. Бірақ бұл көмірсутектен топтарының конденсаттағы
бөлінуінің кейбір мынадай ерекшеліктері бар:
- конденсаттардың бензин фракциясындағы арендердің абсолюттік мөлшері,
майларға қарағанда жоғары;
- кейбір бензин фр-да нафтендер мен арендер мөлшерінің бірден көп болуы
байқалады;
- бензин ф-ғы алкандар мен арендердің мөлшерінің арасында кері байланыс бар
алкандар көп болған сайын арендер аз болады;
- тармақталған алкандардың н-алкандарға қарағанда мөлшері аз;
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
көмірсутекті газдар түзілумен жүреді. Бұл газдың шығымы шикізатқа
есептегенде орташа 5-25% құрайды. Қазіргі озық мұнай өңдіру зауыты жылына
12 млн.т. терең өңдегенде шамамен 1 млн.т. (яғни 8% (масс) жоғары) газ
көмірсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процесстернің арасынан
пирализ процессі ерекше орын алады, онда олифиндерге өте бай өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропанды және бутан – бутадиен фракциясын бөлгеннен
кейін газдардың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта пиролизге
айналымға жібереді немесе газ бөлу қолданысқа жібереді.
Газды пайдалану бағыты оның құрамына байланысты. Каталитикалық крекинг
газы бутилендер мен изобутанға байланысты каталитикалық алкилдеу қондырғысы
үшін өте құнды шикізат. Риформинг газынан сутегін, дәлірек – сутегінің
көлемдік үлесі 75-90% сутекті газды бөліп алады. Сутекті газды
гидрогенезациялық процестерді жүргізгенде пайдаланады.
Мұнай өндірудің әртүрлі процесстер көмірсутек газының құрамы (%)
Кесте 1
Компаненттер Мұнайды Р-мен Кокстеу Бензинді
алғаш айдаумазутты Қатал пиролизд
термокреки крепинг ек
нттеу
Метан -161,6 0,7166 380 -82,1 4,58
Этилен -103,7 1,2594 569,9 9,5 5,07
(-103,40С)
Этан -88,6 1,3551 374 32,3 4,82
Пропилен -47,7 1,8753 609,5 91,4 4,54
(-470С)
Пропан -42,1 2,0193 500,7 96,8 4,20
Изобутилен -7,0 2,5001 626,8 144,7 3,95
(-6,80С)
а – бутилен 6,3 2,5001 625 147,2 4,00
(-6,10С)
Транс - 0,9 - 604,2 - -
бутилен
Изобутан -11,7 2,6720 557,2 134,4 3,64
Н – бутан -0,50 2,6720 578,7 152,0 3,75
Ацетилен -83,6 1,1774 615,4 35,3 6,11
(-80,30С)
Бутадиен -4,6 2,4353 620,6 163,2 -
Бұл көмірсутектерді салыстырмалы төмен қысымда және сумен суытуға
жеткілікті 30-400С жоғары температурада сұйылтуға болатындығын көрсетеді.
Мысалы, Н – бутанның 400С булар қысымы 0,4 мПа және осы температурада
сұйыққа тез ауысуы мүмкін. Керісінше этиленнің критикалық температурасы бар
болғаны +9,50С, яғни оның конденсациялануын тіптен жоғары қысымда да сумен
суыту жеткіліксіз, оған арнайы хладоагент қолдану қажет.
1. Технологиялық бөлім
1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және
схеманы таңдау негізі
Полимерлер деп химиялық құрамы бірдей молекулалық салмақтары әртүрлі,
кез-келген қосылысты айтады. Полимерлеу әдісімен алынған заттың элементтік
құрамы бастапқы мономердің құрамынан өзгермейді және реакция кезінде
қосалқы зат бөлінбейді.
Полимерлену қанықпаған көмірсутектердің сипаттамалық реакция болып
табылады. Көмірсутектердің шексіз дәрежесі жоғарылаған сайын полимерлену
жоғарылайды. Ацетилен этиленге қарағанда жеңіл, ал бутадиен бутиленге
қарағанда жеңіл полимерленеді.
Жоғары молекулалық және төменгі молекулалық қосылыстардың
молекулаларының мөлшері бір-бірінен алшақ жатқандықтан бұлардың қасиеттері
де әр түрлі болады. Мысалы: полимердің жоғары беріктілігі, қаттылығы,
созылғыштығы, әртүрлі әсерлерге төзімділігі олардың молекулалық салмағына,
яғни мөлшеріне байланысты.
Олефиндерді полимерлеу төменгі молекулалы олигомерге дейін (ди, три,
тетра және т.б.) немесе жоғары молекулалы полимерге дейін жүреді. Мысалы:
Н3РО4
4С3Н6 С12Н24 (1)
пропилен тетра пропилен
Аl*R3*TiCl4
NC2H4 (-CH2-CH2-)n (2)
этилен полиэтилен
Бірінші реакция пропиленді полимерлеумен қатар (кейде бутиленмен
бірге) өндірістік әдіс арқылы кейбір олефиндерді алуға және жоғары октанды
компонент, яғни полимербензинді алуға болады. Жоғары октанды компонент
жоғары октанды бензин алуға қолданылады және мұнай химиялық синтезге
шикізат және сонымен бірге майларға қондырма ретінде қолданылады. Екінші
реакция арқылы бағалы полимерлі материалдар алуға болады. Осы заттың ішінде
ең қажеттілері полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен және синтетикалық
каучуктер.
Олефиндерді полимерлеу кезіндегі температура С2-С4-160-5500С, қысым 1-
ден 2000 кгссм2 тең. Катализаторды қолдануда, қысымды жоғарылату сияқты,
реакция температурасын төмендетуге болады.
Полимербензинді алуға каталитикалық полимерлеу қолданылады және ол
реакторда 160-2500С-де, қысымы 25-80 кгссм2 және катализатор қатысында
жүзеге асырылады.
Термиялық полимерлеумен салсытырғанда бүтін өнім шығымы көбейеді,
процесс селективті түрде жүреді, полимер крекинг болмайды. Каталитикалық
полимерлену кезінде реакцияға жеңіл түсетін – изобутилен, содан кейін н-
бутилен, пропилен, ал этилен қиындау түседі.
Негізгі реакция алкилфосфорлы эфирлердің түзілуімен жүреді. Олар
ыдырайды да бөлінген олефиндер полимерленеді.
С3 – С4 олефиндерін полимерлеу процесінде катализатор ретінде фосфор
қышқылы қолданылады. Оған мына параметрлер әсер етеді: қышқылдар
концентрациясы, қысым және температура.
Қышқылдар концентрациясы. Жақсы көрсеткіштер қышқылдар
концентрациясын Н3РО4-пен есептегенде 106-107%-ке жетеді. Әрбір қышқылдың
концентрациясы белгілі тепе-теңдік кезіндегі су буының қысымымен
анықталады. Сондықтан реакторға түсетін шикізатқа белгілі бір мөшерде су
қосу қажет. Реактордағы су буының парциалды қысымы қажетті қышқылдар
концентрациясының су буының қатысымына тең болуы керек.
Қысым. Анықталғандай, берілген тереңдік айналуын алу үшін шикізат
беру жылдамдығы реактордағы қысымға тура пропорционал . Осы тура
пропорционалдық пропиленді полимерлеуде көрсетіледі. Ол 17,5-тен 126 кгс-
см2 қысым жиілігінде болады. Қысымның жоғарылауды төмен қайнайтын полимер
түзілуіне әкеледі.
Температура. Егер температураны әрбір 400С жоғарылатса реакция
жылдамдығы екі еселенеді. Катализатордың активтілігінің тез түсуін
болдырмау үшін процестің температурасын 2050С-ден асырмауға тырысады. Көп
жағдайда процесс 150-2050С температурада жүреді. Температураның жоғарылауын
төмен қайнайтын полимердің түзілуіне әкеледі және катализатордың жұмыс
істеу уақытын азайтады.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша
материалдардың сипаттамасы.
Кенкияқ – Каспий маңы ойысының шығыс ернеу маңы өңіріндегі мұнай
кені. Ақтөбе облысында, облыс орталығынан оңтүстік-батыста 250км жерде
орналасқан. Құрылымы 1958 жылы белгілі болды. Кен 1959 жылы ашылды.
1971 жылы тұзастындағы төменгі пермь шегінділерінен иірімдер ашылды.
Мұнда 5 өнікті қабат бөлінеді. Иірімдер қабаттық дөңдік, тектоникалық және
лотологиялық қалқалану элементтерімен ұштасқан. 1979 жылы ортаңғы карбонның
карбонатты қатқабатынан шомбал мұнай иірімі ашылды. Кендегі жиынтық өнікті
этаж (қабат) 160-4300 метрге дейінгі аралықты қамтиды. Тұзүстіндегі жиын
қимасы түрліше дәрежеде цементтелген, кезектесе қабаттасқан құмтастардан,
алевролиттерден, гравелиттерден, саздан және аргилиттерден құралған.
Тұзүстіндегі және тұзастындағы жыныс бойынша құрылымның бітімі күрт
ерекшеленеді. Жоғары пермь-төменгі бор өнікті қатқабалы қанағаттанарлық
және жоғары деңгейдегі сыйымдылық-сүзгіштік қасиеттерімен сипатталады.
Мұнайға қаныққандық коэффициентті 0,7-0,8. Бастапқы қабаттық қысым 2-4 МПа,
температура 15-230С. Мұнайдың тығыздығы 876-909 кгм3, құрамындағы күкірті
0,43 -0,81%, парафині 0,37 –2,97%, шайырлары 6,2-11,4%. Ауыр мұнай юра мен
төменгі бордан орын алған. Мұнайдың шығымдары 39м3тәуліктен аспады.
Мұнайлары көбінесе жеңіл, тығыздығы 821-850 кгм3, құрамындағы
күкірті 0,24-1,24%, парафині 1,53-6,76 %, шайырлары 1,2-8,5%. Қабат
температурасы 980С-қа жетеді. Мұнай шығындары 18,4-150м3тәулік. Тұз
үстіндегі қабаттың мұнай иімдері пайдаланылып келеді. Қаланың тұз астындағы
бөлігінде барлау аяқталды.
Тұздың бетіндегі Кеңқияқ кеніші 1959 жылы ашылды. 1966 жылдан бері
игерілуде. Мұнай өте жабысқақ және құмы мол. Жаңажол мұнай-газ конденсаты
кеніші 1978 жылы ашылып, 1983 жылы пайдалануға берілді. Бұл-өнімнің
құрамында 6 процентке дейін күкіртті сутегі және көмір қышқыл газы бар
кеніш.
Кенқияқ кеніші мұнай қабаттарына бумен және жылумен әсер ету әдісі
арқылы игерілуде. Бұл жөніндегі тәжірибе жұмыстары 1972 жылы басталды,
19,9мың тонна бу айдалды.
Жылу энергетикасы жөнінде сөз қозғайтын болсақ, Октябрь қаласында
орталық қазандық, Кенқияқ, Саркөл, Жаңажол, Шұбарқұдық және Жаңажол газ
өңдейтін заводында қазандықтар санлынып, пайдалануға берілген.
1966 жылы 43 скважина қазылса, соның 12-сінен мұнай ағыла бастады, ал
келесі жылы мұнай өндірілеін скважиналардың саны 45-ке жетті. 1967 жылдың
наурыз айында Кенқияқ мұнай Орск мұнай өңдеу зауытына барып құйылды. Демек,
Кенқияқ кенішінің игерілуін 1966 жылдан бастап есептеген ләзім. Бұл мұнайлы
өңір күні бүгінге дейін тұғырдан түсіп көрген жоқ.
Кеңқияқ мұнайының ерекшелігі сол – онша тереңде емес, тайыз
орналасқан деп айтуға болады, күкіртсіз, парафині шамалы, смоласы бар,
барынша сапалы болып табылады. Кеңкияқ кенішін игеру барысында қызығы мен
қиыншылығы аралас жатыр. Бріншіден, тым қою. Екіншіден, мұнаймен бірге көп
мөлшерде құм шығады. Үшіншіден, мұнайдың құрамындағы су өте тұшы.
Біріншісі, жердің астынан алып шығуды барынша қиындатса, ал екіншсі,
құбырларды, қондырғыларды әлсін-әлсін бітеп қалып, жұмысын ауырлатады. Ал
үшіншісі-қыс айларында жиі-жиі қатып қалып, құбырлардың, қондырғылардың
қалыпты жұмыс істеуін қиындатады.
Тұз үстіндегі кеніш –Кенқияқ 1966 жылдан игеріліп келеді, бастапқы
алынатын жоғары жабысқақты мұнай қоры 29,5 миллион тонна. Скважиналардфң
орташа тереңдігі – 400 метр. 1972 жылдан қазіргі уақытқа дейін бұл кеніште
мұнай қайтарымын арттыру үшін мұнайға толы қабаттарға жоғары қысымен бу
жіберілуде.
Тауарлы мұнай дайындау фракцияларының аналитикалық көрсеткіштері
Кесте 3
Температура,Р204 Құрамындағы күкірт Кристализация 200С-дағы
0С температурасы тұтқырлығы
мм2сН
Мерканды жалпы
Н.к.-62 0,675 0,026 0,21 - -
62-85 0,730 0,024 0,20 - -
85-100 0,750 0,024 0,20 - -
100-110 0,760 0,023 0,20 - -
110-120 0,776 0,021 0,20 - -
120-130 0,777 0,020 0,20 - -
130-140 0,786 0,021 0,20 - -
140-150 0,791 0,010 0,20 - -
150-160 0,809 0,007 0,20 - 1,51
160-170 0,819 0,004 0,20 - 1,51
170-180 0,819 0,0035 0,20 - 1,86
180-190 0,820 0,003 0,20 2,00
190-200 0,838 0,002 0,20 2,49
200-210 0,845 0,001 0,20 -
210-220 0,849 0,004 0,22 - -
220-230 0,850 0,0004 0,23 - 3,82
230-240 0,854 0,0002 0,25 - 3,67
240-250 0,855 0,0002 0,25 - 4,35
250-260 0,861 0,0002 0,27 5,26
260-270 0,862 - 0,30 -57 6,56
270-280 0,875 - 0,33 -51 8,00
280-290 0,880 - 0,35 -45 10,61
290-300 0,885 - 0,38 - 14,59
300-310 0,890 - 0,45 - 6,49
310-320 0,896 - 0,48 - 7,80
320-330 0,902 - 0,49 - 9,82
330-340 0,903 - 0,50 - 10,75
340-350 0,906 - 0,51 - 13,46
350-360 0,912 - 0,51 - 12,65
360-370 0,914 - 0,52 - 23,74
370-380 0,917 - 0,53 - 30,47
380-390 0,918 - 0,55 -13 39,54
390-400 0,922 - 0,63 -12 51,45
400-410 0,925 - 0,63 -12 56,74
Фракциялардың потенциалдық құрамы
Кесте 4
Қайнау Мұнайға Суммалық Қайнау Мұнайға Суммалық
температу-ршығатын Шығын температурашығатын шығын
асы фракция сы фракция
1 2 3 4 5 6
Н. к. – 60 0,84 0,84 Н.к. 2,52 2,52
60-70 1,07 1,91 (69)-108 1,94 4,46
70-80 0,94 2,85 108-124 3,15 7,61
80-90 1,42 4,27 124-141 2,56 10,17
90-100 1,44 5,71 141-153 2,27 12,44
100-110 1,58 7,29 153-163 2,59 15,03
110-120 1,99 9,28 163-174 1,7 16,73
120-130 2,44 11,72 174-181 2,34 19,07
130-140 2,18 13,90 181-192 7,33 26,40
140-150 2,34 16,24 192-228 4,08 30,48
150-160 2,28 18,52 228-248 2,63 33,11
160-170 2,41 20,93 248-262 2,37 35,48
262-274
Олифиндерді полимерлеу кезінде екіншілік, тримерлер, пропилен (немесе
бутилен) алу үшін дәрі тәріздес катализатор қолданылады. Ол негізінен
ортофосфор қышқылынан және қызылгурдан тұрады. Ол негізінен ортофосфор
қышқылынан және қызылгурдан тұрады. Құрамында (%) жалпы Р2О5-57-64%, бос
Р2О5-15-20%, сумен байланысты – 5-10%. Пропилен бойынша салыстырмалы
активтілігі –96%-тен кем емес.
Катализатор – пирофосфор қышқылын (109%-тік Н3 РО4-ке сәйкес)
қызылгурмен араластыру арқылы алынады. Алынған массамызды дәрі тәрізді етіп
жасайды. Катализатор цилиндр түрінде болып шығады, оның диаметрі 2-3 мм
және ұзындығы 10-15 мм.
Олефиндердің айналу тереңдігі катализатордың қатысында (%):
Изобутилен 100%, н-бутилен 90-100%, пропилен 70-90%, этилен 20-30%.
Полимерлену реакциясы кезінде көп мөлшерде, яғни 1548 кДжкг жылу
бөлінеді.
Егер процестің қысымын көтерсек су мөлшері шикізатта көп болған
жағдайда реактордағы су буының парциалды қысымының көтерілуіне әкеледі,
нәтижесінде катализатор жұмсарады және реактор құбырларының бітелуі пайда
болады. Бірақ су мөлшері өте аз болса ауыр полимерлер түзіліп,
катализатордың тез күйіп кетуіне әкеледі.
Ортофосфор қышқылын қыздыру кезінде су бөлінеді және пирофосфорға
айналады да полимерленудің катализаторы болып тбылады. Оның активтілігі
төмен болады. 3000С температурада пирофосфор қышқылы метафосфор қышқылына
НРО3 айналады және полимерлену реакциясында каталитикалық активтілігі
болмайды. Фосфор қышқылының дегидрленуін болдырмау және оның активтілігін
сақтау үшін полимерлену реакциясын жүргізеді. Жоғарыда айтыллғандай су
буының қатысында. Мұнай химиялық синтезде көмірсутектерді, олефиндерді
полимерлеуде катализатор ретінде фосфор қышқылынан басқа күкірт қышқылын,
хлорлы алюминиді, фторлы борды, мыс пирофосфатын, металлорганикалық
катализаторлар және т.б. қолданылады.
Полимерлену қондырғыларының шикізаты болып пропан-пропилен және бутан-
бутилен фракциялары қолданылады. Пропан-пропилен фракциясын олигомерлеуді
екі бағытта жүргізеді:
1) Мақсатты өнім есебінде полимербензин алумен;
2) Пропиленнен мұнай-химия өндірісінде шикізат алумен тримерлер
(С9 фракциясын) және тетраметрлер (С12 фракциясын). Полимербензин құрамында
93-95% алкендер болады, олардың октан саны жоғары және химиялық тұрақтылығы
төмен.
Орташа полимербензиннің шығуы шикізатта орналасқан пропиленнің
мөшерінің 80%-не тең.
Полимербензиннің октан саны 80-85 құрайды және өте жоғары араласу
мінездемесіне ие болады. Полимербензин басқа бензиндермен араласқаннан
кейін өнім тәріздес болып келеді және октан саны 90-нан 135-ке дейін
жетеді. Полимербензиннің құрамында қанықпаған көмірсутектердің болуы оның
тұрақтылығын төмендетеді, бірақ оған антитотықтырғыш қосқан жағдайда оны
қолдануға және сақтауға болады.
Осы уақытқа дейін мұнай өңдеу өндірісіндегі полимерлену процесінің
басты бағыты полимербензин алу болатын. Осындай басқа газ тәріздес
олефиндерді пайдалану арқылыбензин шығымын ұлғайтады. Полимерленуді
поликрилонитрил (нитрон талшығы), полиметакрилат (органикалық әйнек) және
басқа синтетикалық полимерлерді алуға қолданылады.
Мақсатты өнім ретінде 175-2150С (тетрамер пропилен) және 215-2600С
фракция (пентамер пропилен) алынады. Мақсатты өнімді көп мөлшерде алу үшін
50-1750С (жеңіл полимерлер) фракциясы рециркулят ретінде қолданылады.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Орташа полимербензиннің шығуы шикізатта орналасқан пропиленнің
мөлшерінің 80% тең.
Полимербензиннің октан саны 80-85% құрайды және өте жоғары
араласу сипатына ие болады. Полимербензин басқа бензиндермен араласқаннан
кейін өнім тәріздес болып келеді және октан саны 90-135-ке дейін
жетед. Полимербензиннің құрамына қанықпаған көмірсутектердің болуы оның
тұрақтылығын төмендетеді, бірақ оған антитотықтырғыш қосқан жағдайда оны
қолдануға және сақтауға болады.
Осы уақытқа дейін мұнай өңдеу өндірісіндегі полимерлену процесі басты
бағыты полимербензин алу болатын. Осындай басқа газ тәріздес олефиндерді
пайдалану арқылы бензин шығымын ұлғайтады. Полимерленуді поликрилонитрол
(нитрон талшығы), полиметакрилат
(органикалық әйнек) және басқа синтетикалық полимерлерді алуға қолданады.
Мақсатты өнім ретінде 175-2150С (тетрамер пропилен) және 215-2600С
фракция (пентамер пропилен) алынады. Мақсатты өнімді көп мөлшерде алу үшін
50-1750С (жеңіл полимерлер) фракциясы рецеркулят ретінде қолданады.
Алкилдену процесінде нәтиже түзетін өнімді алкилат деп атаймыз. Шыққан
шикізатта басқа да олефиндер болады. Сонымен қатар жарамсыз реакциясынан
түгелдей құтылу мүмкін еместігін көрсетеді. Алкилаттан басқа бұдан
өңделген бутан-бутилен фракциясын және өңделген күкірт қышқылын алады.
Бензин фракциясының құрамына негізінен көмірсутегілердың үш класы
кіреді: алкандар, сақиналы алкандар және бензол қатарының арендері. Керосин
және газойль фракцияларының көбісін екі және үш сақиналы көмірсутегілер
құрайды. Шикі мұнайларда, әдетте тізбек бойында қанықпаған байланысы бар,
қанықпаған көмірсутегілері болмайды немесе тіптен аз мөлшерде кездеседі.
Кейбір мұнай құрамында (Баку, Пенсильвания, Галиция, Эльзас) қанықпаған
көмірсутегілердің өте аз мөлшерде анықталған.
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігінде көмірсутегілермен бірге мынадай
қосылыстар кіреді: оттегі бар қосылыстар – нафтен қышқылдары, фенолдар және
т.б.; күкірті бар қосылыстар - меркаптандар, сульфидтер, қоссульфидтер,
тиофандар және аминдер типтес қосылыстар. Бұл барлық гетероатомдық
заттардың 3000С дейінгі аралықта айдалатын мөлшері, әдетте, көп болмайды,
себебі негізгі күкірт, оттегі және азот қосылыстары мұнайдың жоғары
молекулалы бөлігінде жинақталады.
Орта есеппен мұнайдың бұл бөлігінің молекулалық массасы 300-ден 1000-
ға дейінгі аралықта. Мұнайдың бұл бөлігі әртүрлі құрамдағы қоспа заттар
болып саналады. Осы қоспаға кіретін кейбір қосылыстарын шамамен былай
атауға болады:
- СnH2n-дан CnH2n-10 дейін ұзын немесе қысқа бүйірлі алкандар тізбегі бар
бір және көпсақиналы сақинаалкандар;
-СnH2n -6 -дан CnH2n-36 дейін бүйірлі алкандар тізбегі бар бір және
көпсақиналы арендер;
- СnH2n -8-дан CnH2n-22 дейін бүйірлі алкандар тізбегі бар аралас
құрылымды көпсақиналы сақинаалкан-арендер;
- көпсақиналы аралас құрылымды әртүрлі органикалық қосылыстар, молекулалары
таза көміртегілер сақинасынан құрамында мынадай гетероатомдары бар –
күкірт, кейбір кезде оттегі мен азот, сонымен қабат, ұзын немесе қысқа
алкандар тізбегі бар сақиналардан тұратын;
-шайыр-асфальтенді заттар – шайырлар және асфальтендер; мұнайдың бұл
құрылысы жағынан өте күрделі заттар құрылымы жағынан көпсақиналы болып
келеді және құрамына міндетті түрде оттегі кіреді, оларда сонымен қабат,
азоттың және металдардың негізгі бөлігі жинақталады; кейбір мұнайларда
шайырдың мөлшері 30-40% дейін жетеді.
1.4. Процестің теориялық негіздері
Соңғы жылдары пропилен полимеризациясы көп қажет етеді. Негізгі
мақсаты жоғары сапалы синтетикалық өнімдер, сонымен қатар полимербензин,
пропиленнің тетрамері және полипропилен алу болып табылады. Полимеризация
процестің шикізаты болып пропан-пропилен фракциясы болып табылады (ППФ),
күкіртсутегінен тазартылған. Шикізат құрамына кіретін нег. Компоненттер –
пропан СН3 – СН2 – СН3 және пропилен СН2 = CH – CH3 . Полимеризациялауға
тек ғана пропилен ұшырайды.
Пропиленнің екі молекуласының қосылу кезінде дишер түзіледі, оны
гексилен деп атайды. Гексиленнің структураның формуласы 17 изомералық
формасынан тұрады. Осы структуралық формасына байланысты оның температурасы
өзгеріп отырады.
Пропиленнің тримері С9Н15 нонилен деп аталады, оның изомерлері көп
болып келеді.
Пропиленнің тетрамері С12Н24 додацилен деп аталады. Изомер
структурасына байлансыты олардың қайнау температурасы 170 – 2360С дейін.
Осыған орай, пропанды полимеризациялау кезінде димер, тример,
тетрамер және де жоғарымолекулалық қосылыстар түзіледі.
Көбінесе пропан пропиленді полимеризациялау өндірісте терең
қолданылатын катализатор фосфорлы қышқыл болып табылады. Көбінесе ең
тұрақты катализатор болып, кизельгурдегі фофорлы қышқыл және кварц
құмындағы фосфорлы қышқыл болып табылады.
Нағыз қондырғының мақсаты – полимер өнімнің терең фракциясын алу және
ректификациялық колонна арқасында олардды бөлу болып табылады.
Процестің шикізаты болып пропан-пропилен фракциясы болып табылады.
ППФ газфракциялаушы қондырғыдан алынады.
Полимеризация процесы полимер бензиндерді өндіруде және де, түрлі
жеңіл полимерлер: три, - тетра – және пентамер пропилендер алуға және жуушы
заттар дайындауда кең түрде пайдаланады.
Олефиндерді полимеризациялау фосфорлы, күкіртті және фторсутекті
қышқылдар қатысында, фторлы бар және хлорлы алюминий қатысында жүргізуге
болады. Негізгі кең тараған түрі фосфор қышқылының қатысында жүргізу.
Катализатор қатысында олефиндердің өзгеру тереңдігі келесідей: изобутилен-
100%, н-бутилен 90-100%, пропилен – 70 – 90 % және этилен-20-30%.
Олефиндерді полимеризациялау кезінде шамамен жылуы 370 ккалкг пропилен
және шамамен 170 ккалкг бутилен асығады.
Процестің негізгі шарты катализатордың табиғатына, шикізатқа және
амынатың өнім ассортиментіне байланысты. Осылай, полимерирация процесі
пропан-пропилен фракциясы ортофосфыр қышқылында пропиленнің тетрамер алу
мақсатында келесі шақттар орындалады.
Қысым, ... ... ... ... ... ... ... ... 70 – 80
Температура, 0С
Реакцияға кірердегі шикізат ...180 – 210
Реакциядан шығарғандағы өнім ...225 + 230
Шикізаттың берілу көлемдік жылдамдығы, сағ-1
Пропилен . . . . . .. . . .. . . .. . . . 0,6 - 0,65
Суммары шикізат . .. . . . . . . . 3,3 – 4,5
Жеңіл полимерлердің рецеркуляциялық коэфті, %
шыққан пропилен 500 – 600
шыққан шикізат ... ... 150 – 200
пропиленнің өзгеру тереңдігі, сагем. % ... . 80 – 90
Выход тетрамеров пропилена, вес, % на пропилен
Пропущенный . . . . . . . .. . . . . . 65 – 70
Прореагировавшый . . . . . .. .. . 70 – 80.
Мақсатты өнімге 175 – 215 0С пропиленнің тетрамеры.
Мақсатты өнімге 175 – 215 0Сжәне 215 – 260 0С (проманның пентамеры)
алынады фракциялар алынады. 50-175 оС (жеңіл полимерлер) мақсатты
өнімдердің шығуын көбейіп шығуы үшін рециркуляциялауға жібереді.
Полимерлерді ортофосфор қышқылында полимербензин алу мақсатында
полимерлеуді 220 – 230 0С, 65 – 70 МПа қысымда, шикізаттың берілу көлемдік
жылдамдығы 1,7 – 2,9 сағ-1
Олефиндердің ең қарапайымы этилен болып табылады. Этиленді
полимеризациялау кезінде оның екі малекуласының қосылуы болды және де жаңа
көмірсутек молекуласы түзіледі. Олар 4 көміртекті атомнан және сегіз
сутекті атомнан тұрады, яғни ол бутилен:
СН2 = СН2 + СН2 = СН2 → СН3 - СН2 – СН - СН2
этилен этилен бутилен
Этиленнің молекулалық салмағы 24, а бутиленнің 48. Полимер өнімі екі
мономер молекуласынан тұрса, оны димер деп атайды, ал үшеуін – тример,
төртеуін – тетрамер және т.с.с.
Негізгі полимеризациялау процесінің басқа процестермен ерекшілігі
катализатор ретінде сұйық фосфор қышқылы қолданылады және инертті
қабылдағышпен қосылған комплексті және қандай да болсын бір қосылыс
түзбейді. Мұнай қабылдағыш ретінде кварцті құм немесе активті көмірді
қолданылады.
Көп қолданылатын кварциті қабылдағыш болып табылады себебі ол инертті
зат және фосфор қышқылмен қосылыс түзілмейді. Құмды қышқылмен толтыру
үшін техникалық 75-85%-тік фосфор қышқылы қолданылуы мүмкін. Фосфор қышқылы
тез коррозияға ұшырайтын зат болып табылады. Көмір сутектермен, ол
құбырөткізгіштерді же аппараттарды коррозияға ұшыратады. Реактор ішіндегі
қышқыл басқа аппараттарға және құбыр өткізгіштерге өтпеу үшін, реактордың
төменін кварцтық құмның қабатына көпшік тәрізді керамикалық сақиналар
орналастырылады, ал сақиналардың астарына известкіні толтырып салады,
осылай фосфор қышқылы толық нейтраланады. Одан бөлек реактор мен колоннаның
арасында сепаратор аулағыш орналастырады, ол да известкамен толтырылған.
Қазіргі катализатордың негізгі белгілері, оның полимеризация
қондырғысында дайындалуы. Катализатор жеңіл регенерацияланады: құмы және
буландырып, қайтадан фосфор қышқылын қосса (5-8 %), фосфор қышқылының
активтілігін жоғарылатады , шығынын азайтады, шығатын полимердің сапасын
жақсартады.
Пропиленнің екі қосылысын ашпай тұрып структуралық формуласы мынадай
болады.
СН = CH2
│
CH2
Ашқаннан кейін екі валентті радикал шығады.
─ СН – СН 2 ─
│
СН3
Мұндай радикал группалары полимер цепочкаларын құруы мүмкін:
─ СН – СН 2 ─ СН – СН ─
│ │
СН3 СН3
Бұл тізбек пропилен кездескенше, өсе береді, ол яғни 1 сутегіні беріп
жібереді, бірақ 2 қосылыс қалады:
СН3 – СН = CH2 → CH3 – CH = CH - + H
Пропилен полимерінің реакциясы негізінен келесі түрдей болады.
СН3 – СН – СН2 + СН = СН2 + СН = СН2 →
│ │
СН3 СН3
пропилен пропилен пропилен
→ СН3 – СН = СН – СН – СН2 – СН – СН3
│ │
СН3 СН3
пример пропилен
Полимеризация процесінің 2 типі бар, олар, термиялық және
каталитикалық.
Термиялық полимеризация катализатор қатысынсыз жүргізіледі. Өндіріс
практикаларында термиялық полимеризациясын 480-550оС температурада және 100-
135 Мпа қысымда жүргізіледі. Бұл шарттарда полимеризация проблемасі жақсы
жүреді.
Әрбір олефиндерге өздерінің оптималдың шарттары бар. Мысалы, этилен
термиялық полимеризация шартында пропаннан қарағанда жеңіл
полимеризацияланады, ал пропилен, бутиленнен қарағанда жеңіл полимерлерды.
Термиялық полимеризацияның біршама жетіспеушіліктері бар:
селективтілігінің жақтығы, шикізаттың және полимерлердің бөлінуі, мақсатты
өнімдердің аздау болуы.
Каталитикалық полимеризация каализатор қатысында жүргізіледі, олар
процесске өздерінің жақсы көрсеткішін береді. Катализатор қатысында жүргізу
полимеризация процесін жұмсақ шарттарда температура және қысым қатысында
азмөлшерде жүргізілді.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және
толық сипаттамасы
Бастапқы пропан – пропилен фракциясы 1 сыйымдыққа түседі. Сыйымдықтан
пропан – пропилен фракциясы 2 сораппен салынып, жылу алмастырғыштан 5 және
5 қыздырғышта қыздырылып, 3 полимеризация реакторынатүседі. Бұл реактор
вертикальді орналасқан бірнеше секцияларынан тұрады және олар
катализаторлармен қабат болып толтырылған. Реакторға кірердегі шикізаттың
температурасы 180-1900С тұрақталады. Реактордағы полимеризация процессінің
температурасы 180-2300С аралығында, ал қысымы 75-85 Мпа аралығында болады.
Шикізаттың берілу жылдамдығы 1-ден 4 м3сағ. – 1 м3-қа санағанда.
Реакторда полимеризация процессі орындалады, нәтижесінде полимеризат
түзіледі, бұл полимеризаттың құрамында димер, тример, тетромер, пропилен
жәнеде жоғары молекулярлы көмірсутектер де бар. Барлық осы қоспалар 4
фософр қышқылының тамшы аулағышынан, 5 жылуалмастырғыштан өтіп 6
ректификациялық пропанды колоннаның төменгі бөлігінетүседі, мұнда жұмыс
жасаған пропан – пропилен фракциясы полимеризация өнімдерінен арылады, ол
реактордың жоғары жағынан шығып, 7 конденсатордан, 8 – ректификациялық
колоннаға арналған сыйымдықтан өтеді де сорап арқылы III қондырғыдан шығып
кетеді. Бірақ оның құрамында біршама пропилен болғасын, пропиленді толық
пайдалану үшін, оның қайтадан полимеризациялауға реакторға жібереді.
Пропан колонкасының төменгі жағынан полимеризация өнімдері алынады.
Егер процесстің мақсатты өнімі кең полимер фракциясы болса, автомобтль
бензинінің компоненті сияқты, онда пропан колонкасының төменінен берілген
кең фракциялы дайын өнім алынады. Егер де мақсатты өнім тетрамер фракциясы
болса, онда голимеризация өнімі пропан колонкасының төменгі бөлігінен 10 бу
қыздырғышта қыздырылып 11 және 16 ректификациялық колонкаға, әрі қарай
жеңішке фракцияларға бөлу үшін жібереді. 11 колоннаның жоғарғы жағынан
фракция полимерлері конденсатордан және 1 сыйымдылық арқылы циркуляциялауға
реакторға түседі және әрі қарай схемабойынша жүреді. Пропиленнің димерлері
және тримерлері жеңіл полимерлерге жатады. Сондықтан оларды
циркуляциялаудың мағынасы қосымша полимеризациялаумен жеңіл полимерлерді
тетрамерлерге айналдыру 11 колоннада қалған қалдықтар 16 коланнаға
беріледі.
16 колоннаның жоғарғы бөлігінен мақсатты тетрамер фракциясы
конденсаторда суытылып ректификациялауға арналған сыйымдылықтан сорап
арқылы IV тетрамер фракциясы шығып кетеді. Ал төменнен сораппен сорылып
ауыр фракция полимерлеріVқондырғыдан шығады. Тетрамер фракциясы әрі қарай
химиялық (өнделу үшін) қайтадан өңдеу үшін жіберіледі, мысалға сульфанол
алуға, қалған жеңіл полимерлер және дебарлық 16 колоннадан қалған қалдықтар
(ауыр полимерлер) автомобиль бензиннің компонентіне араластырылады және
қосылады.
Фракциялардың бөлінуі қайнау температураға байланысты. Бастапқы
қайнау (б.к.) 1750С фракциясы, жеңіл полимерлерді көрсетеді, мақсатты
тетрамер фракциясының қайнау t-сы 175-2150С, ауыр полимерлер – олар 215-
2600С немесе нақтырақ 2150С соңына дейін қайнайтын фракция.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және
толық сипаттамасы
Фосфор қышқылы бутан-бутилен фракциясын полимеризациялау процесінде
моторлы отындардың жоғары октанды компоненттерін алу мақсатында кең тараған
катализатор болып саналады. Олар катализаторлы комплекс түрінде, не болмаса
сұйық күйде қолданылады. Сұйық фосфор қышқылы көп жағдайда қатты инертті
тасымалдағыштарда қолданылады.
ББФ полимеризациялау қондырғысын изооктилен алу үшін қолданылады, ол
одан әрі сутекпен қанығып, яғни гидрленіп, авиациялық бензинге қосу үшін
бағалы жоғары октанды қоспа болатын – изооктан түзеді. Техникалық
изооктанның октан саны моторлы әдіс бойынша 90-95 пункт.
Газфракциялаушы қондырғыдан сығылған ББФ сыйымдылық 1-ге түседі, одан
насос арқылы жылуалмастырғыш 4 және реактор 5-ке айдалады. Реактор құбырлы
қапты аппарат. Қаптың ішінде диаметрі 50 мм құбыршалар болады, оған
катализатор толтырылады.
Құбыр аралық кеңістікке су немесе су буы түседі.
Полимерлеуге берілген шикізат, катализатор қабаты арқылы жоғарыдан
төмен қарай қозғалады.
Реактордың технологиялық режимі (температура, қысым, реакция ұзақтығы
реакторда шикізаттың болуы) олефиндердің полимер өнімдерге айналуы
тереңдігімен құрылады. Температура 200-2300С аралығында, қысым 60 атм.,
реакция ұзақтығы 15-20 мин.
Қысым клапан-реттегіш көмегімен, температура жылуалмастырғыш
функциясын атқаратын айналымдағы су көмегімен реттеледі.
Полимерлеу процесі келесі жолмен жүргізіледі: технологиялық режимнің
таңдалған параметрінде катализатор қатысында бутан-бутилен фракциясының
қанықпаған көмірсутектерінің полимеризациясы жүреді.
Полимерлену реакциясы нәтижесінде түзілген қоспа және реакцияласпаған
сәйкес шикізаттың бір бөлігі реактордан ректификациялы колонна 7-ге
бағытталады.
Колоннаның жоғарысынан шикізаттың реакцияласпаған бөлігі, немесе
өңделген ББФ кетеді. Онда полимеризацияға қатынаспаған, шикізаттың
құрамында бар қаныққан көмірсутектер болады. ББФ-ның өңделген бір бөлігі
колоннаға бүркуге қайтарылады, артығын жүйеден шығарылады. Егер қанықпаған
көмірсутектердің мөлшері өңделген ББФ-да жоғары болса, онда ол біртіндеп
реакторға қайтадан полимерленуге жіберіледі.
Колоннаның төменінен полимер өнім шығарылады, ол полимерлену
реакциясының нәтимжесінде, сол сияқты шикізатта болатын ауыр компоненттер
бөлігі нәтижесінде түзіледі.
Полимерлену нәтижесінде бутиленнің тримері және тетрамері сияқты
жоғары молекулалы полимерлер түзіледі. Оларды полимерлеудің мақсатты өнімі
– изооктиленнен бөлу үшін – екіншілік айдау колоннасы 12 қондырылады.
1.6. Аналитикалық бақылау
Полимеризация процессінің шикізаты есебінде (олефиндер) көмірсутектер
(мысалы, этилен, пропилен, н-бутилен және изобутилен), парафинді
көмірсутектер (мысалы, изобутан), араматты көмірсутектер (мысалы бензол),
және де кейбір жоғары молекуляры көмірсутектері, оның молекуласы 8ден 15
атом көміртегінен тұрады (изооктан, додецилен – пропилен тетрамері).
Полимеризация процесінде көмірсутектер крекинг, пирализ, риформинг,
кокстеу және де басқа да, мұнайды және газды өңдеу процестерінде көп
қолданыс тапты.
Таблицада әртүрлі процесстердің мұнай зауыттарының газдарының құрамы
көрсетілген. Мұнайзауыттарының газдары қанықпаған және қаныққан
көмірсутектерінен тұрады. Сонымен қатар олардың құрамында сутегі
күкіртсутегі және де біршама газдардың қоспаларынан тұрады: азот,
көміртегі оксиді және басқалары.
Мұнай зауыты газдары компонентінің негізгі
физико-химиялық мінездемесі.
Компонент Химиялық Структу-ралМолекулярҚайнау Салмақ Ауадағы
формула ық формула лық температу1нм3 газдың
салмақ расы газдың салмағы.
Сутегі ... ... . Н2 Н-Н 2,0 -252,7 0,089 0,070
Метан ... ... .. СН4 Н 16,0 -161,4 1,717 0,5543
Н-С-Н
Н
Этилен ... ... . С2Н4 СН2 = CН2 28 - 103,8 1,259 0,9740
Этан ... ... ... С2Н6 СН3 – СН3 30 - 88,3 1,356 1,0484
Ацетилен ... .. С2Н2 СН = СН 26 - 83,9 1,160 0,900
Пропилен ... ..С3Н6 СН2=СН-СН3 42 - 47,0 1,900 1,4504
Пропан ... ... С3Н5 СН3– 44 - 42,06 2,019 1,5617
Пропадиен ... С3Н4 СН2-СН3 40 34,5 1,785 1,400
Метилацети С3Н4 СН2 = С = 40 23,8 1,785 1,400
лен ... ... ... . СН2
а- Бутилен ... С4Н8 СН3-С=СН 56 6,25 2,50 1,9336
β- Бутилен ... С4Н8 СН2=СН-СН2 56 + 0,9 2,50 1,9336
-СН3
СН3-СН=СН-С
Н3
Компонент Химиялық Структу-ралМолекҚайнау 14м3 Ауадағы
формула ық улярлтемператгаздыңгаздың
формуласы ық урасы алмағ салмағы.
салма
қ
Изобутилен... Изо-С4Н8 CH2=C-CH3 56 7,01 2,50 1,9336
│
CH3
Изобутан ... .изо-С4Н10 CH3-CH-CH3 58 11,72 2,672 2,0665
│
CH3
н-Бутан ... ... н-С4Н10 CH3-CH2-CH358 0,50 2,672 2,0665
-CH3
Бутадиен С4Н6 CH2=CH-CH= 54 4,4 2,410 1,900
... .. CH2
С4Н6 CH3 – 54 8,5 2,410 1,900
Этилацетилен CH2-C=CH
Н2S H – S – H 34 60,2 1,50 1,180
Күкіртсутегі
Мұнай зауыты газының құрамы
Компонент Күкіртті Каталитикалық Пиролиз Жоғары Жай аз
Мазуттың (470-480 оС) (800-820) темпера күкіртт
термиялық –лық і
крекингі пропан парафин
пиролизіді
коксті
гудрон
(470-48
0 0С)
күкіртті параф-индіЖеңіл таб-иғи
вакуумды мазуттың бензин газдың
газоиль деасфальтифракц-ибутаны
затты ясы
Сутегі ... ... . 6,8 11,2 6,0 48,53 51,0 40,4 4,6
Метан ... ... .. 31,5 13,8 17,0 26,2 28,5
Этилен ... ... . 6,5 4,4 6,3 28,75 29,10 14,6 18,5
Этан ... ... ... 23,5 11,1 6,7 7,62 6,72 1,0 14,9
Ацетилен ... . жоқ жоқ жоқ 0,49 0,45 12,8 жоқ
Пропилен ... . 8,0 10,3 14,4 13,21 11,52 0,5 15,8
Пропан ... ... 10,7 14,9 13,9 1,10 0,88 - 6,1
Пропадиен ... жоқ жоқ жоқ 0,09 0,08 жоқ
Метилацетилен 0,21 0,25 0,25
Изобутилен ... 1,1 4,0 7,4 - - -
н-Бутилен ... .. 1,6 4,2 1,7 - - - 8,4
Изобутан ... ... 1,1 13,4 16,9 - - -
н-Бутан ... ... . 3,4 4,2 5,2 - - - 3,2
Сs же жоғары..2,0 4,7 4,5 - - 2,1 -
Күкіртсутегі +
же басқа 3,4 3,8 - - - 2,25 -
газдар ... ...
1.7.Технологиялық процестердің автоматтандырылуы.
Автоматты басқару жүйесін басқару әдісі және қызмет белгісі
бойыншажіктеуге болады. (1.1 - сурет). Басқару әдісіне қарай жүйелер:
кәдімгі - өздігінен басталмайтын және адаптивті - өздігінен бапталатын
болып үлкен екі класқа жіктеледі. Кәдімгі жүйелер қарапайым категориясына
жатады да, басқару процесінде өз құрылымын өзгертпейдіү олар –
тұйықталмаған, тұйықталған және аралас басқару жүйелері болып қосалқы үш
класқа ажыратылады. Ал тұйықталмаған АБЖ автоматты нық басқару жүйесіне
(АНБЖ) және қозу бойынша басқару жүйесіне бөлінеді.
1.1 - сурет
Автоматты реттеу жүйесі реттелетін шаманы тұрақтандыру
(тұрақтандыратын АРЖ), реттелетін шаманы белгілі (программалы АРЖ), не
белгісіз (қадағалаушы АРЖ) программалар бойынша өзгерту секілдіүш мәселені
шешуге арналған. Тұрақтандырушы АРЖ-дареттелетін шаманың берілген мәні де
тұрақты болады. Программалы АРЖ-да реттелетін шаманың мәні уақыт өтуімен
алдын ала құрылған (белгілі) программа бойынша өзгереді. Қадағалауыш жүйеде
реттелетін шаманың мәні уақыт барысында алдын ала ескерілмеген (белгісіз)
программа бойынша өзгереді. Қадағалауыш және программалы жүйелер
тұрақтандырушы АРЖ-дан берілетін сигналды өңдеу принципімен ерекшеленеді.
Қадағалауыш АРЖ-ның мысалы ретінде жылыту пешіндегі от жану процесін реттеу
үшін берілетін отын және оның ауа шығындарының құрамдық үлестерін берілген
бірқалыпта автоматты түрде ұстап отыруды алуға болады.
Экстремальды реттеу жүйесі деп баптауы,программасы, не
жаңғыртузаңы,басқару объектісінің жұмыс режимін барынша ыңғайлыжасау
мақсатында жүйенің ішкі күйі, не сыртқы жағдайдың өзгерісіне сәйкес
автоматты түрдеөзгеретін тұрақтандырғыш, қадағалауыш, немесе программалы
басқару жүйелерін айтады. Мұндай жүйелерде тұрақты баптау не программа
орнына арнайы автоматтыіздестіру құрылғысы орнатылады. Бұл құрылғы
объектінің пайдалы әсер коэффициенті, өнімділігі, үнемділігі және т.б.
қайсыбір сипаттамаларына талдау жасауының нәтижесінде, ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Газ кен орындарындағы газды – табиғи газдар деп атайды. Мұнаймен бірге
табылған газды – мұнайлы газдар деп атайды. Табиғи және мұнайлы газдар
көмірсутектерден тұрады. Олар метан СН4 және оның гомологы СНН2п+2 – этан
С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Н10, пентан С5Н12 және т.б. Көмірсутекті газдар
көбінесе өздерінің құрамында көміртегі диоксидін СО2, күкіртеутегін Н2S
және азот N , гелий Не, аргон Ar, сынап буларын Hg және меркаптандар бар.
Күкірт сутектерінің және көмір қышқыл газдарының құрамында болуы ондық
процентке дейін жетеді. Кәдімгі шарттар көмірсутектер ментаннан бутанға
дейін газтәрізді күйде болады. Табиғи жанғыш газдар негізінен ментаннан,
этаннан, пропаннан және бутаннан тұрады, кейбір кездерде сутегі
көмірсутектерінің қоспасы болады.
Табиғи жанғыш газдардың кен орындары басқа пайдалы қазбалармен
байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын газды кен орнына, газ
көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ (шкаласы)
шапкасы деп аталатын газмұнайлы түріне, газ сутегі көмірсутермен қаныққан,
конденсатты түріне бөлінеді.
Табиғи жанғыш газдар, мұнай сияқты, бірінші кезекте энергетикалық отын
есебінде көп пайдаланады, оның 10% - ті химия өндірісінің қажетіне
жұмсалады. Ол металлургия, цемент және шыны өндірісінде, құрылыс
материалдарын өндіруде және комуналды шаруашылық қажетінде көп қолданыс
табуда. Табиғи жанғыз газдар біртекті және табиғи органикалық шикізат олар
келешекте химия технологиясында көп қолданыс табуы керек. Соңғы кезде
сығылған жне сұйытылған газдар автокөлік отыны есебінде пайдаланылуда.
Табиғи газдарды төтелше арқылы өндіреді. Оларды өндіруде фонтан әдісін
пайдаланады. Газ жер бетіне шығу үшін газ қабатына дейін бұрғыланған
төтелді ашу керек. Газдың өзіндік шығу жағдайында қабат энергиясы тиімді
пайдаланбайды, төтелдің бұзылуы мүмкін. Сондықтан газдың шығуын, төтел
басындағы құбырды жіңішкертіп барып, шектейді. Газ кен орындарын пайдалану
соңғы 20-25 жылдары үлкен қарқынмен өсіп келеді. Осы мезгілде қордың 80-90%
өндірілуде.
С1-С4 көмірсутектері метан, атом, пропан, бутан, изобутан сонымен
қабат 2,2 – екіметилпропан қалыпты жағдай газ күйінде болады. Бұлардың
барлығы табиғи және мұнайға ілеспегаздардың құрамынакіреді. Бұрынғы КСРО-ғы
барлық газдар қорының 96%-ті табиғи газдарға жатады, яғни, олардың
өндірілетін орындары мұнай өндіретін орындардан тіптен бөлек. Табиғи
газдардың кен орындары 2 түрлі болады: таза газ және газ конденсатын
өндіретін.
Көпшілік табиғи газдардың негізгі конденсатын метан құрайды. Кейбір
табиғи газдардың құрамында азоттың мөлшері көп болады; мұндай газдар
құрамына азотпен бірге сирек газдарда гелий, аргон және т.б. кіреді. Табиғи
газдарда метан гамологтарының мөлшері көп емес: этан 0,1 – ден 8,0%-ке
дейін (өте сирек), пропан 0,1 – ден 3,0%-ке дейін, бутан және одан жоғары
алкандар, әдетте-проценттің бөліктері шамасында болады. Көмірқышқыл
газдардың қоспадағы мөлшері 2,5% аспайды. Көпшілік табиғи газдардың
құрамында метан мөлшерңбасым, ал С4-С5 көмірсутектеріаз болғандықтан,
оларды құрғақ газдарға жатқызады. Газ конденсат кен орындарының газдары
таза газ орындарының газдарынан айырмашылығы, метанмен бірге олардың
арасында, пропаннан бастап, көп газ түріндегі оның гамологтары сонымен
қабат жеткілікті мөлшерде, сутегі алкандар, соқинаалкандар және арендар
болады.
Газ конденсат көздерінің түзілуін мұнайдың газдарда жердің төменгі
қабатынд, жоғарғы Р-да еруімен түсіндіріледі. Газдардың қысымдағы, шектен
асқан температурада шамамен 75 Мпа және одан да жоғары қысымда, сутегі
көмірсутектердің -нан жоғары және сондықтан соңғы сығылған газда
ериді. Газ конденсат орындарын пайдаланған кезде қысым төмендейді және
сутек көмірсутектері газдан газ конденсаты түрінде бөлінеді. Конденсат шикі
және тұрақталған болады. Шикі конденсат тікелей кен орындарында
сепараторларда берілген қысым мен температурада сұйық күйінде алынады. Ол
қалған жағдайда сутек көмірсутектерде белгілі мөлшерде газ
көмірсутектерінің еріген түрі. Тұрақты конденсатты шикі конденсатты газдан
айыру арқылы алады.
Мұнай кен орындарының газдарын ілеспе мұнай газдары деп атайды. Бұл
газдар мұнайда еріген түрінде болады және одан жер құрғақ газдан этан,
пропан, бутандар және одан жоғары көмірсутектерін (қосынды мөлшері 50%-ке
дейін) көп құрайды. Сондықтан оларды майлы немесе байылған газдар деп
атайды. Бұл газдардан ең жеңіл бензин тауарлы бензинге қоспа бола алатын,
әрі отын есебінде пайдаланатын сығылған газдар алады. Этан, пропан және
бутандар бір-бірінен бөлінгеннен кейін мұнай химия өндірісінің құнды
шикізаты болады.
Газконденсат газдарының құрамында да метанның мөлшері көп, сонымен
қатар бензин, керосин, кейбір кездерде мұнайдың дизель фракциясының
құрамына кіретін жоғары молекулалы көмір сутектері де болады. Соңғы жылдары
зерттелген және пайдаланған газ кендерінің көбісі газконденсатты түріне
жатады. Бұл конденсаттардың құрамына 2-5% және одан да көп сұйық
көмірсутектері кіреді.
Конденсаттар, мұнайлар сияқты алкандардан, нафтендерден және
арендерден тұрады. Бірақ бұл көмірсутектен топтарының конденсаттағы
бөлінуінің кейбір мынадай ерекшеліктері бар:
- конденсаттардың бензин фракциясындағы арендердің абсолюттік мөлшері,
майларға қарағанда жоғары;
- кейбір бензин фр-да нафтендер мен арендер мөлшерінің бірден көп болуы
байқалады;
- бензин ф-ғы алкандар мен арендердің мөлшерінің арасында кері байланыс бар
алкандар көп болған сайын арендер аз болады;
- тармақталған алкандардың н-алкандарға қарағанда мөлшері аз;
Мұнай шикізатын құрылымын өзгертіп өңдеудің барлық процестері
көмірсутекті газдар түзілумен жүреді. Бұл газдың шығымы шикізатқа
есептегенде орташа 5-25% құрайды. Қазіргі озық мұнай өңдіру зауыты жылына
12 млн.т. терең өңдегенде шамамен 1 млн.т. (яғни 8% (масс) жоғары) газ
көмірсутектерін береді. Құрылымын өзгертіп өңдеу процесстернің арасынан
пирализ процессі ерекше орын алады, онда олифиндерге өте бай өнімдері
шығады. Мұнда этиленді, пропанды және бутан – бутадиен фракциясын бөлгеннен
кейін газдардың қаныққан бөлігі қалады, оны негізінен қайта пиролизге
айналымға жібереді немесе газ бөлу қолданысқа жібереді.
Газды пайдалану бағыты оның құрамына байланысты. Каталитикалық крекинг
газы бутилендер мен изобутанға байланысты каталитикалық алкилдеу қондырғысы
үшін өте құнды шикізат. Риформинг газынан сутегін, дәлірек – сутегінің
көлемдік үлесі 75-90% сутекті газды бөліп алады. Сутекті газды
гидрогенезациялық процестерді жүргізгенде пайдаланады.
Мұнай өндірудің әртүрлі процесстер көмірсутек газының құрамы (%)
Кесте 1
Компаненттер Мұнайды Р-мен Кокстеу Бензинді
алғаш айдаумазутты Қатал пиролизд
термокреки крепинг ек
нттеу
Метан -161,6 0,7166 380 -82,1 4,58
Этилен -103,7 1,2594 569,9 9,5 5,07
(-103,40С)
Этан -88,6 1,3551 374 32,3 4,82
Пропилен -47,7 1,8753 609,5 91,4 4,54
(-470С)
Пропан -42,1 2,0193 500,7 96,8 4,20
Изобутилен -7,0 2,5001 626,8 144,7 3,95
(-6,80С)
а – бутилен 6,3 2,5001 625 147,2 4,00
(-6,10С)
Транс - 0,9 - 604,2 - -
бутилен
Изобутан -11,7 2,6720 557,2 134,4 3,64
Н – бутан -0,50 2,6720 578,7 152,0 3,75
Ацетилен -83,6 1,1774 615,4 35,3 6,11
(-80,30С)
Бутадиен -4,6 2,4353 620,6 163,2 -
Бұл көмірсутектерді салыстырмалы төмен қысымда және сумен суытуға
жеткілікті 30-400С жоғары температурада сұйылтуға болатындығын көрсетеді.
Мысалы, Н – бутанның 400С булар қысымы 0,4 мПа және осы температурада
сұйыққа тез ауысуы мүмкін. Керісінше этиленнің критикалық температурасы бар
болғаны +9,50С, яғни оның конденсациялануын тіптен жоғары қысымда да сумен
суыту жеткіліксіз, оған арнайы хладоагент қолдану қажет.
1. Технологиялық бөлім
1. Жобаланатын процеске қысқаша сипаттама және
схеманы таңдау негізі
Полимерлер деп химиялық құрамы бірдей молекулалық салмақтары әртүрлі,
кез-келген қосылысты айтады. Полимерлеу әдісімен алынған заттың элементтік
құрамы бастапқы мономердің құрамынан өзгермейді және реакция кезінде
қосалқы зат бөлінбейді.
Полимерлену қанықпаған көмірсутектердің сипаттамалық реакция болып
табылады. Көмірсутектердің шексіз дәрежесі жоғарылаған сайын полимерлену
жоғарылайды. Ацетилен этиленге қарағанда жеңіл, ал бутадиен бутиленге
қарағанда жеңіл полимерленеді.
Жоғары молекулалық және төменгі молекулалық қосылыстардың
молекулаларының мөлшері бір-бірінен алшақ жатқандықтан бұлардың қасиеттері
де әр түрлі болады. Мысалы: полимердің жоғары беріктілігі, қаттылығы,
созылғыштығы, әртүрлі әсерлерге төзімділігі олардың молекулалық салмағына,
яғни мөлшеріне байланысты.
Олефиндерді полимерлеу төменгі молекулалы олигомерге дейін (ди, три,
тетра және т.б.) немесе жоғары молекулалы полимерге дейін жүреді. Мысалы:
Н3РО4
4С3Н6 С12Н24 (1)
пропилен тетра пропилен
Аl*R3*TiCl4
NC2H4 (-CH2-CH2-)n (2)
этилен полиэтилен
Бірінші реакция пропиленді полимерлеумен қатар (кейде бутиленмен
бірге) өндірістік әдіс арқылы кейбір олефиндерді алуға және жоғары октанды
компонент, яғни полимербензинді алуға болады. Жоғары октанды компонент
жоғары октанды бензин алуға қолданылады және мұнай химиялық синтезге
шикізат және сонымен бірге майларға қондырма ретінде қолданылады. Екінші
реакция арқылы бағалы полимерлі материалдар алуға болады. Осы заттың ішінде
ең қажеттілері полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен және синтетикалық
каучуктер.
Олефиндерді полимерлеу кезіндегі температура С2-С4-160-5500С, қысым 1-
ден 2000 кгссм2 тең. Катализаторды қолдануда, қысымды жоғарылату сияқты,
реакция температурасын төмендетуге болады.
Полимербензинді алуға каталитикалық полимерлеу қолданылады және ол
реакторда 160-2500С-де, қысымы 25-80 кгссм2 және катализатор қатысында
жүзеге асырылады.
Термиялық полимерлеумен салсытырғанда бүтін өнім шығымы көбейеді,
процесс селективті түрде жүреді, полимер крекинг болмайды. Каталитикалық
полимерлену кезінде реакцияға жеңіл түсетін – изобутилен, содан кейін н-
бутилен, пропилен, ал этилен қиындау түседі.
Негізгі реакция алкилфосфорлы эфирлердің түзілуімен жүреді. Олар
ыдырайды да бөлінген олефиндер полимерленеді.
С3 – С4 олефиндерін полимерлеу процесінде катализатор ретінде фосфор
қышқылы қолданылады. Оған мына параметрлер әсер етеді: қышқылдар
концентрациясы, қысым және температура.
Қышқылдар концентрациясы. Жақсы көрсеткіштер қышқылдар
концентрациясын Н3РО4-пен есептегенде 106-107%-ке жетеді. Әрбір қышқылдың
концентрациясы белгілі тепе-теңдік кезіндегі су буының қысымымен
анықталады. Сондықтан реакторға түсетін шикізатқа белгілі бір мөшерде су
қосу қажет. Реактордағы су буының парциалды қысымы қажетті қышқылдар
концентрациясының су буының қатысымына тең болуы керек.
Қысым. Анықталғандай, берілген тереңдік айналуын алу үшін шикізат
беру жылдамдығы реактордағы қысымға тура пропорционал . Осы тура
пропорционалдық пропиленді полимерлеуде көрсетіледі. Ол 17,5-тен 126 кгс-
см2 қысым жиілігінде болады. Қысымның жоғарылауды төмен қайнайтын полимер
түзілуіне әкеледі.
Температура. Егер температураны әрбір 400С жоғарылатса реакция
жылдамдығы екі еселенеді. Катализатордың активтілігінің тез түсуін
болдырмау үшін процестің температурасын 2050С-ден асырмауға тырысады. Көп
жағдайда процесс 150-2050С температурада жүреді. Температураның жоғарылауын
төмен қайнайтын полимердің түзілуіне әкеледі және катализатордың жұмыс
істеу уақытын азайтады.
1.2. Шикізаттың, дайын өнімнің және қосымша
материалдардың сипаттамасы.
Кенкияқ – Каспий маңы ойысының шығыс ернеу маңы өңіріндегі мұнай
кені. Ақтөбе облысында, облыс орталығынан оңтүстік-батыста 250км жерде
орналасқан. Құрылымы 1958 жылы белгілі болды. Кен 1959 жылы ашылды.
1971 жылы тұзастындағы төменгі пермь шегінділерінен иірімдер ашылды.
Мұнда 5 өнікті қабат бөлінеді. Иірімдер қабаттық дөңдік, тектоникалық және
лотологиялық қалқалану элементтерімен ұштасқан. 1979 жылы ортаңғы карбонның
карбонатты қатқабатынан шомбал мұнай иірімі ашылды. Кендегі жиынтық өнікті
этаж (қабат) 160-4300 метрге дейінгі аралықты қамтиды. Тұзүстіндегі жиын
қимасы түрліше дәрежеде цементтелген, кезектесе қабаттасқан құмтастардан,
алевролиттерден, гравелиттерден, саздан және аргилиттерден құралған.
Тұзүстіндегі және тұзастындағы жыныс бойынша құрылымның бітімі күрт
ерекшеленеді. Жоғары пермь-төменгі бор өнікті қатқабалы қанағаттанарлық
және жоғары деңгейдегі сыйымдылық-сүзгіштік қасиеттерімен сипатталады.
Мұнайға қаныққандық коэффициентті 0,7-0,8. Бастапқы қабаттық қысым 2-4 МПа,
температура 15-230С. Мұнайдың тығыздығы 876-909 кгм3, құрамындағы күкірті
0,43 -0,81%, парафині 0,37 –2,97%, шайырлары 6,2-11,4%. Ауыр мұнай юра мен
төменгі бордан орын алған. Мұнайдың шығымдары 39м3тәуліктен аспады.
Мұнайлары көбінесе жеңіл, тығыздығы 821-850 кгм3, құрамындағы
күкірті 0,24-1,24%, парафині 1,53-6,76 %, шайырлары 1,2-8,5%. Қабат
температурасы 980С-қа жетеді. Мұнай шығындары 18,4-150м3тәулік. Тұз
үстіндегі қабаттың мұнай иімдері пайдаланылып келеді. Қаланың тұз астындағы
бөлігінде барлау аяқталды.
Тұздың бетіндегі Кеңқияқ кеніші 1959 жылы ашылды. 1966 жылдан бері
игерілуде. Мұнай өте жабысқақ және құмы мол. Жаңажол мұнай-газ конденсаты
кеніші 1978 жылы ашылып, 1983 жылы пайдалануға берілді. Бұл-өнімнің
құрамында 6 процентке дейін күкіртті сутегі және көмір қышқыл газы бар
кеніш.
Кенқияқ кеніші мұнай қабаттарына бумен және жылумен әсер ету әдісі
арқылы игерілуде. Бұл жөніндегі тәжірибе жұмыстары 1972 жылы басталды,
19,9мың тонна бу айдалды.
Жылу энергетикасы жөнінде сөз қозғайтын болсақ, Октябрь қаласында
орталық қазандық, Кенқияқ, Саркөл, Жаңажол, Шұбарқұдық және Жаңажол газ
өңдейтін заводында қазандықтар санлынып, пайдалануға берілген.
1966 жылы 43 скважина қазылса, соның 12-сінен мұнай ағыла бастады, ал
келесі жылы мұнай өндірілеін скважиналардың саны 45-ке жетті. 1967 жылдың
наурыз айында Кенқияқ мұнай Орск мұнай өңдеу зауытына барып құйылды. Демек,
Кенқияқ кенішінің игерілуін 1966 жылдан бастап есептеген ләзім. Бұл мұнайлы
өңір күні бүгінге дейін тұғырдан түсіп көрген жоқ.
Кеңқияқ мұнайының ерекшелігі сол – онша тереңде емес, тайыз
орналасқан деп айтуға болады, күкіртсіз, парафині шамалы, смоласы бар,
барынша сапалы болып табылады. Кеңкияқ кенішін игеру барысында қызығы мен
қиыншылығы аралас жатыр. Бріншіден, тым қою. Екіншіден, мұнаймен бірге көп
мөлшерде құм шығады. Үшіншіден, мұнайдың құрамындағы су өте тұшы.
Біріншісі, жердің астынан алып шығуды барынша қиындатса, ал екіншсі,
құбырларды, қондырғыларды әлсін-әлсін бітеп қалып, жұмысын ауырлатады. Ал
үшіншісі-қыс айларында жиі-жиі қатып қалып, құбырлардың, қондырғылардың
қалыпты жұмыс істеуін қиындатады.
Тұз үстіндегі кеніш –Кенқияқ 1966 жылдан игеріліп келеді, бастапқы
алынатын жоғары жабысқақты мұнай қоры 29,5 миллион тонна. Скважиналардфң
орташа тереңдігі – 400 метр. 1972 жылдан қазіргі уақытқа дейін бұл кеніште
мұнай қайтарымын арттыру үшін мұнайға толы қабаттарға жоғары қысымен бу
жіберілуде.
Тауарлы мұнай дайындау фракцияларының аналитикалық көрсеткіштері
Кесте 3
Температура,Р204 Құрамындағы күкірт Кристализация 200С-дағы
0С температурасы тұтқырлығы
мм2сН
Мерканды жалпы
Н.к.-62 0,675 0,026 0,21 - -
62-85 0,730 0,024 0,20 - -
85-100 0,750 0,024 0,20 - -
100-110 0,760 0,023 0,20 - -
110-120 0,776 0,021 0,20 - -
120-130 0,777 0,020 0,20 - -
130-140 0,786 0,021 0,20 - -
140-150 0,791 0,010 0,20 - -
150-160 0,809 0,007 0,20 - 1,51
160-170 0,819 0,004 0,20 - 1,51
170-180 0,819 0,0035 0,20 - 1,86
180-190 0,820 0,003 0,20 2,00
190-200 0,838 0,002 0,20 2,49
200-210 0,845 0,001 0,20 -
210-220 0,849 0,004 0,22 - -
220-230 0,850 0,0004 0,23 - 3,82
230-240 0,854 0,0002 0,25 - 3,67
240-250 0,855 0,0002 0,25 - 4,35
250-260 0,861 0,0002 0,27 5,26
260-270 0,862 - 0,30 -57 6,56
270-280 0,875 - 0,33 -51 8,00
280-290 0,880 - 0,35 -45 10,61
290-300 0,885 - 0,38 - 14,59
300-310 0,890 - 0,45 - 6,49
310-320 0,896 - 0,48 - 7,80
320-330 0,902 - 0,49 - 9,82
330-340 0,903 - 0,50 - 10,75
340-350 0,906 - 0,51 - 13,46
350-360 0,912 - 0,51 - 12,65
360-370 0,914 - 0,52 - 23,74
370-380 0,917 - 0,53 - 30,47
380-390 0,918 - 0,55 -13 39,54
390-400 0,922 - 0,63 -12 51,45
400-410 0,925 - 0,63 -12 56,74
Фракциялардың потенциалдық құрамы
Кесте 4
Қайнау Мұнайға Суммалық Қайнау Мұнайға Суммалық
температу-ршығатын Шығын температурашығатын шығын
асы фракция сы фракция
1 2 3 4 5 6
Н. к. – 60 0,84 0,84 Н.к. 2,52 2,52
60-70 1,07 1,91 (69)-108 1,94 4,46
70-80 0,94 2,85 108-124 3,15 7,61
80-90 1,42 4,27 124-141 2,56 10,17
90-100 1,44 5,71 141-153 2,27 12,44
100-110 1,58 7,29 153-163 2,59 15,03
110-120 1,99 9,28 163-174 1,7 16,73
120-130 2,44 11,72 174-181 2,34 19,07
130-140 2,18 13,90 181-192 7,33 26,40
140-150 2,34 16,24 192-228 4,08 30,48
150-160 2,28 18,52 228-248 2,63 33,11
160-170 2,41 20,93 248-262 2,37 35,48
262-274
Олифиндерді полимерлеу кезінде екіншілік, тримерлер, пропилен (немесе
бутилен) алу үшін дәрі тәріздес катализатор қолданылады. Ол негізінен
ортофосфор қышқылынан және қызылгурдан тұрады. Ол негізінен ортофосфор
қышқылынан және қызылгурдан тұрады. Құрамында (%) жалпы Р2О5-57-64%, бос
Р2О5-15-20%, сумен байланысты – 5-10%. Пропилен бойынша салыстырмалы
активтілігі –96%-тен кем емес.
Катализатор – пирофосфор қышқылын (109%-тік Н3 РО4-ке сәйкес)
қызылгурмен араластыру арқылы алынады. Алынған массамызды дәрі тәрізді етіп
жасайды. Катализатор цилиндр түрінде болып шығады, оның диаметрі 2-3 мм
және ұзындығы 10-15 мм.
Олефиндердің айналу тереңдігі катализатордың қатысында (%):
Изобутилен 100%, н-бутилен 90-100%, пропилен 70-90%, этилен 20-30%.
Полимерлену реакциясы кезінде көп мөлшерде, яғни 1548 кДжкг жылу
бөлінеді.
Егер процестің қысымын көтерсек су мөлшері шикізатта көп болған
жағдайда реактордағы су буының парциалды қысымының көтерілуіне әкеледі,
нәтижесінде катализатор жұмсарады және реактор құбырларының бітелуі пайда
болады. Бірақ су мөлшері өте аз болса ауыр полимерлер түзіліп,
катализатордың тез күйіп кетуіне әкеледі.
Ортофосфор қышқылын қыздыру кезінде су бөлінеді және пирофосфорға
айналады да полимерленудің катализаторы болып тбылады. Оның активтілігі
төмен болады. 3000С температурада пирофосфор қышқылы метафосфор қышқылына
НРО3 айналады және полимерлену реакциясында каталитикалық активтілігі
болмайды. Фосфор қышқылының дегидрленуін болдырмау және оның активтілігін
сақтау үшін полимерлену реакциясын жүргізеді. Жоғарыда айтыллғандай су
буының қатысында. Мұнай химиялық синтезде көмірсутектерді, олефиндерді
полимерлеуде катализатор ретінде фосфор қышқылынан басқа күкірт қышқылын,
хлорлы алюминиді, фторлы борды, мыс пирофосфатын, металлорганикалық
катализаторлар және т.б. қолданылады.
Полимерлену қондырғыларының шикізаты болып пропан-пропилен және бутан-
бутилен фракциялары қолданылады. Пропан-пропилен фракциясын олигомерлеуді
екі бағытта жүргізеді:
1) Мақсатты өнім есебінде полимербензин алумен;
2) Пропиленнен мұнай-химия өндірісінде шикізат алумен тримерлер
(С9 фракциясын) және тетраметрлер (С12 фракциясын). Полимербензин құрамында
93-95% алкендер болады, олардың октан саны жоғары және химиялық тұрақтылығы
төмен.
Орташа полимербензиннің шығуы шикізатта орналасқан пропиленнің
мөшерінің 80%-не тең.
Полимербензиннің октан саны 80-85 құрайды және өте жоғары араласу
мінездемесіне ие болады. Полимербензин басқа бензиндермен араласқаннан
кейін өнім тәріздес болып келеді және октан саны 90-нан 135-ке дейін
жетеді. Полимербензиннің құрамында қанықпаған көмірсутектердің болуы оның
тұрақтылығын төмендетеді, бірақ оған антитотықтырғыш қосқан жағдайда оны
қолдануға және сақтауға болады.
Осы уақытқа дейін мұнай өңдеу өндірісіндегі полимерлену процесінің
басты бағыты полимербензин алу болатын. Осындай басқа газ тәріздес
олефиндерді пайдалану арқылыбензин шығымын ұлғайтады. Полимерленуді
поликрилонитрил (нитрон талшығы), полиметакрилат (органикалық әйнек) және
басқа синтетикалық полимерлерді алуға қолданылады.
Мақсатты өнім ретінде 175-2150С (тетрамер пропилен) және 215-2600С
фракция (пентамер пропилен) алынады. Мақсатты өнімді көп мөлшерде алу үшін
50-1750С (жеңіл полимерлер) фракциясы рециркулят ретінде қолданылады.
1.3. Дайын өнімнің қолданылуы
Орташа полимербензиннің шығуы шикізатта орналасқан пропиленнің
мөлшерінің 80% тең.
Полимербензиннің октан саны 80-85% құрайды және өте жоғары
араласу сипатына ие болады. Полимербензин басқа бензиндермен араласқаннан
кейін өнім тәріздес болып келеді және октан саны 90-135-ке дейін
жетед. Полимербензиннің құрамына қанықпаған көмірсутектердің болуы оның
тұрақтылығын төмендетеді, бірақ оған антитотықтырғыш қосқан жағдайда оны
қолдануға және сақтауға болады.
Осы уақытқа дейін мұнай өңдеу өндірісіндегі полимерлену процесі басты
бағыты полимербензин алу болатын. Осындай басқа газ тәріздес олефиндерді
пайдалану арқылы бензин шығымын ұлғайтады. Полимерленуді поликрилонитрол
(нитрон талшығы), полиметакрилат
(органикалық әйнек) және басқа синтетикалық полимерлерді алуға қолданады.
Мақсатты өнім ретінде 175-2150С (тетрамер пропилен) және 215-2600С
фракция (пентамер пропилен) алынады. Мақсатты өнімді көп мөлшерде алу үшін
50-1750С (жеңіл полимерлер) фракциясы рецеркулят ретінде қолданады.
Алкилдену процесінде нәтиже түзетін өнімді алкилат деп атаймыз. Шыққан
шикізатта басқа да олефиндер болады. Сонымен қатар жарамсыз реакциясынан
түгелдей құтылу мүмкін еместігін көрсетеді. Алкилаттан басқа бұдан
өңделген бутан-бутилен фракциясын және өңделген күкірт қышқылын алады.
Бензин фракциясының құрамына негізінен көмірсутегілердың үш класы
кіреді: алкандар, сақиналы алкандар және бензол қатарының арендері. Керосин
және газойль фракцияларының көбісін екі және үш сақиналы көмірсутегілер
құрайды. Шикі мұнайларда, әдетте тізбек бойында қанықпаған байланысы бар,
қанықпаған көмірсутегілері болмайды немесе тіптен аз мөлшерде кездеседі.
Кейбір мұнай құрамында (Баку, Пенсильвания, Галиция, Эльзас) қанықпаған
көмірсутегілердің өте аз мөлшерде анықталған.
Мұнайдың төмен молекулалы бөлігінде көмірсутегілермен бірге мынадай
қосылыстар кіреді: оттегі бар қосылыстар – нафтен қышқылдары, фенолдар және
т.б.; күкірті бар қосылыстар - меркаптандар, сульфидтер, қоссульфидтер,
тиофандар және аминдер типтес қосылыстар. Бұл барлық гетероатомдық
заттардың 3000С дейінгі аралықта айдалатын мөлшері, әдетте, көп болмайды,
себебі негізгі күкірт, оттегі және азот қосылыстары мұнайдың жоғары
молекулалы бөлігінде жинақталады.
Орта есеппен мұнайдың бұл бөлігінің молекулалық массасы 300-ден 1000-
ға дейінгі аралықта. Мұнайдың бұл бөлігі әртүрлі құрамдағы қоспа заттар
болып саналады. Осы қоспаға кіретін кейбір қосылыстарын шамамен былай
атауға болады:
- СnH2n-дан CnH2n-10 дейін ұзын немесе қысқа бүйірлі алкандар тізбегі бар
бір және көпсақиналы сақинаалкандар;
-СnH2n -6 -дан CnH2n-36 дейін бүйірлі алкандар тізбегі бар бір және
көпсақиналы арендер;
- СnH2n -8-дан CnH2n-22 дейін бүйірлі алкандар тізбегі бар аралас
құрылымды көпсақиналы сақинаалкан-арендер;
- көпсақиналы аралас құрылымды әртүрлі органикалық қосылыстар, молекулалары
таза көміртегілер сақинасынан құрамында мынадай гетероатомдары бар –
күкірт, кейбір кезде оттегі мен азот, сонымен қабат, ұзын немесе қысқа
алкандар тізбегі бар сақиналардан тұратын;
-шайыр-асфальтенді заттар – шайырлар және асфальтендер; мұнайдың бұл
құрылысы жағынан өте күрделі заттар құрылымы жағынан көпсақиналы болып
келеді және құрамына міндетті түрде оттегі кіреді, оларда сонымен қабат,
азоттың және металдардың негізгі бөлігі жинақталады; кейбір мұнайларда
шайырдың мөлшері 30-40% дейін жетеді.
1.4. Процестің теориялық негіздері
Соңғы жылдары пропилен полимеризациясы көп қажет етеді. Негізгі
мақсаты жоғары сапалы синтетикалық өнімдер, сонымен қатар полимербензин,
пропиленнің тетрамері және полипропилен алу болып табылады. Полимеризация
процестің шикізаты болып пропан-пропилен фракциясы болып табылады (ППФ),
күкіртсутегінен тазартылған. Шикізат құрамына кіретін нег. Компоненттер –
пропан СН3 – СН2 – СН3 және пропилен СН2 = CH – CH3 . Полимеризациялауға
тек ғана пропилен ұшырайды.
Пропиленнің екі молекуласының қосылу кезінде дишер түзіледі, оны
гексилен деп атайды. Гексиленнің структураның формуласы 17 изомералық
формасынан тұрады. Осы структуралық формасына байланысты оның температурасы
өзгеріп отырады.
Пропиленнің тримері С9Н15 нонилен деп аталады, оның изомерлері көп
болып келеді.
Пропиленнің тетрамері С12Н24 додацилен деп аталады. Изомер
структурасына байлансыты олардың қайнау температурасы 170 – 2360С дейін.
Осыған орай, пропанды полимеризациялау кезінде димер, тример,
тетрамер және де жоғарымолекулалық қосылыстар түзіледі.
Көбінесе пропан пропиленді полимеризациялау өндірісте терең
қолданылатын катализатор фосфорлы қышқыл болып табылады. Көбінесе ең
тұрақты катализатор болып, кизельгурдегі фофорлы қышқыл және кварц
құмындағы фосфорлы қышқыл болып табылады.
Нағыз қондырғының мақсаты – полимер өнімнің терең фракциясын алу және
ректификациялық колонна арқасында олардды бөлу болып табылады.
Процестің шикізаты болып пропан-пропилен фракциясы болып табылады.
ППФ газфракциялаушы қондырғыдан алынады.
Полимеризация процесы полимер бензиндерді өндіруде және де, түрлі
жеңіл полимерлер: три, - тетра – және пентамер пропилендер алуға және жуушы
заттар дайындауда кең түрде пайдаланады.
Олефиндерді полимеризациялау фосфорлы, күкіртті және фторсутекті
қышқылдар қатысында, фторлы бар және хлорлы алюминий қатысында жүргізуге
болады. Негізгі кең тараған түрі фосфор қышқылының қатысында жүргізу.
Катализатор қатысында олефиндердің өзгеру тереңдігі келесідей: изобутилен-
100%, н-бутилен 90-100%, пропилен – 70 – 90 % және этилен-20-30%.
Олефиндерді полимеризациялау кезінде шамамен жылуы 370 ккалкг пропилен
және шамамен 170 ккалкг бутилен асығады.
Процестің негізгі шарты катализатордың табиғатына, шикізатқа және
амынатың өнім ассортиментіне байланысты. Осылай, полимерирация процесі
пропан-пропилен фракциясы ортофосфыр қышқылында пропиленнің тетрамер алу
мақсатында келесі шақттар орындалады.
Қысым, ... ... ... ... ... ... ... ... 70 – 80
Температура, 0С
Реакцияға кірердегі шикізат ...180 – 210
Реакциядан шығарғандағы өнім ...225 + 230
Шикізаттың берілу көлемдік жылдамдығы, сағ-1
Пропилен . . . . . .. . . .. . . .. . . . 0,6 - 0,65
Суммары шикізат . .. . . . . . . . 3,3 – 4,5
Жеңіл полимерлердің рецеркуляциялық коэфті, %
шыққан пропилен 500 – 600
шыққан шикізат ... ... 150 – 200
пропиленнің өзгеру тереңдігі, сагем. % ... . 80 – 90
Выход тетрамеров пропилена, вес, % на пропилен
Пропущенный . . . . . . . .. . . . . . 65 – 70
Прореагировавшый . . . . . .. .. . 70 – 80.
Мақсатты өнімге 175 – 215 0С пропиленнің тетрамеры.
Мақсатты өнімге 175 – 215 0Сжәне 215 – 260 0С (проманның пентамеры)
алынады фракциялар алынады. 50-175 оС (жеңіл полимерлер) мақсатты
өнімдердің шығуын көбейіп шығуы үшін рециркуляциялауға жібереді.
Полимерлерді ортофосфор қышқылында полимербензин алу мақсатында
полимерлеуді 220 – 230 0С, 65 – 70 МПа қысымда, шикізаттың берілу көлемдік
жылдамдығы 1,7 – 2,9 сағ-1
Олефиндердің ең қарапайымы этилен болып табылады. Этиленді
полимеризациялау кезінде оның екі малекуласының қосылуы болды және де жаңа
көмірсутек молекуласы түзіледі. Олар 4 көміртекті атомнан және сегіз
сутекті атомнан тұрады, яғни ол бутилен:
СН2 = СН2 + СН2 = СН2 → СН3 - СН2 – СН - СН2
этилен этилен бутилен
Этиленнің молекулалық салмағы 24, а бутиленнің 48. Полимер өнімі екі
мономер молекуласынан тұрса, оны димер деп атайды, ал үшеуін – тример,
төртеуін – тетрамер және т.с.с.
Негізгі полимеризациялау процесінің басқа процестермен ерекшілігі
катализатор ретінде сұйық фосфор қышқылы қолданылады және инертті
қабылдағышпен қосылған комплексті және қандай да болсын бір қосылыс
түзбейді. Мұнай қабылдағыш ретінде кварцті құм немесе активті көмірді
қолданылады.
Көп қолданылатын кварциті қабылдағыш болып табылады себебі ол инертті
зат және фосфор қышқылмен қосылыс түзілмейді. Құмды қышқылмен толтыру
үшін техникалық 75-85%-тік фосфор қышқылы қолданылуы мүмкін. Фосфор қышқылы
тез коррозияға ұшырайтын зат болып табылады. Көмір сутектермен, ол
құбырөткізгіштерді же аппараттарды коррозияға ұшыратады. Реактор ішіндегі
қышқыл басқа аппараттарға және құбыр өткізгіштерге өтпеу үшін, реактордың
төменін кварцтық құмның қабатына көпшік тәрізді керамикалық сақиналар
орналастырылады, ал сақиналардың астарына известкіні толтырып салады,
осылай фосфор қышқылы толық нейтраланады. Одан бөлек реактор мен колоннаның
арасында сепаратор аулағыш орналастырады, ол да известкамен толтырылған.
Қазіргі катализатордың негізгі белгілері, оның полимеризация
қондырғысында дайындалуы. Катализатор жеңіл регенерацияланады: құмы және
буландырып, қайтадан фосфор қышқылын қосса (5-8 %), фосфор қышқылының
активтілігін жоғарылатады , шығынын азайтады, шығатын полимердің сапасын
жақсартады.
Пропиленнің екі қосылысын ашпай тұрып структуралық формуласы мынадай
болады.
СН = CH2
│
CH2
Ашқаннан кейін екі валентті радикал шығады.
─ СН – СН 2 ─
│
СН3
Мұндай радикал группалары полимер цепочкаларын құруы мүмкін:
─ СН – СН 2 ─ СН – СН ─
│ │
СН3 СН3
Бұл тізбек пропилен кездескенше, өсе береді, ол яғни 1 сутегіні беріп
жібереді, бірақ 2 қосылыс қалады:
СН3 – СН = CH2 → CH3 – CH = CH - + H
Пропилен полимерінің реакциясы негізінен келесі түрдей болады.
СН3 – СН – СН2 + СН = СН2 + СН = СН2 →
│ │
СН3 СН3
пропилен пропилен пропилен
→ СН3 – СН = СН – СН – СН2 – СН – СН3
│ │
СН3 СН3
пример пропилен
Полимеризация процесінің 2 типі бар, олар, термиялық және
каталитикалық.
Термиялық полимеризация катализатор қатысынсыз жүргізіледі. Өндіріс
практикаларында термиялық полимеризациясын 480-550оС температурада және 100-
135 Мпа қысымда жүргізіледі. Бұл шарттарда полимеризация проблемасі жақсы
жүреді.
Әрбір олефиндерге өздерінің оптималдың шарттары бар. Мысалы, этилен
термиялық полимеризация шартында пропаннан қарағанда жеңіл
полимеризацияланады, ал пропилен, бутиленнен қарағанда жеңіл полимерлерды.
Термиялық полимеризацияның біршама жетіспеушіліктері бар:
селективтілігінің жақтығы, шикізаттың және полимерлердің бөлінуі, мақсатты
өнімдердің аздау болуы.
Каталитикалық полимеризация каализатор қатысында жүргізіледі, олар
процесске өздерінің жақсы көрсеткішін береді. Катализатор қатысында жүргізу
полимеризация процесін жұмсақ шарттарда температура және қысым қатысында
азмөлшерде жүргізілді.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және
толық сипаттамасы
Бастапқы пропан – пропилен фракциясы 1 сыйымдыққа түседі. Сыйымдықтан
пропан – пропилен фракциясы 2 сораппен салынып, жылу алмастырғыштан 5 және
5 қыздырғышта қыздырылып, 3 полимеризация реакторынатүседі. Бұл реактор
вертикальді орналасқан бірнеше секцияларынан тұрады және олар
катализаторлармен қабат болып толтырылған. Реакторға кірердегі шикізаттың
температурасы 180-1900С тұрақталады. Реактордағы полимеризация процессінің
температурасы 180-2300С аралығында, ал қысымы 75-85 Мпа аралығында болады.
Шикізаттың берілу жылдамдығы 1-ден 4 м3сағ. – 1 м3-қа санағанда.
Реакторда полимеризация процессі орындалады, нәтижесінде полимеризат
түзіледі, бұл полимеризаттың құрамында димер, тример, тетромер, пропилен
жәнеде жоғары молекулярлы көмірсутектер де бар. Барлық осы қоспалар 4
фософр қышқылының тамшы аулағышынан, 5 жылуалмастырғыштан өтіп 6
ректификациялық пропанды колоннаның төменгі бөлігінетүседі, мұнда жұмыс
жасаған пропан – пропилен фракциясы полимеризация өнімдерінен арылады, ол
реактордың жоғары жағынан шығып, 7 конденсатордан, 8 – ректификациялық
колоннаға арналған сыйымдықтан өтеді де сорап арқылы III қондырғыдан шығып
кетеді. Бірақ оның құрамында біршама пропилен болғасын, пропиленді толық
пайдалану үшін, оның қайтадан полимеризациялауға реакторға жібереді.
Пропан колонкасының төменгі жағынан полимеризация өнімдері алынады.
Егер процесстің мақсатты өнімі кең полимер фракциясы болса, автомобтль
бензинінің компоненті сияқты, онда пропан колонкасының төменінен берілген
кең фракциялы дайын өнім алынады. Егер де мақсатты өнім тетрамер фракциясы
болса, онда голимеризация өнімі пропан колонкасының төменгі бөлігінен 10 бу
қыздырғышта қыздырылып 11 және 16 ректификациялық колонкаға, әрі қарай
жеңішке фракцияларға бөлу үшін жібереді. 11 колоннаның жоғарғы жағынан
фракция полимерлері конденсатордан және 1 сыйымдылық арқылы циркуляциялауға
реакторға түседі және әрі қарай схемабойынша жүреді. Пропиленнің димерлері
және тримерлері жеңіл полимерлерге жатады. Сондықтан оларды
циркуляциялаудың мағынасы қосымша полимеризациялаумен жеңіл полимерлерді
тетрамерлерге айналдыру 11 колоннада қалған қалдықтар 16 коланнаға
беріледі.
16 колоннаның жоғарғы бөлігінен мақсатты тетрамер фракциясы
конденсаторда суытылып ректификациялауға арналған сыйымдылықтан сорап
арқылы IV тетрамер фракциясы шығып кетеді. Ал төменнен сораппен сорылып
ауыр фракция полимерлеріVқондырғыдан шығады. Тетрамер фракциясы әрі қарай
химиялық (өнделу үшін) қайтадан өңдеу үшін жіберіледі, мысалға сульфанол
алуға, қалған жеңіл полимерлер және дебарлық 16 колоннадан қалған қалдықтар
(ауыр полимерлер) автомобиль бензиннің компонентіне араластырылады және
қосылады.
Фракциялардың бөлінуі қайнау температураға байланысты. Бастапқы
қайнау (б.к.) 1750С фракциясы, жеңіл полимерлерді көрсетеді, мақсатты
тетрамер фракциясының қайнау t-сы 175-2150С, ауыр полимерлер – олар 215-
2600С немесе нақтырақ 2150С соңына дейін қайнайтын фракция.
1.5. Технологиялық процестің жобалануы және
толық сипаттамасы
Фосфор қышқылы бутан-бутилен фракциясын полимеризациялау процесінде
моторлы отындардың жоғары октанды компоненттерін алу мақсатында кең тараған
катализатор болып саналады. Олар катализаторлы комплекс түрінде, не болмаса
сұйық күйде қолданылады. Сұйық фосфор қышқылы көп жағдайда қатты инертті
тасымалдағыштарда қолданылады.
ББФ полимеризациялау қондырғысын изооктилен алу үшін қолданылады, ол
одан әрі сутекпен қанығып, яғни гидрленіп, авиациялық бензинге қосу үшін
бағалы жоғары октанды қоспа болатын – изооктан түзеді. Техникалық
изооктанның октан саны моторлы әдіс бойынша 90-95 пункт.
Газфракциялаушы қондырғыдан сығылған ББФ сыйымдылық 1-ге түседі, одан
насос арқылы жылуалмастырғыш 4 және реактор 5-ке айдалады. Реактор құбырлы
қапты аппарат. Қаптың ішінде диаметрі 50 мм құбыршалар болады, оған
катализатор толтырылады.
Құбыр аралық кеңістікке су немесе су буы түседі.
Полимерлеуге берілген шикізат, катализатор қабаты арқылы жоғарыдан
төмен қарай қозғалады.
Реактордың технологиялық режимі (температура, қысым, реакция ұзақтығы
реакторда шикізаттың болуы) олефиндердің полимер өнімдерге айналуы
тереңдігімен құрылады. Температура 200-2300С аралығында, қысым 60 атм.,
реакция ұзақтығы 15-20 мин.
Қысым клапан-реттегіш көмегімен, температура жылуалмастырғыш
функциясын атқаратын айналымдағы су көмегімен реттеледі.
Полимерлеу процесі келесі жолмен жүргізіледі: технологиялық режимнің
таңдалған параметрінде катализатор қатысында бутан-бутилен фракциясының
қанықпаған көмірсутектерінің полимеризациясы жүреді.
Полимерлену реакциясы нәтижесінде түзілген қоспа және реакцияласпаған
сәйкес шикізаттың бір бөлігі реактордан ректификациялы колонна 7-ге
бағытталады.
Колоннаның жоғарысынан шикізаттың реакцияласпаған бөлігі, немесе
өңделген ББФ кетеді. Онда полимеризацияға қатынаспаған, шикізаттың
құрамында бар қаныққан көмірсутектер болады. ББФ-ның өңделген бір бөлігі
колоннаға бүркуге қайтарылады, артығын жүйеден шығарылады. Егер қанықпаған
көмірсутектердің мөлшері өңделген ББФ-да жоғары болса, онда ол біртіндеп
реакторға қайтадан полимерленуге жіберіледі.
Колоннаның төменінен полимер өнім шығарылады, ол полимерлену
реакциясының нәтимжесінде, сол сияқты шикізатта болатын ауыр компоненттер
бөлігі нәтижесінде түзіледі.
Полимерлену нәтижесінде бутиленнің тримері және тетрамері сияқты
жоғары молекулалы полимерлер түзіледі. Оларды полимерлеудің мақсатты өнімі
– изооктиленнен бөлу үшін – екіншілік айдау колоннасы 12 қондырылады.
1.6. Аналитикалық бақылау
Полимеризация процессінің шикізаты есебінде (олефиндер) көмірсутектер
(мысалы, этилен, пропилен, н-бутилен және изобутилен), парафинді
көмірсутектер (мысалы, изобутан), араматты көмірсутектер (мысалы бензол),
және де кейбір жоғары молекуляры көмірсутектері, оның молекуласы 8ден 15
атом көміртегінен тұрады (изооктан, додецилен – пропилен тетрамері).
Полимеризация процесінде көмірсутектер крекинг, пирализ, риформинг,
кокстеу және де басқа да, мұнайды және газды өңдеу процестерінде көп
қолданыс тапты.
Таблицада әртүрлі процесстердің мұнай зауыттарының газдарының құрамы
көрсетілген. Мұнайзауыттарының газдары қанықпаған және қаныққан
көмірсутектерінен тұрады. Сонымен қатар олардың құрамында сутегі
күкіртсутегі және де біршама газдардың қоспаларынан тұрады: азот,
көміртегі оксиді және басқалары.
Мұнай зауыты газдары компонентінің негізгі
физико-химиялық мінездемесі.
Компонент Химиялық Структу-ралМолекулярҚайнау Салмақ Ауадағы
формула ық формула лық температу1нм3 газдың
салмақ расы газдың салмағы.
Сутегі ... ... . Н2 Н-Н 2,0 -252,7 0,089 0,070
Метан ... ... .. СН4 Н 16,0 -161,4 1,717 0,5543
Н-С-Н
Н
Этилен ... ... . С2Н4 СН2 = CН2 28 - 103,8 1,259 0,9740
Этан ... ... ... С2Н6 СН3 – СН3 30 - 88,3 1,356 1,0484
Ацетилен ... .. С2Н2 СН = СН 26 - 83,9 1,160 0,900
Пропилен ... ..С3Н6 СН2=СН-СН3 42 - 47,0 1,900 1,4504
Пропан ... ... С3Н5 СН3– 44 - 42,06 2,019 1,5617
Пропадиен ... С3Н4 СН2-СН3 40 34,5 1,785 1,400
Метилацети С3Н4 СН2 = С = 40 23,8 1,785 1,400
лен ... ... ... . СН2
а- Бутилен ... С4Н8 СН3-С=СН 56 6,25 2,50 1,9336
β- Бутилен ... С4Н8 СН2=СН-СН2 56 + 0,9 2,50 1,9336
-СН3
СН3-СН=СН-С
Н3
Компонент Химиялық Структу-ралМолекҚайнау 14м3 Ауадағы
формула ық улярлтемператгаздыңгаздың
формуласы ық урасы алмағ салмағы.
салма
қ
Изобутилен... Изо-С4Н8 CH2=C-CH3 56 7,01 2,50 1,9336
│
CH3
Изобутан ... .изо-С4Н10 CH3-CH-CH3 58 11,72 2,672 2,0665
│
CH3
н-Бутан ... ... н-С4Н10 CH3-CH2-CH358 0,50 2,672 2,0665
-CH3
Бутадиен С4Н6 CH2=CH-CH= 54 4,4 2,410 1,900
... .. CH2
С4Н6 CH3 – 54 8,5 2,410 1,900
Этилацетилен CH2-C=CH
Н2S H – S – H 34 60,2 1,50 1,180
Күкіртсутегі
Мұнай зауыты газының құрамы
Компонент Күкіртті Каталитикалық Пиролиз Жоғары Жай аз
Мазуттың (470-480 оС) (800-820) темпера күкіртт
термиялық –лық і
крекингі пропан парафин
пиролизіді
коксті
гудрон
(470-48
0 0С)
күкіртті параф-индіЖеңіл таб-иғи
вакуумды мазуттың бензин газдың
газоиль деасфальтифракц-ибутаны
затты ясы
Сутегі ... ... . 6,8 11,2 6,0 48,53 51,0 40,4 4,6
Метан ... ... .. 31,5 13,8 17,0 26,2 28,5
Этилен ... ... . 6,5 4,4 6,3 28,75 29,10 14,6 18,5
Этан ... ... ... 23,5 11,1 6,7 7,62 6,72 1,0 14,9
Ацетилен ... . жоқ жоқ жоқ 0,49 0,45 12,8 жоқ
Пропилен ... . 8,0 10,3 14,4 13,21 11,52 0,5 15,8
Пропан ... ... 10,7 14,9 13,9 1,10 0,88 - 6,1
Пропадиен ... жоқ жоқ жоқ 0,09 0,08 жоқ
Метилацетилен 0,21 0,25 0,25
Изобутилен ... 1,1 4,0 7,4 - - -
н-Бутилен ... .. 1,6 4,2 1,7 - - - 8,4
Изобутан ... ... 1,1 13,4 16,9 - - -
н-Бутан ... ... . 3,4 4,2 5,2 - - - 3,2
Сs же жоғары..2,0 4,7 4,5 - - 2,1 -
Күкіртсутегі +
же басқа 3,4 3,8 - - - 2,25 -
газдар ... ...
1.7.Технологиялық процестердің автоматтандырылуы.
Автоматты басқару жүйесін басқару әдісі және қызмет белгісі
бойыншажіктеуге болады. (1.1 - сурет). Басқару әдісіне қарай жүйелер:
кәдімгі - өздігінен басталмайтын және адаптивті - өздігінен бапталатын
болып үлкен екі класқа жіктеледі. Кәдімгі жүйелер қарапайым категориясына
жатады да, басқару процесінде өз құрылымын өзгертпейдіү олар –
тұйықталмаған, тұйықталған және аралас басқару жүйелері болып қосалқы үш
класқа ажыратылады. Ал тұйықталмаған АБЖ автоматты нық басқару жүйесіне
(АНБЖ) және қозу бойынша басқару жүйесіне бөлінеді.
1.1 - сурет
Автоматты реттеу жүйесі реттелетін шаманы тұрақтандыру
(тұрақтандыратын АРЖ), реттелетін шаманы белгілі (программалы АРЖ), не
белгісіз (қадағалаушы АРЖ) программалар бойынша өзгерту секілдіүш мәселені
шешуге арналған. Тұрақтандырушы АРЖ-дареттелетін шаманың берілген мәні де
тұрақты болады. Программалы АРЖ-да реттелетін шаманың мәні уақыт өтуімен
алдын ала құрылған (белгілі) программа бойынша өзгереді. Қадағалауыш жүйеде
реттелетін шаманың мәні уақыт барысында алдын ала ескерілмеген (белгісіз)
программа бойынша өзгереді. Қадағалауыш және программалы жүйелер
тұрақтандырушы АРЖ-дан берілетін сигналды өңдеу принципімен ерекшеленеді.
Қадағалауыш АРЖ-ның мысалы ретінде жылыту пешіндегі от жану процесін реттеу
үшін берілетін отын және оның ауа шығындарының құрамдық үлестерін берілген
бірқалыпта автоматты түрде ұстап отыруды алуға болады.
Экстремальды реттеу жүйесі деп баптауы,программасы, не
жаңғыртузаңы,басқару объектісінің жұмыс режимін барынша ыңғайлыжасау
мақсатында жүйенің ішкі күйі, не сыртқы жағдайдың өзгерісіне сәйкес
автоматты түрдеөзгеретін тұрақтандырғыш, қадағалауыш, немесе программалы
басқару жүйелерін айтады. Мұндай жүйелерде тұрақты баптау не программа
орнына арнайы автоматтыіздестіру құрылғысы орнатылады. Бұл құрылғы
объектінің пайдалы әсер коэффициенті, өнімділігі, үнемділігі және т.б.
қайсыбір сипаттамаларына талдау жасауының нәтижесінде, ... 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