Дәріс конспектілері
Пәннің атауы « Мұнай, газ және көмірді өңдеу технологиясы »
Дәріс 1. Кіріспе. Мұнай, газ және мұнайды өңдеу өндірісінің жай-күйі. Мұнай, газ және көмірдің шығу тегі, қоры жайлы жалпы мағлұмат. Мұнай және газ өндірістері.
Дәріс мазмұны. Мұнай және газ - табиғи жанғыш қазбалар. Мұнай – қатты және газтәрізді заттар еріген сұйық көмірсутектердің табиғи дисперсті жүйесі. Көмірсутектерем қатар мұнайдың құрамында гетероорганикалық қосылыстар кіреді.
Қазақстан территориясында 202 мұнай және газ кен орындары бар. Мұнайды өндіру 55 кен орындарында жүргізіледі. Ең үлкен кен орындарына Тенгиз (мұнай), Озен (мұнайгазды), Карашығанақ (мұнайгазконденсатты), Жанажол (мұнайгазконденсатты), Қаламқас (мұнайгазды).
Табиғи жанғыш қазбалардың жер қыртысындағы қатынасы:
| Көмір | 95,8 |
| Торф | 3,4 |
| Мұнай | 0,7 |
| Табиғи газ | 0,1 |
Қазақстан экономикасындағы маңызды саланың бірі - мұнай саласы. Алғашқы мұнай Карашунгул кен орынында 1899 жылы өндірілген.
1992 жылы 25,8 миллион тонна мұнай өндірілсе, ал 2011 жылы 81 млн. тоннаға жетті. Барланған мұнай кен орындарының қоры 6,5 миллиард тонна, болжау бойынша эксперттердің бағасы 25 млрд.тонна.
Қазақстандағы негізгі мұнайөңдейтін компаниялар - МК Қазмұнайгаз, Тенгизшевройл, CNPC-Актөбемұнайгаз, Карачаганак Петролиум Оперейтинг.
Қазақстандағы газ қоры әлемдік қордың 1,7 % құрайды. Маңызды газ өндіруші компанияларға Қарашығанақ Петролиум Оперейтинг, Қазмұнайгаз, Актөбемұнайгаз жатады.
ҚР көмірдің болжанған ресурстарымен жалпы геологиялық қоры 150 млрд. тонна.
Көмірдің құрамындағы көміртек мөлшеріне және оның өзгеріс дәрежесіне қарай 3 типі бар.
1. Қоңыр көмір (лигниттер). Торфтан түзілетін қатты отын, құрамындағы көміртек мөлшері 65-70 %, көмірлердің ішіндегі ең жас көмір. Құрамындағы судың мөлшері жоғары болғандықтан (43 %) жану жылуы төмен. Органикалық қалдықтардан 1 киллометр тереңдікте, жоғары қысыммен температурада түзіледі.
2. Тас көмір - құрамындағы көміртек мөлшері 75 - 95 %. Құрамындағы ылғалдық мөлшері 12 % болғандықтан қоңыр көмірлерге қарағанда жану жылуы жоғары. Ұшқыш заттардың үлесі 32 % болғандықтан жақсы тұтанады. Қоңыр көмірден 3 киллометр тереңдікте түзіледі.
3. Антрациттер - құрамындағы көміртек мөлшері 95 %. 6 киллометр тереңдікте, жоғары қысым мен температурада тас көмірден түзіледі.
Қазақстандағы мұнай компанияларының үлесі
Жергілікті мұнайөңдеу өндірісін Павлодар, Шымкент және Атырау қалаларында орналасқан мұнайөңдеу зауыттары құрайды. Аталған мұнай зауыттарының қуаттылығы жылына жалпы 20 млн. тонна мұнай.
Мұнайдың шығу тегі
Мұнайдың шығу тегінің бейорганикалық теориясы (Д.И. Менделеев, А. Гумбольдт, М. Бертло, П.Н. Кропоткин және т.б.). Мұнай жоғары температурада металл карбидтерімен судың әрекеттесуі нәтижесінде түзіледі.
Мұнайдың шығу тегінің органикалық теориясы (К.Энглер, Н.Д. Зелинский, В.И. Вернадский, И.М. Губкин, А.А. Трофимук және т.б.). Табиғи алюмосиликаттар шөгінді жыныстардың органикалық заттарынан мұнай түзілу реакцияларындағы катализаторлар.
Мұнайдың жіктелуі
1. Химиялық классификация
2. Геохимиялық және генетикалық классификация
3. Технологиялық классификация
Мұнайхимиясының даму тарихы. Мұнайхимиясы өндірісінің бастамасын1920 жылы "Стандарт Ойл" атты американдық компанияның пропиленнен изопропил спиртін ашығаруымен басталды. 1923 жылы этиленге негізделген мұнайхимия өндірісі ашылды. Біртіндеп "Юнион Карбайд" атты американдық компаниясы этиленхлоргидрин, этиленгликоль и дихлорэтан шығара бастады. 1950 - 1960 жылдары органикалық синтез өндірісінің көмір шикізатынан мұнай-газ шикізатына өтуі мұнайхимиясының әлемге кең көлемде таралуына мүмкіндік берді. Мұнайхимиясы ғылыми зерттеулердің жеке бағыты ретінде көрінді.
Көміртек қосылыстары адамзатқа аса қажетті химиялық өнім болып саналады. Осы қосылыстың табиғатта таралуы қалай. Элементтер қатарында көміртек 13 орынды алсада жер қыртысында (99,5%) көміртек көп мөлшерде Са, Mg карбонаттары түрінде кездеседі. Тек 0,02%-ті жанғыш пайдалы қазбалар (көмір, мұнай және газ) құрамында кездеседі. Сондықтанда адамзат энергетикалық және химиялық қажеттілікке тек 0,02% көміртек қорын пайдаланылады. Әлемдегі өндірілетін органикалық заттардың 95% мұнай мен табиғи газды қолдануға негізделген. Соның ішінде құнды көмірсутектік шикізаттың 90 % отын ретінде шығындалса, қалған 8 - 10% химиялық өңдеуге жұмсалады.
Мұнайхимиясының және мұнайөңдеу саласының басты мақсаты көмірсутектерді, мұнай компоненттерін және табиғи газды өңдеу әдістерін, жасау және зерттеу, кең ауқымды тауарлы химиялық өнімдер (полимерлер, синтетическалық каучуктер, детергенттер, жағар майлар, еріткіштер, бояғыштар және т.б..).шығаруда қолданылатын органикалық қосылыстар алудағы оптималды процестерді жасау.
Мұнайхимиясының даму тарихы. Мұнайхимиясы өндірісінің бастамасын 1920 жылы "Стандарт Ойл" атты американдық компанияның пропиленнен изопропил спиртін ашығаруымен басталды. 1923 жылы этиленге негізделген мұнайхимия өндірісі ашылды. Біртіндеп "Юнион Карбайд" атты американдық компаниясы этиленхлоргидрин, этиленгликоль и дихлорэтан шығара бастады. 1950 - 1960 жылдары органикалық синтез өндірісінің көмір шикізатынан мұнай-газ шикізатына өтуі мұнайхимиясының әлемге кең көлемде таралуына мүмкіндік берді. Мұнайхимиясы ғылыми зерттеулердің жеке бағыты ретінде көрінді.
Мұнайөңдеу процестері біріншілік атмосфералық, вакуумдық айдау; және екіншілік – пиролиз, крекинг болып бөлінеді. Мұнайөңдеудің біріншілік процесі - айдау мұнай фракцияларын қайнау температурасына сәйкес фракцияларға бөлу. Мазут тұтқырлығы әртүрлі (солярлы, веретлі, трансформаторлы және т.б.) жағар майлар алу үшін вакуумдық айдауға ұшыратылады.
Екіншілік айдау не үшін қажет?
Шикі мұнайды айдаудан алынған бензиндік фракция (тікелей бензин) іштен жанатын карбюраторлық двигательдерге қолдануға жарамсыз, себебі антидетонациялық қасиеті төмен (октан саны 50-ден аспайды).Сапасы жоғары бензин (октан саны 80 - 95) алу үшін мұнай фракцияларын қосымша өңдеу (екіншілік өңдеу) қажет. Екіншілік өңдеу жоғары молекулалық көмірстекутерді төмен молекулалық көмірсутектерге ыдырату үшін қажет. Мұнайөңдеу өнеркәсібіндегі көптоннажды өндірістердегі деструктивті процестерге – крекинг, риформинг, пиролиз жатады.
Мұнайөңдеудегі маңызды ролді катализ атқарады.
Пиролиз немесе термиялық крекинг ароматты көмірсутектерді және бутилен, этилен алуда қолданылады. Шмкізатты (бензин фракциясы, лигроин) пиролизге ұшыратқанда құбырлы реакторларда 750 - 900°C температурада қыздырып, бірден 1 сағат аралығында салқындатылады. Пиролиз нәтижесінде молекулалық массасы жоғары көмірсутектер төмен молекулалы көмірсутектерге ыдырайды.
Каталитикалық крекинг –мұнайөңдеудің маңызды процесі. Бұл процестің шикізаты ретінде мазутты вакуммдық айдау арқылы алынатын қайнау температурасы 500°Свакуумдық газойль қолданылады. Шикізат 500°С температурада катализатор – синтетикалық алюмосиликат – цеолитпен жанасады. Каталитикалық крекинг нәтижесінде алынған бензиннің құрамында н-парафиндерге қарағанда антидетонациялық қабілеті жоғары тармақталған парафинді және ароматты көмірсутектердіңмөлшері жоғары болғандықтан октан саны жоғары болып келеді.
Каталитикалық риформинг – қазіргі кезде ароматты көмірсутектер бензол, толуол және ксилол алуда қолданылатын маңызды мұнайөңдеу процесі. Бастапқы кезде каталитикалық риформинг октан саны төмен бензиндерден октан саны жоғарлатуда қолданылды. Риформинг шикізаты ретінде қайнау температурасы 75 - 200°С (нафта) тікелей айдалған фракция, мұнайөңдеудің дестуктивті әдістері арқылы алынатын бензин фракциялары қолданылады. Катализатор ретінде платина, палладий и родий қолданылады. Каталитикалық риформинг процесі сутек тогында, 450 - 550°С температура аралығында и 10 - 35 атм. атмосфералық қысымда жүреді. Химиялық реакциялардың барысында бөгде заттардың әсер ететіндігі XVIII ғасырда ақ байқалған. Катализ - өзгерістің соңында қайта қалпына келетін заттар көмегімен химиялық реакцияның жылдамдауы. Стехеометриялық тұрғыдан реакцияға қатыспайтын заттар әсерінен реакцияның баяулауы ингибирлеу деп аталады. Ал реакцияның каталитикалық жылдамдауы реакцияның механизмінің өзгерісі нәтижесінде жүзеге асады. Бұл жағдайда катализатор жылдамдықпен соңғы өнімге айналатын жаңа түзілген аралық өнімдердің құрамына енеді. Бұл құбылыстың жүру бағытын қарастыру катализ теориясының негізгі мақсаты болып табылады.
Ауыр мұнай өнімдерін термиялық өңдеу процестері өндірісте 1912 ж. бастап қолданылып келеді. Термиялық, каталитикалық өңдеу процесінің негізгі бағыты,бастапқыда автокөлік бензиндерін, содан кейін авиациялық бензин және тракторлық керосин алу болды.
Термиялық процесс бұл, мұнай шикізатының химиялық өзгеріс процесі, яғни катализатор қатысынсыз термиялық түрде жүзеге асатын крекинг және тығыздалу (уплотнение) реакцияларының жиынтығы. Алынатын өнім сапасына және ассортиментіне және материалдық балансқа әсер ететін термиялық процестің негізгі параметрлері: шикізат сапасы, қысым, температура және термолиз ұзақтығы.
Қазіргі кезде мұнай өңдеуде процестің келесі типтері қолданылады.
1. Термиялық крекинг. Жоғары қысым 2-4 МПа және температура 500-5400С қалдық шикізатты немесе жоғары температурада қайнайтын дистиллятты термиялық крекингтеу арқылы газ және сұйық өнімдер алынады. Қазіргі кезде термиялық крекинг термогазойль өндірісі және кокстеу қондырғысы үшін шикізаттың дистилляттық түрлерін термодайындау процесі ретінде көбірек қолданылады. Қазіргі кезде мұнай өңдеуде, өндірістік мақсатта ауыр мұнай қалдықтарын өңдеуде процестің бір бағыты висбрекинг – төмен қысымда (1,5-3 МПа) және тмепературада қазандық отындардың тығыздығын төмендету мақсатында термолиз тереңдігі шектеулі жеңіл крекинг процесі қолданылады.
2. Кокстеу. Төмен қысым және 470-5400С температурада ароматталған жоғары температурада қайнайтын дистилляттарды немесе ауыр қалдықтарды ұзақ термолиздеу процесі. Кокстеу процесінің негізгі мақсаты өңделетін шикізат сапасына қарай әртүрлі маркалы мұнай коксін өндіру. Кокстеу процесінің жанама өнімдері – құндылығы аз газ, төмен спалы бензин, газойль.
Кокстеу процесінің өнімінен таскөмір майы 63-бензол, 14- толуол, 7 ксилол. Бензол алу процестері каталитический риформинг, толуолды деалкилирлеу, толуолды диспропорицирлеу. Толуол және ксилол алу өндірістері.
Олефиндер өндірісі. Этилен өндірісінің негізгі шикізаты этан-пропан шикізаты, қалғаны нафта және газойль. Синтез газ өндірісі.
Гудронды терең химиялық өңдеу процестері.
1. Баяу кокстеу. Мұнай кокс алуда қоланылатын баяу кокстеу процесі.
2. Термоконтактілі кокстеу. Қайнаған қабатта үздіксіз кокстеу процесі. (флюид крекинг процесі), негізгі мақсаты дистиллятық фракциялар, газдар және құндылығы аз энергетикалық отын ретінде қолданылатын порошок тәрізді жанама кокс алу.
3. Дистилляттармен қатар синтез газ алынатын порошоктәрізді коксты газификациялау қосымша жүретін, термоконтактілі кокстеудің комбинирленген процесі
4. Аммиак, метанол, сутек өндірісі мотор отындарының синтезі үшін жарамды технологиялық газдар алынатынғ ауыр мұнай қалдықтарын жоғары температуралы парокислородный газификациялау процесі.
5. Каталитикалық емес процестермен деасфальтталған мұнай қалдықтарын каталитикалық крекингтеу немесе гидрокрекингтеу процестері.
3. Пиролиз. Жүру ұзақтығы аз және төмен қысымда газтәрізді, жеңіл немесе орта дистиллятты көмірсутектік шикізаттың жоғары температурадағы (750-8000С) термолизі. Пиролиз процесінің негізгі мақсаты –олефинқұрамды газдарды өндіру. Жанама өнім ретінде құрамында қанықпаған көмірсутектердің мөлшері жоғары, фракциялық құрамы кең жоғары ароматталған сұйықтық алынады.
4. Техникалық көміртек алу процесі. Ұзақтығы аз және төмен қысымда жүргізілетін ауыр жоғары ароматталған дистилляттық шикізаттың жоғары температурадағы (12000С) термолизі. Процессс көмірсутектік шикізаттың құраушы элементтерге дейін терең термиялық ыдырау өнімі жоғары дисперсті қатты көміртек өндіруге бағытталған.
5. Мұнай пектерін алу процесі (пектеу). Қалыпты температурада, төмен қысымда және қалыпты жүру ұзақтығымен жүргізілетін қалдық шикізатты немесе ауыр дистиллятты термолиздеу процесі. Процестің негізгі өнімі пек, сонымен қатар газ және керосинді-газойльді фракция алынады.
6. Мұнай битумдарын алу процесі - атмосфералық қысымда және 250-3000С температурада ауыр мұнай қалдықтарын (гудрон, деасфальттау өнімдері) тотықтыра дегидроконденсирлеу процесі.
Құрамында парафинді және алкил ароматты көмірсутектері бар шикізат алдымен ыдырап, келесі ретті тығыздалу реакциялары үшін материал дайындайды. Мұндай материалдар ароматты және қанықпаған көмірсутектер. Тығыздалу өнімдері алкильді және бензильді радикалдар арқылы жүретін радикалды-тізбекті механизм бойынша түзіледі. Түзілу бағытын келесі сызба-нұсқа түрінде көрсетуге болады.
Бутан, бутен, аз иөлшерде бутадиеннен тұратын қалдық өнімдері мұнай өңдеу зауыттарында жағылып жатты. Алкилирлеу қондырғысында бутеннен алкилат өндіре бастады. Жоғары октанды бензиннің компоненті.
Мұнайөңдеудегі термодеструктивті процестердің шикізаты ретінде тікелей айдау (мазут, гудрон), термиялық крекинг, пиролиз және деасфальттау қалдықтарыжәне жоғары қайнайтын ароматталған концентраттар, сондай-ақ дистилляттық өнімдер негізінде алынған газойльдер қолданылады. Пиролиз процесі үшін тиімді шикізат парафинді көмірсутектер. Мұнайды айдау кезінде алынатын фракциялар:
1) Газды фракция (40°C), алканы до C5.
2) Бензин (газолин) (40-180°C) C6-C10.
3) Керосин (150-250°C) C11-С12
4) Жеңіл газойль(230-310°C), C13-C17.
5) Ауыр газойль және жеңіл дистиллят. (250-400°С). С18-С25.
6) Жағар майлар (405-515°C). C26-C38
7) Айдаудан кейінгі қалдық немесе гудроном. С36–С53
Дебиеттер тізімі
1. Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясымен технологиясы. – Алматы, 2007 ж.–241 б.
2. Х.А. Суербаев, К.М. Шалмағамбетова, Ә.Қ. Қоқанбаев. Мұнайөңдеу өнеркәсібінің каталитикалық процестері. – Алматы, 2004 ж.– 131 б.
3. С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицин Химия и технология нефти и газа. – Издательство «Форум», 2010.– 399 с.
4. Д.В.Сокольский, В. А. Друзь. Введение в теорию гетерогенного катализа. – М.: Наука., 1980.– 383 с.
5. О.В.Крылов. Гетерогенный катализ. – М:ИКЦ «Академкнига», 2004.– 236с.
6. А. А. Баландин. Мультиплетная теория катализа. – М.: Наука, 1970. – 360 с.
7. С.3.Рогинский. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1979. – 360 с.
8. А. Утелбаева, Б. Утелбаев. Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері. – Кинетика және катализ, 2007. – 417 с.
9. Ч. Сеттерфилд. Практический курс гетерогенного катализа. – М.: Мир, 1984. – 520 с.
10. М.С. Захарьевский. Кинетика и катализ. – М.: Химия, 1963. – 320 с.
11. Ж. Жермен. Гетерогенный катализ. – М.: Наука, l961. – С. 254
12. Ахметов А.С. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа.: Гилем, 2002. 672 с.
13. Каминский Е.Ф., Хавкин В.А. Глуобкая переработка нефти. – М: Техник, 2001. 384 с.
Дәріс 2. Шикі мұнайды өңдеуге дайындау технологиясы. Газсыздандыру, тұзсыздандыру және сусыздандыру
Дәріс мазмұны. Мұнайды біріншілік дайындау және жеңіл фракцияны өндірске тасымалдау қондырғысыгазды өңдейтін зауыт;.
Сурет 1 - Мұнайды біріншілік дайындау қондырғысы
1-ветиль; 2,3 1-ші және 2-ші сатылы сеператорлар; 4-тұндырғыш; 5-насос; 6- компрессор; 7- газдыөңдейтін зауыт; 8- мұнайды тұрақтандырғыш қондырғы; I - пласталы мұнай; II, III - 1 және 2 сепарация газдары; V - пластаға жіберілетін су; VI – метан; VII – этан; VIII – тұрақсыз бензин; IX - метан және этан; X- тұрақты мұнай, XI – жеңіл көмірсутектер фракциясы.
Мұнайды тұрақтандыру оның құрамындағы көмірсутектерді бөліп алуға негізделеді. Мұнайды тұрақтандыру үшін өндірісте 1 колонналы қондырғылар қолданылады.
Сурет 2 – Мұнайды тұрақтандыру қондырғысы.
Жылуалмастырғыш; 2 – пеш; 3-ректификациялық колонна; 4 –тоңазытқыш; 5 – насос; 6 – жинағыш;; I - шикі мұнай; II – тұрақты мұнай; III – отынды газ; IV – түтінді газдар; V – су; VI – тұрақты газ; VII – ШФЛУ.
Тұрақтанған газды отын ретінде, газды фракционирлеуші зауытка немесе пластка қайта жіберіледі.
Мұнайды тұрақтандыру қондырғасынан алынатын жеңіл көмірсутектердің кең фракциясы:
Мұнай өңдеу зауыттарына жіберілетін мұнайдың құрамына қойылатын талаптар:
| Мұнай құрамы | Мұнай кластары | ||
| Қоспалар | I | II | III |
| Хлоридтер, мг/л жоғары емес | |||
| Су, мас.% жоғары емес | 0,5 | 1,0 | 1,0 |
| Механикалық қоспалар, мас.% жоғары емес | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
Пластадан алынған мұнайдың құрамында еріген тұздары бар су мөлшері 0,5-250 мкм дейін болатын су тамшылары түрінде кездеседі. Тұзды су тамшылары беттік қабатында табиғи деэмульгаторларды, асфальтенді-шайырлы заттар, парафиннің микрокристалдары және механикалық қоспаларды сіңіреді. Бұл тамшылардың бірігуіне және іріленуіне кедергі келтіреді.
Қазіргі кезде мұнайды өңдеуге дайындау 2 этаптан тұрады.
1. Промыслде
2. Мұнай өңдеу өнідістерінде.
Скважинадан алынатын мұнайдың құрамында серіктес газдар, механикалық қоспалар және пласталық сулар болады. Пласталық су құрамында әсіресе натрий, кальций және магний хлоридтері, сирек карбонаттары және сульфаттары еріген күйде болады. Кен орындарын эксплутациялаудың алғашқы кезеңдерінде құрамы сусыз немесе аз сулы мұнайлар алынады. Мұнайды әр кез өндірген сайын мұнайдың құрамындағы су мөлшері артып, 90-98% жетеді. Сондықтанда құрамында жеңіл ұшқыш органикалық (метаннан бутанға дейін) және неорганикалық (Н2S, CO2) газдық компоненттері бар шикі мұнайды, жер қыртысынан дайындықсыз, тасымалдауға және МӨЗ өңдеуге болмайды.
Мұнай құрамындағы пласталық су мөлшерінің жоғары болуы оның буландыруға және коденсациялануына жұмсалатын энергия шығымы артады. Пласталық судың мұнаймен эмульсия түзіуінің нәтижесінде мұнайдың тұтқырлығы артады. Мұнайдың известняк, саз, құм және басқада жыныстардың жоғары дисперсті бөлшектерінен құралған механикалық қоспалары су глобуласының бетіне адсорбцияланып, мұнай эмульсиясының тұрақтылығын арттырады. Осылайша түзілген тұрақты эмульсия шикі мұнайды тұзсыздандыруға және сусыздандыруға жұмсалатын шығын мөлшерін арттырады.
Тұзсыздандыру процесінің негізіне мұнайдың сумен жанасу нәтижесінде түзілетін мұнайлы эмульсияларды бұзу жатады. Тұзсыздандыруда суздандырылған мұнайды тұщы сумен араласытырылып, жасанды эмульсия түзіледі. Түзілген эмульсия ыдыратылады. Су қондырғыда тазартылып, пласталық қысымды ұстап тұру үшін және мұнайды ығыстыру үшін пластқа қайта жіберілдеі.
Көмірсутектік емес қоспалары жоқ мұнай тұщы сумен өзара ерімейді. Және мұндай қоспаны тұндырғанда жеңіл бөлінеді.
Эмульсия бір сұйықтық екінші сұйықтықта тамшы (глобула) түрінде диспергирленген, бір-бірінде аз немесе ерімейтін сұйықтықтардың қоспасынан құралған дисперсті жүйе. Глобула тараған сұйықтық дисперсті орта, диспергирленген сұйықтық - дисперсті фаза болып табылады. Мұнай эмульсиясының типтері:
1. Судағы мұнай, гидрофильді (М/С)
2. Мұнайдағы су, гидрофобты (С/М)
Мұнай ташылары сулы ортада дисперсті фаза түзеді. Екінші жағдайда су тамшылары мұнайлы ортада дисперсті фаза түзеді.
Эмульсияның түзілуі дисперсті жүйедегі фазалардың шекаралық бетіндегі беттік құбылыстармен, әсіресе, сұйықтық бетінің артуына қарсы тұратын – күш беттік керілумен байланысты.
Беттік активті заттар беттік керілуді төмендету қабілетіне ие. Бұл қасиет беттік активті заттардың дисперсті жүйенің фазаларының бірінде таңдамалы еріп, концентрленіп, фазалардың бөліну бетінде адсорбциялық қабат, беттік активті зат пленкасын түзеді. Беттік керілудің төмендеуі дисперсті фазаның дисперстілігін арттырып, тұндыру барысында глобуланың бетінде оның коалесценциясына қарсы тұратын адсорбциялық қабат түзеді. Эмульсияның түзілуіне әсер етіп, тұрақтандыратын заттар эмульгаторлар, тұрақты эмульсиядағы беттік адсорбциялық қабатты бұзатындар деэмульгаторлар деп аталады. эмульгаторларға мұнайдың полярлы заттары шайырлар, асфальтендер, асфальтогенді қышқылдар, және оның ангидридтері, әртүрлі органикалық қоспалар жатады. Түзілетін эмульсия типі эмульгаторлардың қасиетіне байланысты. Гидрофобты қасиеті бар эмульгаторлар М/С эмульсия типін, гидрофобды, гидрофильді С/М типін түзеді. Яғни эмульгатор өзінің типіне сәйкес келетін эмульсия түзеді.
Мұнайды эмульсияларды бұзуда қолданылатын деэмульгаторлар синетикалық беттік активті заттар. Оларға мұнайдың құрамындағы табиғи эмульгаторларға қарағанда жоғары беттік активтілік тән.
Жоғары беттік активтілік негізделеді:
1. Су глобуласының бетінен эмульсияны тұрақтандыратын эмульгаторларды адсорбциялық ығыстыру;
2. Тұрақсыз эмульсиялар түзу;
3. Адсорбциялық пленканы химиялық еріту.
Мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру процесінің лимиттеуші сатысы - детұрақтандыру сатысы. Детұрақтандыру 2 этаптан тұрады.
1. Диффузиялық процесс болып табылатын, эмульсия бетіне деэмульгаторлардың тасымалдануы;
2. Мұнай эмульгаторынан түзілген қабықшаның бұзылуы немесе кинетикалық саты.
Мұнайлы эмульсияны бұзу механизмдерінің сатылары:
1. Су тамшыларының соқтығысуы
2. Глобулардың тамшыға бірігуі
3. Тамшылардың тұнуы.
Өндірісте мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру процесі ЭЛОУ қондырғысында жүргізіледі.
Өндірістік практикада мұнайлы эмульсияны бұзу үшін қолданылатын процестер:
1. Механикалық – сүзу, ультрадыбыспен өңдеу;
2. Термиялық – қыздыру, тұндыру;
3. Тұрақты және ауыспалы токтың электрлік өрісінде өңдеу;
4. Химиялық – деэмульгаторлармен өңдеу.
Мұнайлы эмульсия ауыспалы электр өрісінде судың теріс зарядталған бөлшектерінің қозғалысының нәтижесінде грушатәрізді формаға келеді. Грушаның сыртындағы теріс зарядталған бөлшектері оң зарядталған электродтарға тартылады. Электр өрісінде жеке тамшылар оң зарядты электродқа бағытталу жолында бір-бірімен соқтығысып, неғұрлым ірі тамшыға бірігіп, тұнады.
Деэмульгаторлар – оксиэтилденген май қышқылдары.
| Электрлі тұзсыздандыратын, сусыздандыратын қондырғысы принципиалдық сызба-нұсқасы: I — шикі мұнай; II — деэ-р; III — содо-сілті ерітіндісі; IV — таза су; V — тұзсызданған мұнай; VI — сатысындағы су(ЭГ-2); VII — ЭГ-1 –дағы тұзды су |
Мұнай құрамындағы сумен тұзды бөліп алуда қолданылатын технологиялық процесс типтері:
1. Сусыздандыру және тұзсыздандыру.
Ерекешелік: сусыздандыру процесінде мұнайдың бұрғылама сулармен интенсивті араласуы нәтижесінде түзілген табиғи эмульсияларының бұзылуы жүреді.
Мұнай скважиналармен қозғалғанда пласталық сумен интенсивті араласады. Мқнайдың құрамынан суды алудың қарапайым әдіс- атмосфералық қысымда термохимиялық сусыздандыру.
Газдан тазаланған шикі мұнайды Е-1 насос арқылы Т-1 жылуаластырғыш Және Т-2 булы қыздырғыш арқылы Е-3 темотұндырғышқа келіп түседі. Е-2 мұнайға деэмульгатор қосылады. Е-3 термотұндырғышта мұнай 1,5 МПа қысымда 1-3 сағат аралығында болады. Сусыздандырылған мұнай Т-1 жылуалмастырғыш арқылы Е-4 резервуарға бағытталады. Бұл резуервуарда мұнай қосымша судан тазартылады. Тұнған суды Е-5 мұнайжинағышқа жіберіледі.
Қысымда мұнайды термохимиялық сусыздандыру қондырғысы.
I – шикі мұнай; II – сусызданған мұнай; III –су.
Тұзсыздандыру процесінің технологиялық сызба-нұсқасы. Тұзсыздандыру процесінің оптималды температурасы 80-1000С.
Электрлітұзсыздандырғыш қондырғының принципиалды сызба-нұсқасы.
1- насос-дозатор; 2,6-насостар; 3-жылуалмастырғыш; 4-инжекторлы араластырғыш; 5,11- электродегидраторлар; 7-тұндырғыш; 8-автоматты клапан; 9-дифрагмалы араластырғыш; 10-электрод; I – шикі мұнай; II – деэмульгатор; III – тұзсызданған мұнай; IV – таза су; V – сілті ерітіндісі; VI –жартылай тұзсызданған мұнай; VII – циркуляцияланушы су; VIII – судағы мұнай эмульсиясы; IX – канализацияға жіберілетін су.
Электртұзсыздандыру блогінде 4 тұзсыздандыру зонасы болады. Бірінші зонада су жаңа шайынды сумен деэумльгатормен әрекеттеседі. Араластыру интенсивтілігі шайынды су пласталық су тамшысына дейін диспергирлену діржесіне байланысты. Себебі шайынды су бірден тұнып, пласталық суды бұзу мүмкін болмайды. Екінші зонада жаңа түзілген эмульсияның ірі тамшыларының түзілуі жүреді. Үшінші зонада электрлік өріс әсерінен соқтығысу қарқындап, ұсақ тамшылар бірігеді. Төртінші зонада тамшының қосымша тұнуы жүреді.
Мұнайға насос дозатор көмегімен деэмулгатор беріледі. 2 насос көмегімен мұнай жылуалмастырғышқа жіберіледі. V сілті ерітіндісімен қосылады. Судңы рН 7-7,5 дейін сілті қосылады. Сілті күкіртсутекпен коррозияны бейорганикалық қышқылдарды нейтралдау үшін қосылады. (4) инжекторлы араластырғышта мұнай VII жүйедегі су және сілтімен араластырылады. Араластырылған қоспа (5) электродегидратордың төменгі бөлігіне жіберіледі. Тұндырылған су (7) тұндырғыш арқылы бөлініп алынады.
Дебиеттер тізімі
14. Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясымен технологиясы. – Алматы, 2007 ж.–241 б.
15. Х.А. Суербаев, К.М. Шалмағамбетова, Ә.Қ. Қоқанбаев. Мұнайөңдеу өнеркәсібінің каталитикалық процестері. – Алматы, 2004 ж.– 131 б.
16. С.В. Вержичинская, Н.Г. Дигуров, С.А. Синицин Химия и технология нефти и газа. – Издательство «Форум», 2010.– 399 с.
17. Д.В.Сокольский, В. А. Друзь. Введение в теорию гетерогенного катализа. – М.: Наука., 1980.– 383 с.
18. О.В.Крылов. Гетерогенный катализ. – М:ИКЦ «Академкнига», 2004.– 236с.
19. А. А. Баландин. Мультиплетная теория катализа. – М.: Наука, 1970. – 360 с.
20. С.3.Рогинский. Гетерогенный катализ. М.: Наука, 1979. – 360 с.
21. А. Утелбаева, Б. Утелбаев. Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері. – Кинетика және катализ, 2007. – 417 с.
22. Ч. Сеттерфилд. Практический курс гетерогенного катализа. – М.: Мир, 1984. – 520 с.
23. М.С. Захарьевский. Кинетика и катализ. – М.: Химия, 1963. – 320 с.
24. Ж. Жермен. Гетерогенный катализ. – М.: Наука, l961. – С. 254
25. Ахметов А.С. Технология глубокой переработки нефти и газа. – Уфа.: Гилем, 2002. 672 с.
26. Каминский Е.Ф., Хавкин В.А. Глуобкая переработка нефти. – М: Техник, 2001. 384
