Дәріс 3. «Мұнай және газды айдау процестерінің теориялық негіздері. Атмосфералық айдау технологиясы. Мазутты айдау технологиясы».

Мұнайды біріншілік өңдеу технологиясы түзілген бу және сұйық фазаны кезекті ректификациялау арқылы бір немесе бірнеше реттік айдау процестеріне негізделген.

Мұнайды атмосфералық айдау және мазутты вакумдық айдаудың мақсатты бағыты мұнайды фракцияға бөлу. Алынған фракциялар ары қарай өңдеуге немесе тауарлы өнім ретінде қолданылады.

Бұл процестер атмосфералық құбырлы (АТ), вакуумды құбырлы (ВҚ) немесе атмосфералы-вакуумды құбырлы қондырғыларда жүргізіледі.

Атмосфералық құбырлы қондырғысында бензин, керосин, дизель фракциялары және мазут алынады. Вакуумы қондырғыда мазуттан газойль, майлы фракциялар және гудрон алынады. Айдау – бастапқы қоспа және бір-бірінен қайнау температурасы бойынша ерекшеленетін мұнай және газды фракцияларға бөлетін физикалық процесс. Айдау процесін жүргізу әдісіне қарай 2 топқа бөледі. 1. Бір реттік буландыру; 2. бірнеше реттік немесе кезекті буландыру.

 

 

Ректификациялық айдау – ректификациялық колоннада сұйықтық және будың бірнеше рет жанасуы арқылы жүретін массаалмасу процесі. Сұйықтық және бу ағынынығ жанасуы үздіксіз насадкалы колонкаларда және сатылы (тарелкалы РК жүргізіледі. Жанасудың әрбір сатысында сұйық және бу фазаларының арасында масса және жылу алмасу процесі жүреді. Жүйе тепе-теңдікке келеді. Әрбір жанасу сатысында компоненттер 2 фазаға таралады. Бу төмен температурада қайнайтын компоненттермен байтылады. Сұйық жоғары температурада қайнайтын компоненттермен байытылады. Сұйық және бу ағындары бірдей температураға ие болып, фазалық тепе-теңдік күйге келеді.

Колоналар 2 типке бөлінеді.

Қарапайым РК – бастапқы қоспа 2 өнімге бөлінеді. Бу күйінде колоннаның жоғарғы бөлігінде бөлінетін ректификат. Колоннаның төменгі бөлігінен бөлінетін қалдық.

Күрделі РК – бастапқы қоспаны бірнеше өнімге бөледі.

Флегма саны – колоннаның концентрлегне бөлігіндегі сұйық және бу ағынының қатынасы.

 

L және D флегма және ректификаттың мөлшері

Шығарылу аймағындағы бу және сұйықтықтың жанасу қатынастары

 

G және W - бу және кубтық өнімдердің мөлшері.

Салыстырмалы ұшқыштық коэффициенті бірдей температура және қысымда айдалатын шикізат компонентінің ұшқыштығының қатынасы:

 

 

Мұндағы К₁ және К₂ – жоғары және төмен температурада қайнайтын компоненттердің (фракциялардың) фазалық тепе-теңдік константасы. болғандықтан .

РК қалыпты жұмысын және қажетті сападағы өнім алу үшін колоннаның жылулық режимин реттеу қажет. Жылулық режим концентрлеу бөліміндегі жылуды шығару және шығрау бөлігіндегі колонналарға жылуды беру арқылы реттеледі.

Тікелей айдалған бензиннің құрамында құрғақ газдар С₁ - С₂ және сұйытылған газдар С₂-С₄ кездеседі.

Бір реттік буландыруда белігілі бір температураға дейін қыздырылу барысында түзілген булар жүйеден шығарылмай, сұйықтықпен жансулы күйде қалады. Жылудың берілуі тоқтағанда жүйедегі булы-сұйықтық қоспа сеператорға жіберіледі. Сеператорда түзілген булар бірден сұйықтықтан бөлініп алынады. Бірнеше реттік буландыруда фазаларды бөлу бірнеше қайта жүргізіледі. Бірінші сатысында сұйықтықтан бу бөлінеді. Екінші сатысында будан бөлінген сұйықтық қайта буландырылуға жіберіледі. Бірнеше реттік буландыруда түзілген бу айдау аппаратынан шығарылып отырады. Бір реттік буландыру процесінде төмен қайнайтын фракциялар буға айналып аппаратта қалатындықтан, жоғары температурада қайнайтын фракциялардың парциал қысымын төмендетеді. Бұл айдау процесін төмен температурада жүргізуге мүмкіндік береді.

Бірнеше реттік буландыру процесінде буға айналған жеңіл фракциялар бірден аппараттан шығарылып отырғандықтан ауыр фракциялардығ қайнау температурасына әсер етпейді. Сондықтанда бір реттік булануда жеңіл фракциялар айдалатын шикізаттың соңғы қайнау температурасын 50-100 төмендетеуге мүмкіндік береді.

Мұнай құрамындаатмосфералық қысымда қайнау температурасы 400-500 және одан жоғары көмірсутектер болады. Көмірсутектердің термиялық тұрақтылығы 380-400⁰ С дейін сақталады. Бұдан жоғары температурада көмірсутектердің крекингі жүреді. Көмірсутектердің ыдырауын алдын-алу үшін олардың қайнау температурасын төмендету қажет. Бұл мұнайды вакуумда айдау арқылы жүзеге асады.

Мұнайөңдеу практикасында айдауды су буы қатысында жүргізед. Су буы көмірсутектердің парциал қысымын төмендетеді.

ЭЛОУ қондырғысында тұзсыздандырылған және сусыздандырылған мұнай қосымша жылуалмастырғышта қызыдырылып, жартылай бензиннен тазартылатын колоннаға келір түседі (1) колоннаның жоғарғы жағынан бөлінетін газ және жеңіл бензин ауалы және сулы аппараттарда салқындатылып, суландыру ыдысына келіп түседі. Конденсаттың жартысы (1) колоннаның жоғарғы жағына қайта жіберіледі. Бензині бөлінген мұнай (1) колонаның төменгі жағы арқылы құбырлы пешке жіберіледі. Құбырлы пеште қажетті температураға дейін қыздырылып, атмосфералық колоннаға (2) келіп түседі. Бензинсіздендірілген мұнайдың жарты бөлігі (1) колоннаның төменгі жағына астық ағын ретінде жүргізіледі. (2) колоннаның жоғарғы бөлігінен ауыр бензин, (3) буландырғыш колонна арқылы отындық фракциялар 180-220С, 220-280С, 280-350С фракциялары алынады. Атмосфералық колоннаның төменгі жағынан бөлінген мазут вакуумдық айдауға жіберіледі. Буландырғыш және атмосфералық колоннаның төменгі жағынан қыздырылған бу жеңіл фракцияларды буландыру мақсатында жіберіледі.

ЭЛОУ-АВТ-6 қондырғысының мұнайды атмосфералық айдау блогінің принципиалды сызба-нұсқасы.

 

1- Бензинсіздендіруші колонна; 2- атмосфералық колонна; 3-буландырғыш колонна; 4-атмосфералық пеш;

I –ЭЛОУ жіберілетін мұнай; II – жеңіл бензин; III – ауыр бензин; IV -180-220С фракция; V - 220-280 С фракция; VI - 280-350С фракция; VII – мазут; VIII –газ; IX –су буы.

 

ЭЛОУ-АВТ -6 қондырғысындағы мазутты вакуумдық айдау блогінің принципиалды сызба-нұсқасы

1-вакуумдық колонна; 2 – вакуумдық пеш; 3 –булыэжекторлы вакуумдық насос

I – АТ мазуты; II – жеңіл вакуумдық газойль; III –вакуумдық газойль; IV – лайланған фракция; V –гудрон; VI – су буы; VII - ыдырау газдары; VIII - конденсат (су және мұнай өнімдері)

АҚ блогінің атмосфералық колоннасының төменгі жағынан алынған мазут паралельді ағын түрінде (2) пештен вакуумдық колоннағн жіберіледі. Мүнайлы, су буларының және газ қоспасы вакуумдық колоннаның жоғарғы жағынан вакуум жасайтын жүйеге келіп түседі. Конденсатор-тоңазытқышта конденсатцияланып, салқындатылып, газды сеператорда газды және сұйық фазаға бөлінеді. Газдар үшсатылы булыэжекторлы вакуумдық насос арқылы сорып алынады. Конденсаттар мұнай өнімін сулы конденсаттан бөліп алу үшін тұндырғышқа жіберіледі.

Атмосфералық және вакуумдық құбырлар бір-біріне тәуелсіз немесе бір қондырғының ішінде комбинирленген түрде болады.

1 реттік буландыру қондырғысының сызба-нұсқасы келесі суретте берілген. насос көмегімен шикізат жылуалмасытырғыш арқылы ректификацялық колоннаға жіберіледі. Эвапорациялық кеңістікте мұнай 1 рет буланады. Мұнай булары ректификация арқылы тұтас фракцияларға бөлінеді.

2 реттік буландыру қондырғысының сызба-нұсқасы суретте көрсетілген. Жылуалмастырғышта қыздырылған мұнай бензинсіздендіргіш колоннаға келіп түседі. Колоннаның эвоапорациялық кеңістігінде мұнай буланады, мұнай 200-240 С қыздырылғандықтан түзілген бу бензин фракциясының буы. Колоннаның ректификациялық тарелкасында бензин ауыр фракциялардан айырылып, колоннадан бу түрінде бөлініп шығады. Бензин фракциясымен қоса мұнайды біріншілік өңдеу қондырғысынан келген су буларыда бөлініп шығады. Бензинсізденген мұнай насос арқылы сорылып, негізгі атмосфералық колоннаға жіберіледі. Колоннада мұнай 2 реттік буланып, буды ректификациялау арқылы бензин, керосин, дизель фракциялары алынады. Қалдық мазут.

1 реттік буландыру қондырғысының артықшылығы ауыр және жеңіл фракциялар бірге буланады. Бұл мұнайды төмен температурада (300-325⁰С) қыздыру арқылы ауыр компоненттерді терең бөліп алуға мүмкіндік береді.

Кемшілігі.

1. Бензин фракциясы жоғары мұнайды айдауда пештің құбырлы иректерінде және жылуалмастырғыштарда қысым артады. Сол себептен неғұрлым берік аппраттарды қолдану керек. Бұл шикізаттық насостың сору линиясындағы қысымды арттыруға мүмкіндік береді (нагнетания).

2. Мұнай құрамындағы су ауыр бөлінсе, пеште қысым артып, пеш құбырларында,ы фланцевых жалғауларын бұзады.

2 реттік буландыруда газ, су және бензиннің біраз бөлігі оның пешке түскеніне дейін алынады. Бұл пеш және ректификациялық колоннаның жұмысын жеңілдетеді.

Кемшілігі: Бұл 2 реттік буландыру процесінің артықшылығы. 2 реттік біландыру қондырғысында дистилляттық фракцияны терең бөліп алу үшін мұнайды неғұрлым жоғары температурада қыздыруды (360-370⁰ С) қажет етеді.

1 және 2 реттік буландыруы бар мазутты вакуумдық айдау қондырғысы.

I - Мазут; II – су буы: III – вакуумдық колонаның жоғарғы бөлігіндегі булар; IV – вакуумдық дистиллят; V,VI, VII – майлы погондар; VIII - жартылай гудрон; IX –гудрон

Вакуумдық дистиялляттардың таза бөлінуіне қол жеткізу үшін ректификациялық тарелка санын арттыру қажет. Алайда тарелка санын арттыру колоннадағы вакуум төмендетіп, температураны арттырып, алынатын дистиллят сапасын нашарлатады.

ЭЛОУ-АВТ -6 қондырғысындағы бензинді тұрақтандыру және екіншілік өңдеу қондырғысының принципиалдық сызба-нұсқасы.

1-тұрақтандыру колоннасы; 2-5 екіншілік өңдеу колоннасы; I — тұрақсыз бензин; II —С₅ фр-ясы — 62 °С; III —65…105 °С фр-ясы; IV —62…85 °С фр-ясы;

V —85…105 °С фр-ясы; VI —105…140 °С фр-ясы; VII —140…180 °С фр-ясы; VIII —

С2–С4; IX — (С1–С2) құрғақ газ; X — в. п.

К-1 колоннасында тұрақтанған бензин 2 аралық фракцияға бөлінеді. Б.қ- 105 дейін және 105 – 180№ әрбір фракция нақты фракцияларға бөлінуге жіберіледі. К-4 колоннасында

62…85 °С (бензол фракциясы) и 85…105 °С

(толуол фракциясы) алынады.

Бензинді екіншілік өңдеу блогінің материалдық балансы:

 

Жіберілген, мұнайға шаққанда (%)
Тұрақсыз бензин	19,1
Алынған, өнімдер(%)
С1-С2	0,2
С2-С4	1,13
С5–62 °С	2,67
62…105 °С	6,28
105…140 °С	4,61
140…180 °С	4,21

Поступило, % на нефть:

нестабильный бензин 19,1

Получено, % на нефть:

сухой газ (С1–С2) 0,2

сжиженный газ (С2–С4) 1,13

фр-я С5–62 °С 2,67

фр-я 62…105 °С 6,28

фр-я 105…140 °С 4,61

фр-я 140…180 °С 4,21

 

Дебиеттер тізімі

27. Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясымен технологиясы. – Алматы, 2007 ж.–241 б.

28. Х.А. Суербаев, К.М. Шалмағамбетова, Ә.Қ. Қоқанбаев. Мұнайөңдеу өнеркәсібінің каталитикалық процестері. – Алматы, 2004 ж.– 131 б.

29. С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицин Химия и технология нефти и газа. – Издательство «Форум», 2010.– 399 с.

30. Д.В.Сокольский, В. А. Друзь. Введение в теорию гетеро­генного катализа. – М.: Наука., 1980.– 383 с.

31. О.В.Крылов. Гетерогенный катализ. – М:ИКЦ «Академкнига», 2004.– 236с.

32. А. А. Баландин. Мультиплетная теория катализа. – М.: Наука, 1970. – 360 с.

33. С.3.Рогинский. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1979. – 360 с.

34. А. Утелбаева, Б. Утелбаев. Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері. – Кинетика және катализ, 2007. – 417 с.

35. Ч. Сеттерфилд. Практический курс гетерогенного катализа. – М.: Мир, 1984. – 520 с.

36. М.С. Захарьевский. Кинетика и катализ. – М.: Химия, 1963. – 320 с.

37. Ж. Жермен. Гетерогенный катализ. – М.: Наука, l961. – С. 254

38. Ахметов А.С. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа.: Гилем, 2002. 672 с.

Каминский Е.Ф., Хавкин В.А. Глуобкая переработка нефти. – М: Техник, 2001. 384

Дәріс 4. «Термиялық процестердің негізгі заңдылықтары. Термиялық крекинг процесі. Негізгі шикізаты. Технологиялық параметрлері. Термиялық крекинг процесінің принципиалдық және технологиялық сызба-нұсқасы. Материалдық балансы».

Дәріс мазмұны. Мұнай өңдеудегі термиялық және каталитикалық процестерде эндотермиялық крекмнг реакциялары (ыдырау, дегидрлену, деалкилдену) және экзотермиялық синтез реакциялары (гидрлену, алкилдеу, конденсирлеу, полимерлеу)

Мұнай және газ өңдеу өндірісіндегі каталитикалық және термиялық процестер технологиялық процестің ұзақ және бірқалыпты жүруін қамтамасыз ету үшін қосымша реакциялардың алын алу арқылы жүргізеді. Мысалы, гидрогендеу процестерін кокс түзілу процесінің алдын-алу үшін артық сутек ағынында жүргізеді.

Көмірсутекті шикізаттың өзгеріс тереңдігіне, жылдамдығына және бағытына әсер ететін негізгі фактор – температура.

Процестің теромодинамикалық ықтималдылығы реакция нәтижесінде жүйедегі Гиббс энергиясының өзгеріс мәнімен және таңбасымен анықталады.

 

Гиббс энергиясы - жұмысқа айналатын жүйенің ішкі энергиясының бір бөлігі. Гиббс энергиясы негізгі термодинамикалық функциялармен – энатльпия және энтропиямен келесі теңдеу арқылы байланысады.

мұндағы Т – абсолютті температура, К

Егер берілген температура және қысымда реакция содан оңға қарай жүрсе, Гиббс энергиясының қоры төмендейді. Өйткені оның бір бөлігі жұмысқа айналады. ∆G теріс мәнге ие болады. Химиялық тепе-теңдік орнағанда соңғы жүйе G бастапқы жүйе G теңеседі. Яғни ∆G=0. ∆G тіке реакцияның термодинамикалық ықтималдылығын көрсетеді. ∆G абсолютті теріс мәні жоғары болған сайын реакция неғұрлым терең жүреді. ∆G арқылы тепе-теңдік константасын келесі теңдеу арқылы есептейміз:

Тепе-теңдік константасы соңғы өнім концентрациясының бастапқы өнім концентрациясына қатынасын беретіндіктен есетеу жолымен реакция өнімдерінің шығымын есептеуге болады.

∆G және К_р мәндері температураға тікелей тәуелді. 1000⁰С дейін бұл тәуелділікке сызықтық сипат тән.

Теңдеу көмегімен температураның тепе-теңдікке және реакцияның теромодинамикалық ықтималдығына әсерін көруге болады.

Гиббс энегриясының өзгерісінің тепе-теңдік константасымен байланысы келесі теңдеумен өрнектеледі.

Мұндағы К_р-тепе-теңдік константасы, К_р=К₁/К₂ (К_1, К₂ – тура және кері реакцияның жылдамдық константасы). - гиббс энергиясының өзгерісі, -температура.

Барлық көмірсутектер үшін Гиббс энергиясының мәні оның молекулярлық құрылысына тәуелді. Гиббс энергиясының мәні көмірсутектің молекулярлық массасы артқан сайын және температура жоғарылаған сайын артады. Сондықтанда жоғары молекулалық көмірсутектер төмен молекулалық көмірсутектерге қарағанда түзіліс энергиясы жоғары болғандықтан, термиялық тұрақсыз және жоғары температурада ыдырау реакциясына бейім болады.

Термиялық крекинг процесі 2 -7МПа қысымда, 480-540⁰С аралығында жүргізіледі. Сұйық өнімдер шығымы 30-35 % құрайды. Реакциялық зонада шикізаттың болу уақыты 1,5-2,5 мин. құрайды.

Мұнай қалдықтары қалыпты жағдайда құралымдалған коллоидтық жүйелер. Мұндай коллоидтық жүйе дисперсті ортадан (көмірсутектер) және дисперсті фазадан (ассоцирленген шайыр және асфальтен молекулаларынан) құралады.

 

Сурет 1 – Шайырдың құрылымы

 

 

Сурет 2 – Асфальтеннің құрылымы

 

Термиялық крекинг және кокстеу процесінде шикізаттың біраз бөлігі сұйық фазада болады. Сұйық фазада шикізат компоненттерінің молекулаларының ыдырауына ерекшелік тән. Біріншіден, сұйық фазада газ фазасындағы секілді көмірсутектердің гомолиттік ыдырауынан 2 радикал түзілмейді. Өйткені, ыдыраушы молекула сольватталған. Яғни, ол молекула басқа молекуламен тығыз қоршалған "клеткада". Бұл қоршаудан шығу үшін, түзілген радикалға қосымша энергия беру қажет (диффузияны активтеу энергиясы) Бұл энергияның мәні сольватталу дәрежесіне, яғни радикалмен қоршайтын молекула арасындағы молекулааралық байланысқа тәуелді.

Сольватталу арнайы және арнайы емес болып екіге бөлінеді. Арнайы емес сольватталуда молекулааралық байланыс әлсіз, Вандер-Вальс күштерімен жүзеге асады. Диффузияның активтелу энергиясы төмен. Мысалы, полярлы емес алкан молекуласымен қоршалған молекуланың ыдырауы. Егер көмірсутектер молекуласы полярлы молекулармен қоршалған жағдайда, мысалы, ароматты көмірсутектермен шайыр молекулалары, радикал қоршаған молекуламен химиялық байланысқа жеңіл түседі.

 

 

Себебі, химиялық әсерлесудің активтелу энергиясының мәні, диффузиялық активтену энергиясының мәнінен төмен. Сондықтанда ароматты көмірсутектер радикалдарды ұстап қалып отыратындықтан, ароматты көмірсутектердің мөлшері жоғары көмірсутектер қоспасының крекингтеуде газ және жеңіл фракцияның шығымы төмен.

Ароматты көмірсутектер, әсіресе полициклдер дегидрогенизациялық конденсацияланып, келесі сызба-нұсқа бойынша асфальтен және кокс түзеді.

 

Ароматты көмірсутектер → шайырлар → асфальтендер → карбендер → карбоидтар → кокс

 

Құрамында ароматты көмірсутектер мөлшері жоғары шикізат асфальтендер үшін жақсы еріткіш, кокс түзілу процесі басталатын концентрация, ерітіндідегі асфальтен мөлшері жоғары болғандықтан, кокс шығымын артады.

Сұйық фазалы химиялық реакциялардың газды фазадан негізгі кинетикалық ерекшелігі реактордың бірлік көлеміндегі әрекеттесуші зат концентраицясының 2-4 ретке жоғарылығы. Сұйық фазалы процестерде реакцияласушы заттардың соқтығысу мүмкіндігі екіншілік бимолекулярлық реакциялардың нәтижесіндеартады. Ұзақ өмір сүретін фенильдік және бензильдік радикалдардың нәтижесінде жүреді. Сондықтанда бірдей температурада газ фазалы термолизге қарағанда сұйық фазалы термолизде конденсациялану өнімі жоғары, ал ыдырау өнімініңі шығымы төмен болады.

Асфальтенмен шайыр мөлшерінің ыдырауы. Көмірсутектік ерітіндіде шайырлармен асфальтендер ассоцирленген күйде жоғары концентрацияда болады. Асфальтеннің молекула үстілік құрылымы бірнеше ассоцирленген асфальтен молекуласынан құралады. Асфальтендермен шайырдың термиялық деструкциясында бүйір тізбектегі әлісз С-С байланыстары үзіледі. Түзілген радикалдардың мөлшері жоғары болғандықтан қозғалғыштығы төмен, сонымен қатар, олар молекула үстілік құрылымның құрамында орналасқандықтан олар қалған бөліктерімен молекулааралық байланыстармен байланысқан. Сондықтанда, радикал ассоциат үішідегі көрші молекулаларен ғана әрекеттесе алады. Асфальтендердің термиялық ыдырауында әлсіз байланыстар жойылып, берік байланыстар пайда болады.

Ассоциаттар өзара қосылып, көмірсутектерде ерігіштігі төмен ірі бөлшектер түзіледі. Егерде асфальтендермен қоршалған дисперсті орта көмірсутектері құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшері аз болса, асфальтеннің конденсациялану өнімдері ерітіндіден тамшы түрінде бөлініп кокске айналады.

Көмірсутектік дисперсті орта жоғары ароматталған жағдайда үш өлшемді құрылымдалған жүйе түзіледі. Үш өлшемді жүйе ортасында көмірсутектің молекуласы орналасады. Құрылым коденсирленіп, дисперсті ортаны ығысытыра отырып кокс түзеді.

 

Сурет 3 - Мұнайдың жоғары молекулалық қосылыстарының термиялық деструкциясы

 

Шайыр – өзара алифатты тізбектермен жалғасқан конденсирленген сақиналы жүйе. Жүйе алкил бүйір тізбектері бар ароматты, нафтенді және гетероциклді сақиналардан құралған.

Өндірісітік термиялық крекинг процесінің кең тараған түрі 40-50 жылдары жоғары қысымдағы крекинг болды. 1 пешті қондырғыларда ауыр шикізат қажетті термолиз тереңдігіне жетпегендіктен, құбыр иректерінің және реакциялық аппараттардың кокстеліп қалуына байланысты технология жаңартылып, 2 пешті термиялық крекинг жүйесі енгізілді.

1935 жылы «мұнай жобасы» жүйесіндегі отандық 2 пешті крекинг қондырғысы жасалды. Бір пеште мазуттың ауыр бөлігі жеңіл крекингке ұшырайды, ал екінші пеш бастапқы мазут құрамында болатын және жеңіл крекинг нәтижесінде түзілетін керосин-газойльді фракция терең крекингке ұшырайды. Сонымен, крекингте селективтілік принципі сақталады.

350⁰С температурада қайнайтын шикізаттың ауыр бөлігін жұмсақ температуралық жағдайда (470-480⁰С) крекингке ұшыраса, керосин - газойльді фракция қатаң (жесткий) жағдайда, (500-510⁰С) крекингке ұшырайды. Сызба-нұсқадан көрінгендей, терең крекингтеу пешіне шикізат ретінде жаңа тікелей айдалған кероснді-газойльді фракцияны және қалдықты жеңіл крекингтеу арқылы алынған 200-350⁰С фракция алынады.

Өндірістегі термиялық процестерде өңделетін көмірсутектердің термиялық тұрақтылығын ескеру қажет. Термотұрақтылық шикізаттың фракциялық және химиялық топтық құрамы арқылы анықталады. Топтық химиялық құрамы жақын шикізаттардың термиялық тұрақтылығы фракциялық құрамы ауырлаған сайын төмендейді. Көмірсутектердің термиялық тұрақтылығы келесі қатар бойынша артады: алкан-изоалкандар- циклоалкандар – нафтенді-ароматты – полициклді ароматты көмірсутектер. Ароматты көмірсутектермен байытылған шикізаттың термотұрақтылығы жоғары болады.

 

 

 

Сурет 1 - Крекингтің ағынды сызба-нұсқасы.

 

Қысым. Қысымды арттырған сайын шикізаттың және крекинг өнімдерінің қайнау температурасы жоғарылайды. Сондықтанда қысымның өзгерісі крекинг зонасының фазалық күйіне әсер етеді. Термиялық крекинг бу, сұйық, аралас фазада жүреді. Крекинг температурасы жоғары бензин, керосин-газойль фракциясын крекингтеу бу фазасында жүргізіледі. Бу фазалы крекингте қысымның артуы крекинг өнімнің және шикізат буының көлемін төмендетеді. Бұл қондырғының өніміділігін немесе реакция зонасында шикізаттың болу ұзақтығын арттырады. Бу фазалы креингте қысым крекинг өнімдерінің құрамына әсер ету арқылы екіншілік реакция қанықпаған көмірсутектердің гидрленуі және полимерленуі, ароматты көмірсутектердің полимерлену - жылдамдықтарын арттырады. Бұл жағдайда газ шығымы төмендейді. Ауыр көмірсутектерді (мазут, гудрон) сұйық фазалы крекингтеуде қысым әсері шамалы. Аралас фазалы крекингте қысым шикізаттың гомогенделуіне газ сұйықтықта ериді, газ фазасының артуына әкеледі. Фазалық жағдайлардағы мұндай өзгерістер шикізаттың реакциялық зонада болуын арттырып, газ түріндегі шығымды төмендетеді.

Бастапқы шикізаттың ауырлауынан пештің қоректену көзі шығымы аз жеңіл крекингтің газойль фракция болады. Сондықтанда ауыр қалдық шикізаттарды 1 пешті қондырғыларда өңдеген дұрыс. Мысалы, мұнай жобасы жүйесіндегі алғашқы қондырғыладра пешке жүктемелнетін ауыр және жеңіл шикізат пеші толық жүктелмейді. Ауыр және жеңіл шикізаттың қатынасы 1,5:1, болса, 50 жылдары Гипромұнайзауыттарындағы қатынас 4:1 болд. Гудронға эксплуатациялау барысында жеңіл крекинг пеші толық жүктелмейді. Крекинг селективтілігін арттыру мақсатында көп пешті қондырғылар жасала бастады. Нәтижесінде көп пешті қондырғыларда бензин шығымы артпады. Көп пешті қондырғыларды экономикалық тиімді болғанымен эксплуатациялау қиын болғандықтан қолданыс таппады.Сызба-нұсқасы келесі суретте көрсетілген.

 

I – шикізат, II - тұрақтандырылуға жіберілетін бензин,III – К-4 бөлінетін ауыр бензин, IV – вакуумдық дистиллят, V- термогазойль, VI – крекинг қалдық, VII – ГФҚ газдары, VIII – вакуумдық жүйедегі газ және су буы, IX – су буы.

Сурет 2 - Дистиллятты шикізатты термиялық крекингтеу қондырғысының приниципиалдық технологиялық сызба-нұсқасы.

Қондырғы келесі бөлімдерден тұрады. Реакторлық бөлім ауыр шикізатты крекингтейтін пештен П-1 және П-2 жеңіл шикізатты крекингтейтін пештен, К-1 реакциялық колоннадан тұрады. Крекинг өнімдерін бөлу бөлімі: крекинг қалдықты бөлудегі жоғарғы қысымдағы К-2 және төменгі К-4 қысымдағы буландырғыштардан, ауыр крекинг қалдығын және термогазойль алуда жоғары қысымдағы комбинирленген ректификациялық колоннадан К-3, тұрақсыз бензин құрамынан газды бөлуде газды сеператорлардан С-1және С-2 тұрады.

Бастапқы шикізат жылуаламастырғыштарда қыздырылғаннан кейін К-3 колоннасының төменгі бөлігіне келіп түседі. Колонна жоғарғы бөлігіне буды жібере алатындай тарелка көмегімен 2 бөлікке бөлінген. Жоғары бөлікте крекинг буының конденсирленген өнімдері колонна ішіндегі аккумуляторға жиналады. К-3 аккумуляторында жинақталған ауыр және жеңіл шикізат ағыны ирек құбырлы пештерге жіберіліп 500-550⁰С қыздырылады. Ары қарай крекинг тереңдігін арттыру үшін реакциялық кмераға К-1жіберіледі. Реакциялық камерадан жоғары К-2 қысымды буландырғышқа келіп түседі. Осыдан бөлінген крекинг қалдығымен термогазойль төмен қысымды буландырғышқа барады. Осыдан бөлінген газ және бензин керосинді фракция К-3 колоннасына барады. Сонымен қатар К-3 және К-4 колоннасынан бөлінетін газдар және бензин фракциясының буы конденсатр тоңазытқышта салқындатылып, газдысеператорларға жіберіледі.

К-4 колоннасынан шығарылатын крекинг қалдық ары қарай К-5 вакуумдық айдау колоннасына жіберіліп, вакуммдық термозайоль және вакуумдық дистилляттық қалдық алынады. Қондырғының негізгі шикізат 350⁰С жоғары мазут, 500⁰С жоғары гудрон, кокстеу және каталитикалық крекингтің ауыр газойлі болып табылады. Термиялық крекинг қондырғысының сызба-нұсқасы процесс мақсатында және қолданылатын шикізатқа байланысты. Ауыр және қалдық шикізатты өңдеуде реакциялық камерасы выносной екі пешті қондырғы қолданылады.