Көмірден және мұнайдан алынған дизель фракцияларын гидротазалау

ӘЛ-ФАРАБИ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

ХИМИЯ ФАКУЛЬТЕТІ

МАГИСТРАТУРА

Катализ және мұнайхимиясы кафедрасы

МАГИСТЕРЛІК ДИССЕРТАЦИЯ

Мұнай мен көмірден алынған дизель отынының сапасын жақсарту

Орындаған « » 2011ж.

/қолы/ /Ф. И. О. /

Ғылыми жетекшісі .

/регалиялары/ /қолы/ /Ф. И. О. /

«___» маусым 2011ж.

Қорғауға жіберілді:

Кафедра меңгерушісі .

/регалиялары/ /қолы/ /Ф. И. О. /

«___» маусым 2011ж.

Алматы 2011

РЕЗЮМЕ

Ключевые слова: УГОЛЬ, НЕФТЬ, ДИЗЕЛЬНОЕ ТОПЛИВО, ЦЕОЛИТ, ЦЕТАНОВОЕ ЧИСЛО, КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ, ПАСТАОБРАЗОВАТЕЛЬ, СИНТЕТИЧЕСКОЕ ЖИДКОЕ ТОПЛИВО, ГИДРООЧИСТКА, УГОЛЬНАЯ НЕФТЬ, КАТАЛИЗАТОР, ОЗОНОЛИЗ, ГИДРОКРЕКИНГ, ГИДРОГЕНОЛИЗ.

Цель работы:

1. Повышение качества дизельного топлива полученного из угля и нефти.
2. Испытание Ni-скелетного катализатора в процесе гидрогенизации, определение оптимальных условий процеса и физико-химических свойств полученных дистиллятов.

Для достижения данной цели, необходимо было решить следующие задачи:

• Определение физико-химических показателей дизельных топлив полученных из угля и нефти;
• Определение оптимальных условий процеса гидрирования и озонирования;
• Гидроочистка дизельных фракции на Ni - скелетном катализаторе;
• Исследовать процесс озонирования образцов прямогонных дизельных фракции и товарных дизельных топлив и установить влияние условий озонирования на превращение компонентов вышеуказанного сырья;
• Исследование воздействия предварительного озонирования в оптимизации процесса гидрирования дизельных фракции полученных из нефти месторождения «Жанажол» и дизельных топлив марки «З» Павлодарского нефтехимического завода;
• Получение дизельного топлива соответсвующего действующим Европейским стандартам.

Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения, трех частей, выводов, глоссария, нормативных указаний, сокращенных слов и их обозначения, списка литературы из 114 наименований. Работа изложена на 91 страницах и содержит 38 таблиц, 24 рисунков, 2 индикаторных диаграмм, 5 гисторгамм.

НОРМАТИВТІК СІЛТЕМЕЛЕР

ГОСТ 10742-71 Сынамалар алу

ГОСТ 9414 -74 Петрографиялық құрамды анықтау

ГОСТ Р 52368-2005 (ЕN 590:2004) ЕВРО Дизель отыны

ГОСТ 2070-82 Йод санын анықтау

ГОСТ 25371-97 (ИСО 2909-8) Кинетикалық тұтқырлықты анықтау

ГОСТ 19006-77 Фильтрлену коэффициентін анықтау

ГОСТ 8489-85 Шайырларды анықтау

ГОСТ 22254-92 Шекті фильтрлену температурасы

ГОСТ 27768-88 Цетандық индексті анықтау

ГЛОССАРИЙ

Цетан саны - дизель отыны құрамындағы цетанның (С ₁₆ Н ₃₄ , гексадекан, цетан саны 100ге тең) α-метилнафталинмен (цетан саны 0-ге тең) қоспасындағы көлемдік үлесі.

Дизель отыны - дизельді қозғалтқышта қолданылатын сұйық отын. 180-360 ºC температурада айдалған мұнай фракциясы. Көмірден де 180-360 ºC температуралық аралықта айдалатын синтетикалық дизель алынады.

Гидрогендеу (гидрлеу) - сутектің қос байланысқа қосылуы, әдетте катализатор қатысында.

Отынның озонолизі (озондау) - сұйық отынды О ₃ -пен тотықтыру;

«Қаңқалы никель» - қатты микрокристалды кеуекті никельді катализатор, құрамында никельден басқа алюминий болады.

Йод саны - 100 г органикалық затқа қосылатын иод массасы (г), ол қосылыс құрамындағы қос байланысты сипаттайды.

Цеолиттер - қасиеттері мен құрамы жағынан жақын минералдар тобы, каркас тәріздес алюмосиликаттар.

Промотор - катализ химиясында катализатордың белсеңділігін, талғампаздығын және тұрақтылығын арттыратын зат.

БЕЛГІЛЕУЛЕР МЕН ҚЫСҚАРТУЛАР

г - грамм

КОМ - көмірдің органикалық массасы

ИҚ спектр - инфра-қызыл спектр

Кт - катализатор

кг - килограмм

Қайн. темп. - қайнау температурасы

Қ. б. - қайнаудың басы

Қ. с - қайнаудың соңы

мин. - минут

МПа - мегапаскаль

мВ - милливольт

мл - миллилитр

ПТ - паста түзгіш

ССӨ - синтетикалық сұйық өнім

СӨШ - сұйық өнімдер шығымы

ОС - октан саны

ЦС - цетан саны

Гу- гумат

ПОМ - пастаның органикалық массасы

ТТКА - тепе-теңдік кинетикалық анализ

ЕО - Еуро Одақ

ДҚ - дизельді қозғалтқыштар

ДО - дизель отыны

ПМӨЗ - Павлодар мұнай өңдеу зауыты

КІРІСПЕ

Тақырыптың өзектілігі. Қазақстан көмірсутекті шикізаттың қорына бай, алайда оларды өңдеудің экономикалық эффективті технологияларына тапшы. Қолданыстағы технологиялар көмірден тек жылу энергиясын алып, оның газды, сұйық және қатты отынның көзі екенін әлі де шеше қойған жоқ. Қатты отынды термохимиялық өңдеуді қарқындататын жаңа әдістерді іздестіру - қазіргі заманғы көмір химиясының маңызды бір бағыты болып табылады. Мұнайдан алынатын барлық өнімдерді көмірдің құрамындағы органикалық массаны селективті түрлендіру арқылы да алуға болады. Алайда көмірден алынған синтетикалық дистилляттар қазіргі тауарлы өнімге қойылатын талаптарды қанағаттандырмайды. Сондықтан да қазіргі таңда отындарға қойылатын талаптар мен стандарттарға сай тауарлы дистиллятарды алу өзекті мәселе болып табылады. Мотор отындарына қойылатын қатаң тәртіптерді енгізу мен оларға деген сұранысты өзгерту дүние жүзінің көптеген мемлекеттерінің мұнай өңдеу өндірісі алдындағы өзекті мәселе болып табылады. Сондықтан да мұнай мен көмірден алынған отын сапасын, оның ішінде дизель отынының сапасын жақсартудың жолдарын іздестіру басты мәселе болып табылады.

Жұмыстың мақсаты: Мұнай және көмірден алынған дизель отындарының сапасын арттыру. Гидротазалау процесіне Ni-қаңқалы катализаторын сынап, процестің қолайлы жағдайлары мен өнімнің физико-химиялық қасиеттерін анықтау.

Жұмыстың мақсатына жету үшін келесі міндеттерді шешу көзделінді:

• Мұнай мен көмірден алынған дизель отынының физико-химиялық көрсеткіштерін және процестің қолайлы жағдайларын анықтау;
• «Жаңажол» кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель фракцияларына озонның әсерін зерттеу;
• Ni - қанқалы катализаторында дизель фракциясын гидроөңдеу;
• Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу.

Ғылыми жаңалығы:

• Диссертациялық жұмыста алғаш рет «Жаңажол» мұнайынан алынған дизель отынының физико-химиялық көрсеткіштері және көмірсутектік құрамы анықталды.
• Көмір мен мұнайдан алынған дизель отынын Ni - қанқалы катализаторында гидроөңдеу арқылы одан Еуро-3 талаптарына сай дизель отынының алуға болатындығы көрсетілді.
• Дизель отынын озондау арқылы оның құрамындағы күкірттің мөлшерін бастапқы 0, 1-ден 0, 004-ке дейін төмендетуге болатындығы анықталды.
• Мұнайдан тура айдалған дизель отынын алдын-ала озондап, Ni - қанқалы катализаторында гидротазалау арқылы EN-590 (2000) және ТУ 38. 1011348-99 сәйкес дизель отынын алатындығы көрсетілді.

Жұмыстың әдістемесі: Дизель отынының эксплуатациялық көрсеткіштерін ГОСТ талаптарына сай анықтау үшін зерттеудің кең ауқымды физико-химиялық әдістерін қолдану: инфрақызыл - спектроскопия, озондау, газ-сұйықтық хроматография анализдері; йодтық санды, күкірт мөлшерін анықтау; тығыздықты пикнометр көмегімен және сыну көрсеткішін рефрактометр көмегімен анықтау, цетан санын және фракциялық құрамдарын анықтау; температуралық сипаттамаларын анықтау әдістері қолданылды.

Алынған мәліметтер олардың каталитикалық белсеңділігі мен талғампаздығы арасындағы өзара толықтурылар мен арақатынасын дәлелдейді. Катализ және мұнайхимиясы облыстарында тәжирибе қатесі 5%-дан төмен, сенімді интервалы 95%-дан төмен емес тәжирибелік материалдың анализі мен олардың талқылауы берілді.

Ғылыми-зерттеу дәрежесі: Қазiргi уақытта көмiрдi терең өңдеп синтетикалық сұйық өнім алудың жаңа экологиялық қауiпсiз технологиясын жасауда және жетiлдiруде Австралия, Алмания, Испания, Индонезия, Колумбия, Қытай Халық Республикасы, Пәкістан, АҚШ және Жапонияда қарқынды жұмыстар жүргізілуде. Бұған осы облыстағы ғылым мен техника жетістіктерін талқылаған халықаралық конгрестердегі «Coal Science» (1995 жыл, Испания, 1997 ж., Алмания және 1999 ж. Қытай ) «Science and Technology of Carbon» (1998 ж., Франция), «The 6 ^th Japon-China Symposium on Coal and Chemistry» (1998 ж., Жапония) нәтижелер дәлел болады.

Жұмыстың зерттеу нысаны мен пәні: Зерттеу нысаны катализатор қатысында көмірден және мұнайдан гидрогендеу арқылы дизель отынын алу процестері. Дизель отынының көрсеткіштерін жақсарту мақсатында озондау және гидротазалау процестері. Зерттеу пәні - катализатор және мұнай мен көмірден алынған дизель отыны: «Қаражыра» кен орнынан алынған дизель отыны, «Жаңажол» кен орнынан алынған тура айдалған дизель отыны, ПМӨЗ-нан алынған «Л» маркалы тауарлы дизель отыны.

Теориялық және практикалық маңызы: Озонның дизель отыны құрамындағы күкіртті қосылыстарға электрофильді қосылуы теориялық тұрғыдан түсіндірілді. Озонолиз бен гидрогенолиз процестерінің өзара үйлесімділігі қарастырылды. Гидротазалау процесінің қолайлы катализаторлары мен жағдайлары қарастырылды. Алғаш рет озонмен өңдеудің қолайлы жағдайлары анықталды. Мотор отындарының сапасына алдын-ала озондаудың әсері қарастырыла отырып, озонның дизель отыны құрамындағы органикалық қосылыстармен реакциясы бөлме температурасына жақын температурада тез және аз активтену энергиясымен жүретіні анықталды. Дизель отынын озондау барысында сыналған берілу жылдамдықтарының ішінде 0, 5 л/мин және 30 мин уақыт аралығында озон-ауалы қоспамен өңдеуде алынған дизель отыны Еуро-3 талаптарына сай келетіні көрсетілді.

1 ӘДЕБИЕТТЕРГЕ ШОЛУ

1. Қазіргі таңдағы дизель отындарының түрлері және оларға қойылатын талаптар

Қазіргі кезде дизель отындарына деген талап қарқындады. Дизель отындарының сапасын жақсарту жолында еуропалық мемлекеттер көп еңбек етуде. Бұл елдерде дәл осы отындарға қатысты талаптарды қатаңдату жөніндегі концепция жасалған, әсіресе, олардың құрамындағы күкіртті заттардың (меркаптандар (R-SH), сульфидтер (R-S-R), дисульфидтер (R-S-S-R), тиофендер, тиофандар және т. б. ) мөлшеріне қатысты. Бұл бағытта Швеция мемлекеті көшбасшы болып табылады, бұл ел 1990 жылдың өзінде І және ІІ классты дизель отыны үшін спецификация енгізген болатын. Швециядан соң 1993 жылы АҚШ-та CARB стандарты енгізілген, ол дизель отынындағы күкірт мөлшерін қадағалайды. Ал 1998 жылдан бастап АҚШ-тың мұнай өндейтін зауыттары құрамындағы күкірт мөлшері 50 мг/кг-нан аспайтын дизельдерді шығаратын болды. Қазіргі уақытта дүниежүзінің аздаған зауыттары ғана күкірттің ультра аз мөлшері бар дизель отындарын ала алады.

ТМД елдеріндегі дизель отындарының басты бөлігі ГОСТ 305-82 «Дизельді отын. Техникалық жағдайлары. » бойынша шығарылады. Мұнай өндірісінде ГОСТ 305-82 бойынша физикалық және химиялық қасиеттеріне байланысты дизель отындарының үш түрлі маркасы шығарылады: Л (Ж) - жаздық, қоршаған ауа температурасы 0 °С-ден жоғары; З (Қ) - қыстық, температурасы -20 °С дейінгі аймақта қолданылады (бұл жағдайда қыстық дизель отынының қату температурасы < -35 °С мен < -25 °С аралығында болуы тиіс), немесе қыстық дизель отынының екінші түрі -30 °С дейін қолданылады (онда қату температурасы < -45 °С мен < -35 °С аралығында болуы тиіс) ; А - арктикалық, температурасы -50 °С дейінгі аймақта қолданылады [1] .

Температуралық көрсеткіштерден басқа дизель отыны құрамындағы күкірт мөлшері дизель отындарын түрлерге жіктеуде басты көрсеткіштің бірі болып табылады:

1. I сұрыпты дизель отындары үшін күкірт мөлшері 0, 2 % - дан аспауы қажет;
2. II сұрыпты отын үшін 0, 5 %- дан аспағаны жеткілікті;
3. А маркасы үшін 0, 4 %.

ГОСТ 305-82 сәйкес дизель отындары үшін келесі шартты белгілер қабылдануы тиіс: жаздық отынды күкірт пен жарқыл температурасына сәйкес таңбалайды (Л-0, 2-40), ал қыстық отынды күкірт пен қату температураларына сәйкес таңбалайды (З-0, 2-минус 35), арктикалық отынды тек күкірт бойынша таңбалайды: А-0, 2. ГОСТ 305-82 бойынша дизель отынын күкірт мөлшері стандартқа сәйкес келетіндей тура айдалған және гидротазаланған фракцияларды қосу арқылы алады. Гидротазалау шикізаты ретінде тура айдалған ортадистиллятты фракциялар мен екіншілік процестердің өнімдерінің қоспасы қолданылады. Әдетте, тура айдалған дизель отыны мен каталитикалық крекингтің жеңіл газойлін қолданады [1] .

1 кесте - Дизель отынының сипаттамалары (ГОСТ 305-82) [1]

Дизель отынын ТУ 38. 401-58-110-94 бойынша экспортқа шығару үшін өндіреді. Экспортты дизель отынын тура айдалған дизель фракцияларын гидротазалау арқылы алады. Оның сапасын анықтау мақсатында отынның цетан индексін анықтайды (ал ГОСТ 305-82 бойынша цетан саны) . Одан басқа, су мен фильтрлену коэффициенттерінің орнына экспресс-әдіспен 10°С температурада отынның мөлдірлігі анықталады.

2 кесте - Экспортты дизель отынының сипаттамалары (ТУ 38. 401-58-110-94)

ТМД елдеріндегі дизель отынын еуропалық EN590 стандартына өткізу мақсатында ГОСТ Р52368-2005 «Автомобильді дизель отыны. Техникалық жағдайлары» атты норма енгізілді, ол Еуро-3 талаптарына сәйкес құрастырылған. Зерттеу әдістері мен дизель отыны сапасының көрсеткіштері толығымен ЕN590 талаптарын қанағаттандырады. ГОСТ Р52368-2005 атты стандарттың қолданыстағы нормалардан басты айырмашылығы күкірт мөлшері мен цетан санына деген талаптардың қатаңдануы. Сонымен қатар қосымша 4 көрсеткіш анықталады: цетандық индекс, майлағыш қасиеті, полициклді ароматты көмірсутектер мөлшері, тотықтырғыштық тұрақтылығы (3-кесте) [2] .

3 кесте - ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынына қойылатын талаптар [3]

3-кестеде көрініп тұрғандай, дизель отынының сипаттамаларын анықтау үшін көбінесе шетелдің зерттеу тәсілдері қолданылған. Қазіргі таңда еліміздің отынды стандарттау жүйесіне шетелдік зерттеу әдістерін енгізу жүргізулуде.

ГОСТ Р52368-2005 бойынша дизель отынының шартты белгілері ГОСТ 305-82 нормасынан едәуір өзгешеленеді және отын сұрып, класс, түр болып жіктеледі. Осылайша, отын шекті фильтрлену температурасына тәуелді 6 сұрыпқа А-Р және 5 классқа жіктеледі (4-кесте), олардың әрқайсысы күкірт мөлшеріне байланысты 3 түрге бөлінеді. Мысалы, ГОСТ Р 52368 бойынша отынды былайша белгілейді: сұрып А, түр I немесе класс 1, түр II.

4 кесте - Жылдың әр түрлі мезгілдерінде фильтрлену температурасына тәуелді

дизель отындарының классификациясы [2]

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• 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