Дәріс. Көмірсутектік шикізаттардан жағар майларды алу технологиясы. Процестің физика-химиялық негіздері.

Дәрістің мазмұны: Жағар майдың негізі – базалық май. Мұнай жағар майларының майлық негізін көміртек атомы 20-60, қайнау температурасы 300-750С болатын көмірсутектер қоспасы.

Шикізат көзіне байланысты майлар:

1. Дистиллятты - мазутты вакуумдық айдау арқылы алынған май фракциялары;

2. Қалдық - мазутты вакуумдық айдаудан қалған қалдық – гудроннан алынады.

3. Компаунирленген – қалдық және дистилляттық компоненттерді араластыру арқылы алынады.

Бастапқы майлы фракциядан майдың негізгі компоненттерін өндіру қажетсіз компоненттерді таңдамалы бөлу әдістері жатады. Бастапқы майлы фракцияның құрамында базалық майды құрайтын көмірсутектер және қажетсіз компоненттер: яғни тауарлық майдың физика-химиялық және эксплуатациялық қасиеттерін төмендететін компоненттер: шайырлы-асфальтенді заттар, полициклді ароматты және жоғары молекулалық парафинді көмірсутектер қолданылады. Сондықтанда жағар майлардың базалық негізін өндіру өндірісі майлы фракция құрамынан қажетсіз компоненттерді таңдамалы бөлуге негізделеді.

Қажетсіз компоненттерді бөлу әдістері, яғни майлы фракцияны тазалау бөлінеді: химиялық және физикалық.

Химиялық тазалау - реагенттің компонентпен әрекеттесуіне негізделеді; Күкіртқышқылымен және сілтілік тазалау жатады.

Физикалық тазалау - бастапқы шикізаттың көмірсутектік құрамын өзгертпей 2 топқа бөлуге негізделеді. Экстракция әдісі жатады.

Жағар май өндірісінің негізгі шикізаттары: мазут және гудрон. Аталған шикізаттардан майды алу процесі 3 этаптан тұрады.

1. Шикізатты дайындау – бастапқы майлы фракцияларды алу;

2. Бастапқы майлы фракциядан компоненттерді алу;

3. Компоненттерді араластыру және тауарлы май компоненттерін алу мақсатында присадкалар енгізу.

1. Майларды пропанмен деасфальттау процесі: Деасфальттау процесі 2 және 1 сатыда жүргізіледі. Бұл сатылар бір-бірінен алынатын майдың сапасы бойынша ерекшеленеді. 2 сатылы деасфальттау процесі тұтқыр майларды алуда қолданылады.

2. Деасфальттау процесі негізделеді.

3. 1. Асфальтты-шайырлы заттарды тұндыру және коагуляциялау

4. Көмірсутектерді экстракциялау

 

2 сатылы:

1. Шайырлы асфальтенді заттарды бөлу;

2. Деасфальтизатты селективті еріткіштермен тазалау.

Процесс температурасы пропанның шекті сұйылу температурасына жақындаған сайын сұйық пропанның еріткіштік қабілеті төмендеп, май көмірсутектері нашар еріп, шайырмен қоса тұнады. Осының нәтижесінен май шығымы төмендейді. Ал температураны төмендеткен сайын 40 С температурада шайырдың пропанда ерігіштігі артып, тазаланатын майдың сапасы нашарлайды.

1 шикізат (2) жылуалмастырғышта қыздырылып, (4) экстракциялық колоннаға келіп түседі. Коллонаның төменгі жағынан сұйық проан жіберіледі. 1 сатыда деасфальтизат ерітіндісі (4) коллонаның жоғарғы жағынан шығарылады. Пропандағы асфальт ерітіндісі (4) колоннаның төменгі жағынан (5) колоннаға келіп түседі. Пропандағы асфальт ерітіндісі (5) колоннадан (3) пеш арқылы қыздырылып, (13) коллонадан бойынан пропан айдалып, (14) коллонаға жіберіледі. Бұл коллонада су буымен ылғалды пропан айдалады. (14) коллонаның төменгі жағынан асфальт VII жинақталады. (4) экстракциялық коллонадан деасфальтизат ерітіндісі (6) буландырғышқа келіп түседі. Бойынан пропан буландырылғанан кейін (15) жылу алмастырғыш арқылы өтіп, (16) коллонада төмен қысым әсерінен пропан буландырылады. (17) коллонада су буының әсерімен қалған пропан буландырылады. Соңғы рет пропан (18) коллонада буландырылып, 2 сатылы IX деасфальт алынады. Пропан булары 10,11 ыдыстарды 2,7 МПа қысым әсерінен жинақталады 14,17,18 ыдыстардағы. Газ тәрізді пропан, су буы (19) коллонада салқындайды. (12) компрессорда жұмысшы қысымға дейін сығылып, (10) жинағышта жинақталады.

Гудронды пропанмен деасфальттау процесінің принципиалды технологиялық сызба-нұсқасы.

 

 

1 –насос; 2,15 – жылуалмастырғыштар; 3 –пеш; 4,5 -1 және 2 сатылы экстракторлар; 6,7,8 – пропанды буландырғыштар; 9 –тоңазыткыш; 10,11 – жинагыштар; 12 –компрессор; 13,14 – пропанды асфальттан тазарту колоннасы; 16, 17 – буландырғыш колонна; 19 – пропанды кептіруге арналған араластырғыш сулы конденсатор; I – гудрон; II – бу; III – конденсат; IV – хладагент; V – отынды газ; VI – түтінді газ; VII – асфальт; VIII – 1 сатылы деасфальтизат; IX – 2 сатылы деасфальтизат; - X – пропан; XI – су; XII – тазартылатын су

Шикізат және еріткіш колонналық аппаратта әрекеттеседеі. Пропан колоннаның төменгі жағынан, ал ауыр шикізат жоғары жағынан беріліп, қарама-қарсы бағытта жүргізіледі. Колоннаның төменгі жағынан 75-85⁰ С температура, төменгі бөлігіндегі температура 50-60⁰ С. Колоннаның жоғарғы және төменгі бөлігіндегі температура айырымы майдан шайыр және асфальтенді таза бөлуге мүмкіндік береді. Бқл температура айырым деасфальттау градинеті деп аталады. Деасфальттау градиенті 15-20⁰ С.

Пропанды сұйық күйге айналдыру үшін деасфальттау процесі 4,0-4,5 МПа жүргізіледі. Деасфальттау процесінің негізгі параметрлері: экстракция температурасы, пропан:гудрон қатынасы, шикізаттың сипаттамасы.

Деасфальттау қондырғысының қуаттылығы: 460-640 мың.т./жылына.

 

Мұнайды депарафиндеу процесі:

Селективті тазалаудан алынған парафинді мұнай рафинаттарының қрамында өмен температурада кристалл түрінде бөлінетін қатты жоғары молекулалық көмірсутектер болады. Осынынң нәтижесінде мұндай майлар қозғалғыштығын жоғалтып, төмен температурада эксплуатациялауға жарамсыз болып келеді. Сондықтанда төмен температураға жарамды майлар алу үшін рафинаттарды дефарафинизацияға, яғни олардың құрамындағы қатты көмірсутектерді бөліп алуға жібереді. Депарафиндеу - арнайы таңдалған еріткіштегі рафинат ерітіндісінен қатты көмірсутектерді қатыруға негізделген. Мысалы: метилэтилкетон-толуол аралас еріткіште рафинатты депарафиндеу.

Гомогенделген шикізат (I)сулы тоңазтқыш арқылы (3) кристалдану және фильтрлену бөлігіне келіп түседі. Ары қарай шикізат регенеративті кристаллизаторға келіп (VIII) депарафинделген маймен салқындатылады. Шикізат еріген су бар (V) еріткішпен салқындатылып, фильтр арқылы (9) кристаллизаторға келіп түседі. Кристаллизаторда сұйық аммиакпен (IV) салқындатылады.

Салқындатылған шикізат құрамындағы қатты көмірсутектер кристалл түрінде түседі. Пайда болған суспензияны құрғақ еріткішпен араластырып, (10) насос арқылы (18) ыдысқа –бірінші фильтрлеу сатысына келіп түседі. (16) фильтрде қатты көмірсутектер барабанды фильтрге тұнып, фильтрат (14) парафиндеу ыдысына келіп түседі. 5,6 кристаллизатордан депарафинат ерітіндісі жылу арлмастырғышта қыздырылып, еріткішті регенерациялау бөліміне жіберіледі. Фильтрат ары қарай (15)депарафинді майды жинау ыдысына келіп түседі. Барабаннан алынған гач 13 шнек арқылы тығыздалып, (12) ыдысқа жіберіледі. Бұл жерде құрғақ еріткішпен араластырылады. Ары қарай қоспа 2 саты – фильтрге жіберіледі.

 

1 –насос; 2,15 – жылуалмастырғыштар; 3 –тоңазытқыш; 4 – кристаллизатор; 5, 6 - шикізат кристаллизаторы және еріткішті салқындатқыштар;,7 – жылуалмастырғыштар; ропанды 8; 9 –аммиак негізінде еріткішті салқындатқыштар және шикізат кристаллизаторы; 10 – насос; 11,12,14,15,18 – жинағыштар; 13 – шнек;16;17- вакуум –фильтр. I – шикізат; II – хладагент; III – газтәрізді аммиак; IV – сұйық аммиак; V – ылғалды еріткіш; VI – гач ерітіндісі; VII – құрғақ еріткіш; VIII – депарафинделген май ерітіндісі

Майды мақсатты бағытта қолдану үшін арнайы присадкалар қолданылады. Майларға қосылатын присадка типтері:

1. Антитотықтырғыш;

2. Антикоррозиялық;

3. Депрессаторлар;

4. Тұтқырлықты келтіретін присадкалар;

5. Көпфункционалды

Депарафиндеу еріткіштері жылдам салқындату және май ерітіндісін қатты көмірсутектерден бөлу қабілетіне ие болуы қажет.

Парафинді мұнайдан алынған селективті тазалау рафинаттары температураны төмендеткенде кристалл түрінде түсетін қатты жоғары молекулалық көмірсутектерден құралады. Осының нәтижесінде майдың қозғалғыштығы төмендеп, төмен температуралық жағдайларда эксплуатациялауға жарамсыз болып қалады. -30 С жарамды май алуда рафинаттарды депарафиндейді. Депарафиндеу қатты көмірсутектерді рафинат ерітіндісінен арнайы еріткіштер көмегімен тұндыруға негізделеді.

Депарафиндеу еріткіштері ретінде сұйытылған пропан, дихлорэтан, кетондар, жеңіл бензин қолданылады. Депарафиндеуде қоспа 2 сатыда салықндайды. 1- ші саты; лайлану температурасынан бірнеше жоғары температурада; 2-ші саты лайлану температурасынан негізгі кристалдану температурасына дейінгі аралықта баяу жүреді. Салқындау жылдамдығы (60-80С/сағ.)

Тұтқырлық индексі – температураға байланысты тұтқырлықтың өзгерісін көрсетеді.

L, H – кинетикалық тұтқырлық индексі 0 немесе 100 болатын эталон майының 50 немесе 100⁰С кинематикалық тұтқырлығы;

U - 50 немесе 100⁰С зерттелетін майдың кинематикалық тұтқырлығы, сСт(мм²/с);

Р- түзеткіш.

Май ұзақ уақыт қолданыста болған жағдайда ауа оттегі әсерінен конденсация және тотығу өнімдері жинақталады (оксиқышқылдар, шайыр, асфальтен). Бұл оның эксплуатациялық қасиеттерін нашарлатады.

Металл бетінде қалыңдығы 0,1-1,1 мкм қабат қабат түзу қабілетті. Шайырлы-асфальтенді заттардың жаққыштық қабілеті жоғары. Жаққыштық қабілетін жақсарту мақсатында беттік активті присадкалар қолданылады.

Коррозиялық процестерді алдын-алу мақсатында металл бетінен суды ығысытырып, ығысқан суды жағар материал өз көлемінде ұстап тұру арқылы берік адсорбциялық және хемосорбциялық материал құрайды.

Дебиеттер тізімі

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Дәріс 14. Табиғи және мұнайға серіктес газдар. Шығу тегі. Газдардың құрамы, физикалық қасиеттері.

Дәрістің мақсаты: Табиғи және мұнайға серіктес газдардар жайлы мағлұмат беру. Шығу тегі. Газдардың құрамы, физикалық қасиеттерін қарастыру.

Дәріс мазмұны: Барлық көмірсутектік газдар шығу тегі бойынша екі топқа бөлінеді. Тұнбалы жыныстарда жинақталған газ немсе мұнай жыныс фундаментіне еніп, тау жыныстарының орыны түзеді. Фндаменттің жоғарғы бөлігінде суда еритін тұнбалық жыныстар түзіледі. Газды өндіру барысында қысымның төмендеуінен газ құрамындағы сұйық көмірсутектер бөлінеді. Түзілген сұйық көмрсутектер фазасы конденсат деп аталады. Коденсат құрамы қайнау температурасы 300-350⁰С алкандардан, нафтендерден және арендерден тұрады. 20-40 МПа 100-200⁰С

 

 

Сурет 1- Жер қыртысының геологиялық қимасы.

 

 

2. Біріншілік көмірсутектік газдар – жер қыртысынан тікелей өңделетін газдар. Тау жыныстарының орнының шарты бойынша олар табиғи және мұнайға серіктес газдар болып бөлінеді. Табиғи газдарға құрамы жеңіл газдар (метаннан бутанға дейінгі), аз мөлшерде 5-400 г /м³ жер бетіне конденсирленген күйде шығатын ауыр көмірсутектер газ кен орындарының және газдыконденсат кен орындарының газдары жатады.

3. Мұнайға серіктес газдар мұнайкен орындарында мұнаймен бірге шығатын газдар жатады.

Екіншілік көмірсутектік газдар мұнайды өңдеу кезінде термокаталитикалық өзгерістер нәтижесінде түзілетін газдар. Мұндай газдардың құрамында метаннан пентанға дейін көмірсутектер болады.Қаныққан, қанықпаған көмірсутектік газдар болып келеді.

Қаныққан екіншілік көмірсутектік газдарға артық сутек атмосферасында жүретін каталитикалық процестер (гидрокрениг, гидротазалау, изомеризация, каталитикалық риформинг) және мұнайды біріншілік айдау кезінде түзілетін тек қаныққан көмірсутектерден тұратын газдар жатады.

Қанықпаған екіншілік көмірсутектік газдарға деструктивті процестерде атап айтқанда кааталитикалық креинг, термиялық крекинг, кокстеу және пиролиз кезінде түзілетін құрамында олефинді көмірсутектері бар газдар жатады.

Табиғи газдың әлемдік қоры 90 трл нм³ (65-70 млрд. Тонна). Жыл сайын әлемде 1800 млрд. м³ газ тұтынылады. Табиғи газ құрамында метан мөлшері 85-99% болғандықтан оның жану жылуы да жоғары. Табиғи газ құрамындағы ауыр көмірсутектердің мөлшері өте аз 0,02-0,2 %. Қоспа ретінде көмірсутектік емес газдар көміртек тотығы (СО) және қос тотығы (СО₂), күкіртсутек (Н₂S), азот (N₂),инертті газдар - Не, Аг, Ne, Xe кездеседі.

Пласталық қысымның төмендеуінің нәтижесінде табиғи газдың құрамындағы ауыр көмірсутектер сұйық фаза (конденсат) түрінде бөлінеді. Мұндай қоспаларды газды конденсаттар деп атайды. Газ құрамындағы конденсаттың мөлшері (С₅ және одан жоғары) пласталық жағдайға (20-40МПа, температура) және оның құрамына байланысты.

Газды конденсатты газ кен орынын сипаттайтын сандық критерии газдыконденсатты фактор. Газдыконденсатты фактор – пласталық жағдайда 1 м³ конденсат еріген қалыпты жағдайдағы газ көлеміне тең. Табиғи газдарға қарағанда мұнайға серіктес газдың құрамы күрделі. Мұнайға серіктес газдың құрамында гексан және одан жоғары көмірсутектер болады. Бұл газдардағы метан және этанның үлесі 49-87 %, көп жағдайларда екі газдың үлесі 49-75%. Пентан және одан жоғары көмірсутектердің үлесі 1,5-3%. Пропан және одан жоғары көмірсутектер газдар үшін конденсирленетін болғандықтан газдарды өңдегенде бөліп алып тастап отырады. Мұнайға серіктес газдардағы бұл көмірсутектердің үлесі 300-1200 г/нм³, табиғи газдарда 20-100 г/нм³.

Мұнайға серіктес газдар құрамында 1-10 % табиғи газдар сияқты азот, көміртек қос тотығы және күкірт сутек болады.

 

Газдың салыстырмалы тығыздығы газ тығыздығы анықталатын жағдайдағы ауа тығыздығына қатынасы.