Кермектілігі бойынша судың жіктелуі

Ca2+ және Mg2+ 1дм3 судағы мөлшері, мг-экв	Су кермектілігінің класы
0 – 1,5	өте жұмсақ
1,3 – 2	жұмсақ
3 – 6	орташа (баяу) кермекті
6 – 10	кермекті
>10	өте кермекті

Өндіріс әдістерімен суды тазарту. Табиғи суда еріген заттардан басқа, ерімеген түзінді заттар – құмның, сазбалшықтың, өсімдік, жәндіктердің қалдықтары және түрлі микроорганизмдер болады. Микроорганизмдер арасында адамға, малға ауру жұқтыратындары да болуы мүмкін.

Суды тазарту (өндіріске дайындау) әрекеттері: мөлдірлендіру, коллоидтық ерітінділерден ажырату, зиянсыздандыру, жұмсарту, тұзсыздандыру және газсыздандыру.

Мөлдірлендіру – су құрамындағы механикалық қоспалардан суды тазарту үшін кең көлемді тұндырғыштарда тұндырып, қалған заттардан ажырату мақсатпен беткі қабатына активтелінген көмір түйіршіктері жайылған құм сүзгіштен өткізіледі. Коллоидтық күйіндегі қоспалардан тазартылған суға каогулянттар қосып, каогуляция процесін жүргіеді. Каогулянттар ретінде темір немесе алюминий сульфаттары жұмсалынады. Олар суда гидролизденіп, оң зарядты коллоид бөлшектерін түзіп, судағы теріс зарядты коллоидтық бөлшектердің зарядтарын бейтараптап, каогуляция процесін туғызады, яғни зарядсыздалған судағы коллоидтық күйіндегі бөлшектер іріктелініп тұнады. Олардың тұну процестерінің жылдамдығына каогулянт тұздарының гидролизденуінен қосымша пайда болған, суда нашар еритін аморфты гидроксидтер каогуляцияланған бөлшектер адсорбциялап резервуар түбіне жиналуына үлкен әсер етеді. Каогулянттар тек қана коллоидтық бөлшектерді тұндырмай, тағы да су құрамындағы бикарбонаттарды суда нашар еритін тұздарға айналдырып, тұнбаға түсіреді, нәтижесінде су жұмсарады.

Мысалы,

Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O = 3H₂SO₄ + 2Al(OH)₃

Al₂(SO₄)₃ + 3Ca(HCO₃)₂ = 3CaSO₄ + 6CO₂ + 2Al(OH)₃

 

Суды зиянсыздандыру – суды микроорганизмдерден және бактериялардан тазарту әдістері: хлорлау, озондау немесе қайнату.

Ауыз суларына хлор жіберіп зиянсыдандырады. 1 т суға 0,7 г ғана хлор жеткілікті болады. Кальций гипохлоридін суға қосқанда жүретін химиялық процестің механимі:

Ca(OCl)₂ + CO₂ + H₂O = CaCO₃ + 2HClO

HСlO ↔ HCl + O

Атом күйіндегі оттек өте күшті тотықтырғыш болғандықтан, судағы микроорганизмдер қырылады да, органикалық қосындылар тотығады. Суды тағы да басқа әдістермен зиянсыздандыруға болады. Мысалы, күміс иондарымен және ультракүлгін сәулесімен, ультра қысқа толқынмен.

Суды жұмсарту – су құрамындағы ерітінді түріндегі кальций және магний тұздарынан жарым-жартылай немесе толық тазарту. Суды жұмсарту әдістері: физикалық, химиялық және физика-химиялық әдістерге жіктелінеді.

Физикалық әдіс – суды термиялық өңдеуге негізделген, яғни қайнау, дистилляциялау және қатыру.

Суды қайнатқанда бикарбонаттар ыдырап, карбонатқа ауысып, тұнбаға түседі:

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + H₂O + CO₂

Химиялық әдістер – суды химиялық қосылыстардың ертінділерімен өңдеуге негізделген.

Өндірісте, көбінесе, әк-сода және фосфат әдістерін қолданады. Әк-сода әдістері бойынша суды алғашында әксуымен, сонан соң сода ерітіндісімен өңдейді. Химиялық процестердің нәтижесінде кальций тұздары ерімейтін кальций карбонаттарына, магний тұздары магний гидроксидіне және карбонатына айналады:

Mg(HCO₃)₂ + 2Ca(OH)₂ = Mg(OH)₂ + 2H₂O + CaCO₃

CaCl₂ + Na₂CO₃ = 2NaCl + CaCO₃

MgSO₄ + Na₂CO₃ = Na₂SO₄ + MgCO₃

 

Әк-сода әдісі көп қолданылатын және ең арзан әдіс, бірақ жұмсарту дәрежесі төмен (шамамен 0,3 мг-экв·л^-1 шамасында).

Фосфат әдісі – кермек суды натрий фосфатымен өңдеуге негізделген:

 

3Ca(HCO₃)₂ + 2Na₃PO₄ = 6NaHCO₃ + Ca₃(PO₄)₂

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ = 6NaCl + Ca₃(PO₄)₂

 

Кальций және магний фосфаттарының ерігіштіктері өте төмен болғандықтан, су құрамында олардың қалдығы өте аз (шамамен 0-0,3 мг-экв/л).

Бұл әдіс қымбаттау, сондықтан комбинациялау схемасы бойынша қолданылады – негізгі тұз массаларын әк-сода әдісімен тұндырып, соңында әрі қарай фосфат әдісімен жұмсартады.

Су қағының түрлері, оны болдырмау және одан тазарту әдістері.

Су қағы – кермекті суды қайнатқанда ыдыс қабырғаларына байланып тұрып қалған тұздар.

Су қағының өндіріске тигізетін зияны өте көп. Мысалы, аппарат қабырғаларының жылу өткізгіштігі төмендейді. Су қозғалысының қалыптасқан ағу бағыты өзгереді, қазандар және түтіктер қатты қыздырылғандықтан жарылып кетеді, яғни қауіпті апатқа ұшырауға себеп болады.

Су қағының химиялық құрамына байланысты түрлері.

1. Карбонатты су қағы – негізінен, 50% CaCO₃, MgCO₃-тен құралған аморфты немесе ұсақ кристалды тығыз күйінде байланысқан тұздар.

2. Гипсті су қағы – негізінен, 50%-дан аса CaSO₄-тен құралған қатты тығыз ұсақ кристаллды масса.

3. Силикатты су қағы – құрамында 20-20% SiO₂ болатын қатты түрдегі, көпшілігі аморфты масса.

4. Алюмосиликатты су қағы – негізінен, SiO₂ және Al₂O₃ оксидтерінен құралып байланысқан қатты қоспа, мұндай су жоғары қысымдағы қазандарда байланысады.

5. Аралас су қағы - құрамында кальций және магний карбонаттары, кальций сульфаты және силикаттары бар күрделі қоспалардан құралған қатты масса.

Су қағының түзілуіне негізгі себептер:

1. Аса қаныққан ерітінділерден ерігіштігі аз тұздарының суды қыздырғанда тұнбаға тұнуы;

2. Ерігіштік температура коэффициенті теріс тұздар қыздырғанда тұнбаға тұнады. Мысалы, СаSO₄, СаSіО₃ және МgSО_3, МgSіО₃;

3. Ерігіштік температура коэффициенті оң тұздар: кальций және магний хлоридтері және нитраттар ерітінді салқындағанда тұнбаға тұнады;

4. Кальций және магний бикарбонаттрының ерітінділерін қыздырғанда тұздар ыдырап, карбонаттарға айналып, ерігіштігі төмен болғандықтан тұнбаға тұнады;

5. Тұздар арасында жүретін алмасу реакциясы. Мысалы,

СаSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + Na₂SO₄

Су қағының түзілу жылдамдығы және оның құрылысы кристалдардың өсу заңдылығына сәйкес. Мысалы, әсер ететін факторлар: ерітінді концентрациясы, температура, араластыру жағдайы және коллоидтардың болуы.

Су қағының түзілуіне қарсы шаралар.

1. Суды жұмсарту; 2. Суды коррекциялау (түзету) - суға сода, фосфор қышқылын, натрий фосфатын және т.б. реагенттер қосып, тұнатын тұнба ыдыстан оңай бөлінетіндей жағдай орнату; 3. «Қайнатпауыштарды» қолдану -«қайнатпауыштар» ретінде көбінесе натрий сілтісі, сода, фосфор қышқылының натрий тұздары, хром қышқылының натрий тұзы және т.б. қолданылады.

Соңғы кездері көбінесе «қайнатпауыш» ретінде натрий гексафосфатын қолданады. 4. Электрхимиялық әдіс - ыдыс қабырғасын тұрақты электр тоғының теріс полюсімен жалғастырып, катодқа айналдырғанда, қабырғада көпіршік түрінде сутек бөлініп, ол су қағының байланысуына кедергі жасайды.

Су қағын тазарту әдістері.

1. Карбонат су қағын тұз қышқылы, хром қышқылымен, гипс (сульфат) және силикат су қақтарын сода, фосфор қышқыл натрий тұзын қосып қайнату арқылы су қағын жояды немесе су қағы жібіп жеңіл бөлінетін байланысқа ауысады. Пассиваторлар (енжарлаушылар) қосылған қышқылдармен ыдысты жуады.

2. Механикалық әдістер: әртүрлі аспаптармен қыру және жаншылау (тоқпақтау).

 

Негізгі әдебиет: 1 - [38-53]; 2 - [102-113]; 4 –[71-80].

Қосымша әдебиет: 7– [28-32]; 8 –[320-336].

 

Бақылау сұрақтары:

1.Судың химиялық өндірісте алатын орны қандай?

2.Судың кермектілікке байланысты қалай жіктеледі?

3.Суды мөлдірлендіру дегеніміз не?

4.Суды тазартудың әдістері.

5.Су қағының өндіріске тигізетін зияндары қандай?

 

 

8 ДӘРІС. Химия өндірісіндегі энергетика. Химия өндірісіндегі энергияның түрлері. Энергия көзі. Энергияны ұтымды пайдалану

Химия өндірісіндегі энергетика. Химия өндірісіндегі энергияның түрлері

Химия өндірістерінің қандай түрі болмасын технологиялық процестерде энергияны өте көп мөлшерде қажет етеді. Химиялық процестер энергияның өзгеруімен жүреді. Кейбірінде энергия бөлінсе, кейде реакция нәтижесінде энергия сіңіріледі, осы себептен технологиялық процестерді ұйымдастырғанда энергияны пайдалану жолын анықтау қажет. Көптеген энергия қосымша процестерге, мысалы материалдарды тасуға, оларды ұстауға немесе газдарды қысуға және т.б. жұмсалынады.

Химия өндірісінде әртүрлі энергия: электр, жылу, ядро, химиялық және жарық энергиясы қолданылады.

Қазіргі заманда өндірістерде қолданылатын энергияның ең негізгі түрі- электр энергиясы, электр энергиясын қашықтыққа беру жеңіл және жылу, механикалық және химиялық процестерде қолданылады. Мысалы, әртүрлі физикалық операцияларды жүргізуге, электрқозғалғыштарды қозғалтуға, шикізатты ұстауға, араластыруға және т.б. Электр энергиясы электрхимиялық және электрмагниттік процестерде өте коп мөлшерде жұмсалынады. Мысалы, 1т күкірт қышқылын өндіруге 100 квт∙с∙т^-1, 1т алюминий өндіруге 18000квт∙с∙т^-1 электр энергиясы жұмсалынады.

Электр энергиясы гидроэлектр станцияларында, жылу және атом электр станцияларында өндіріледі. Соңғы кезде бірден жылу энергиясын электрэнергиясына айналдыру әдісі меңгерілуде.

Жылу энергиясы - химиялық өндірістерінде:

а) әртүрлі физикалық-балқу, құрғату, буландыру, айдау және басқа процестерге жұмсалады;

б) химиялық реакцияларды жүргізу үшін реагенттерді қыздыруға жұмсалады.

Жылу энергиясының негізгі көзі - әртүрлі отындарды жаққанда түзілетін газдар жылуы, мысалы пеш түтіндері, экзотермиялық реакциялар, түсті металлургия пештерінің газдары және т.б. Аталған газдарды бірден жылу тасығыш есебінде немесе су буын алуға, өте ыстық су алуға және басқа да жылу тасығыштар ретінде қолданылады.

Жылу энергиясын кейбір жағдайда электр энергиясынан немесе механикалық энергиядан да алуға болады.

Атом энергиясы - атом ядролары өзгеріске түскенде немесе сутек ядросын синтездегенде және т.б. күрделі процестер нәтижесінде бөлінеді. Негізінде атом энергиясы электр станцияларында электр энергиясын өндіруге қолданады.

Химиялық энергия - әртүрлі экзотермиялық реакциялар жүргізгенде жылу түрінде бөлінеді. Химиялық энергияны су буын алуға немесе электр энергиясына айналдыруға болады. Химия энергиясы гальваникалық элементтерде және аккумуляторларда тікелей электр энергиясына айналады. Химия энергиясының болашақта маңызы ерекше - пайдалы әсер коэффициенті жоғары (65-70%).

Жарық энергиясы - өте көп мөлшерде химиялық өндірістерде әртүрлі фотохимиялық реакцияларды жүргізгенде қолданылады.

Хлорлы сутекті синтездеуге, органикалық қосылыстарды галогендеу және тағы басқа процестерде қолданылады. Мысалы, қараңғыда этилбензол броммен әрекеттеспейді, күн сәулесінде C₆H₅C₂H₄Br өте жылдам түзіледі. Жарықта немесе сынап шамының жарығында толуол хлормен реакцияласып, хлорлы бензил түзеді (C₆H₅CH₂Cl), қараңғыда хлор толуол (C₆H₄ClCH₃) түзіледі, фотоэлементтерде сәуле энергиясы электр энергиясына айналады. Қазіргі уақытта фотоэлементтердің қолдануы кең өріс алды: автоматтық бақылау, сигнал беру және технологиялық процестерді реттеу және т.б.

Энергия көзі. Әртүрлі өндірістер саласының ішінде химия өндірістері-энергияны өте көп мөлшерде қолданатын өндірістердің бірі. Жалпы электр энергиясының 12%-ы химия өндірістерінде жұмсалынады.

Химия өндірістерін энергиямен қамтамасыз ету үшін әртүрлі энергетика қондырғыларын қолданады: мысалы, жылу энергиясын жылу электрорталық (ЖЭО) немесе қазан қондырғыдан ыстық су және су буы түрінде алуға болады. Электр энергиясын - конденсациялау жылу электростанциясынан (КЭО), су электростанциясынан (СЭС), жылу электрорталық және атом электростанциясынан (АЭС) алуға болады.

Химия өндіріс орындарында жылу энергиясын қолдану басқа энергия түрлерімен салыстырғанда басым. Химия өндірістерінде қолданылатын жалпы энергия қорының 90%-ы әр түрлі (көмір, табиғи газ, мазут, торф, жанғыш тақтатас) отынды жағу нәтижесінде алынады, 10%-ы гидроэнергия үлесіне келеді. Химия өндірістерінде арзан құнды энергия көзін қолдану қажет, оны іздестіріп табу - алда тұрған міндеттердің бірі.

Химия өндірістерінде табиғи газдардың алатын орны ерекше, оған себеп: газ - тек қана отын емес, ол көптеген өнім өндіретін өндірістердің шикізаты. Табиғи газды орынды түрде қолдану қажет.

Электр энергиясын өндіретін өндірістердің экономикалық көрсеткіштері электрстанцияларының түріне (жылу, гидравликалық, атомдық), олардың қуатына және орналасқан аймағына тәуелді болады. Жылу электростанцияларында электр және жылу энергиясының өзіндік құнының 60-70%-ы жұмсалған отын үлесіне келеді. Қатты отыннан өндірілген электр энергиясының өзіндік құны газдан өндірілген электр энергиясының өзіндік құнынан өте жоғары. Ангара-Енисей каскадындағы (сарқырама) гидроэлектростанцияға күрделі қаржы жұмсау және өзіндік құн Волга және Днепр гидроэлектростанцияларынан 2-3 есе аз.

Дүние жүзілік уран және торий энергия қоры көмір, мұнай және табиғи газ энергия қорының бірнеше рет басым болғандықтан, атом энергиясын өндірісте қолданудың маңызы ерекше орында.

Химия өндірістерінде химиялық энергияның көзін (реакция жылуы) қолдануды жолға қою қажет. Соңғы жылдары энерготехникалық химия өндірістері химия өнімдерімен қатар бір мезгілде тұтынушыларға энергия өнімінде энергетикалық бу немесе электр түрінде беретін болды. Мысалы,1т күкірт қышқылын өндіргенде күкірттен 5 МДж жылу бөлінеді, 1т күкірт қышқылын өндіруге 100 кв∙С немесе 0,36 МДж жылу жұмсалынады, яғни барлық жоғары химиялық процестер нәтижесінде бөлінетін жылудың 7%-зы.

Болашақта күн сәулесін, жел энергиясын, теңіз суының көтерілуі және қайту энергиясын, жер қойнауының жылу энергиясын қолдану энергетика көзін және қорын толықтандырады.

Энергия көздері энергетикалық бағалылығы бойынша ерекшеленеді. Энергетикалық бағалылығы - 1 кг немесе 1 м³ отынды жаққанда алынатын энергия мөлшері. Кейбір отын түрлерінің энергетикалық бағалылығы (кВт∙сағ/кг): тас көмір -8; кокс-7,2; торф-4,0; табиғи газ -10,6; кокс газы-4,8. Сонымен бірге су энергиясы (гидроэнергия), биомасса (ағаш және басқа өсімдіктекті шикізат), атом энергиясы және аздаған мөлшерде жел энергиясы қолданылады.

Барлық энергетикалық ресурстар біріншілік, екіншілік, сарқылатын, сарқылмайтын, отындық, отындық емес деп бөлінеді.

Екіншілік энергетикалық ресурстар энергия түрі бойынша үш топқа бөлінеді: жанатын (отындық), жылулық, артық қысымды.

Жанатын екіншілік энергетикалық ресурстар - көміртекті шикізатты химиялық және термохимиялық өңдеудегі технологиялық процестердің қалдықтарының, балқытатын пештердің (домналық, шахталық, конверторлық және т.б.) қосымша ыстық газдардың, орман және ағаш өңдейтін өнеркәсіптегі одан әрі технологиялық өңдеуге қолданылмайтын ағаш қалдықтарының, буландырылған ыстық щелоктың, целлюлоза-қағаз өнеркәсібінің ағаш қалдықтарының және т.б. химиялық энергиясы.

Жылулық екіншілік энергетикалық ресурстар - технологиялық агрегаттардан шығарылытын газдардың, негізгі өндірістің басты, қосымша, аралық өнімдердің және қалдықтардың, технологиялық және күштік қондырғыларда жұмыс істеген ыстық су мен будың физикалық жылуы.

Артық қысымды екіншілік энергетикалық ресурстар - технологиялық агрегаттардан артық қысыммен шығатын газдармен сұйықтардың потенциалды энергиясы.

Жұмысшы дененің түрлері мен параметрлеріне байланысты екіншілік энергетикалық ресурстардың пайдаланылуы төрт негізгі бағытта жүреді: отындық (жанатын компоненттерді тікелей отын ретінде қолдану), жылулық (утилизациялық, абсорбционды салқындатқыш қондырғыларда екіншілік энергетикалық ресурстар есебінен бөлінетін жылумен суықты тікелей жылу ретінде қолдану), күштік ( утилизациондық қондырғыда екіншілік энергетикалық ресурстар есебінен бөлінетін механикалық немесе электр энергиясын пайдалану), комбинирленген ( екіншілік энергетикалық ресурстар есебінен бір мезетте бөлінетін электр немесе механикалық энергияның жылуын пайдалану).

Энергияны ұтымды (рационалды) пайдалану. Химия өндірістерінде энергия өте көп қолданылатындықтан өндірістің техникалық-экономикалық көрсеткіштеріне тигізетін әсері ерекше зор. Энергияны тиімді пайдалану критериясы (көрсеткіші) пайдалану коэффициентімен мына теңдеумен анықталады:

η = W_т / W_пр ∙ 100%,

 

мұндағы, W_T және W_пр – бірлік өнім өндіруге теория бойынша жұмсалынатын, өнім өндіргенде жұмсалынған энергия мөлшерлері.

Көпшілік өндірістерде энергия өнімсіз жұмсалынады, осы себептен пайдалану коэффициенті өте төмен болады. Пайдалану коэффициентін көтеру жолдарын іздестіру қажет.

Химия өндірісінде жұмсалатын энергияның ең көп жұмсалатыны - жылу энергиясы. Жылуды химиялық - технологиялық процестерде пайдалану дәрежесі әсер етуші пайдалы жылу коэффициенті ɳ_ж және мына теңдеумен анықталады:

η = Q_т / Q_пр ∙ 100%,

 

мұндағы, Q_m және Q_пр – тиісті химиялық реакция жүруге теория бойынша қажет және іс жүзінде (практикада) жұмсалынған жылу мөлшерлері.

Энергияны пайдалану коэффициентін энергетика қорларының қалдықтарын пайдаға асыру арқылы да көбейтуге болады.

Энергетикалық қалдықтар химия және басқа өнеркәсіп орындарында электр және жылу энергиясын алуға жұмсалады. Пайдаланылған буды және ыстық суды, әдетте, жылу тасымалдағыш ретінде немесе ыстық сумен қамтамасыз ету үшін қолданады.

Химия өндірістерінде реактордан (аппараттан) шыққан өнімнің жылуын сол реакторға келіп түсетін шикізатты алдын ала қыздыру регенератор, рекуператор, жылу алмастырғыш деп аталатын аппараттарда жүзеге асырады.

Реагенттер жылу алмастырғышта реактордан шыққан ыстық өнімдерінің жылуымен қызып реакторға жіберіледі. Бұл схемада ыстық және салқын заттардың жылу алмасуы жылу алмастырғыштығы құбыр арқылы іске асады, мұндай аппарат турлерін рекуператорлар деп атайды.

Регенераторлар қосымша газдардың жылуын пайдалануға (утилизациялауға) қолданылады, олар оқтын-оқтын қатынасушы торлап орналасқан кірпішпен толтырылған камералар. Қыздыру процесі үздіксіз болу үшін аз дегенде екі генетарордың болуы қажет.

Ыстық газ алдымен А-генераторының қондырмасын қыздырып, өзі салқындайды. Суық газ Б-генераторынан өтіп ыстық қондырмамыен жанасу нәтижесінде қызады. Қызған газ қайтадан А-генераторының қондырмасын қыздырады. Реакцияның газ күйіндегі өнімдерінің жылуын және өндірістен сыртқа шығатын газдар жылуын утильдеу қазандарында су буын алуға қолданылады. Сыртқа шығатын өнімдердің жылуын химия зауыттарында құрғату процестерінде, буландыру, айыру және тағы басқа процестерде қолданылады.

 

Негізгі әдебиет: 1 - [8-54]; 2-[106-123]; 3 –[105-121]; 4 –[60-71].

Қосымша әдебиет: 8 – [19-127].

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық өндірісте қолданылатын энергияның түрлері.

2.Химиялық өндірістерді энергиямен қамтамасыз ететін энергетикалық қондырғылар.

3. Энергияны ұтымды пайдаланудың көрсеткіштері.

4. Энергетикалық бағалылығы деген не?

 

9 ДӘРІС. Химиялық-технологиялық процестерінде қолданылатын физика-химиялық заңдылықтар. Фазалар ережесі. Агрегаттық күй диаграммасы

Технологиялық процестер бірнеше физикалық және химиялық құбылыстар тізбегінен құралады. Химиялық-технологиялық процесі үш сатыдан сатыдан тізбектелінеді:

1- шикізатты химиялық өзгеріске дайындау;

2- химиялық өзгерістің өзін ажыратып алу;

3- мақсат өнімін ажыратып алу.

Химиялық өзгерістің өзі бірнеше өзара байланысты сатыдан құралады: реагенттерді реакция аймағына жеткізу, химиялық реакция, өндірілген өнімді реакция аймағынан шығару.

Реагенттерді реакция аймағына жеткізу химиялық өзгеріске ұшырамайтын молекулалардың диффузиялануы немесе конвекциялануы арқылы орындалады.

Химиялық реакция технологиялық процестің негізі болғандықтан, процесс нәтижесінде мақсаттық өнім және қосымша өнім немесе өндіріс қалдығы өндіріледі.

Реакция аймағынан өнімдерді бөліп алу диффузиялану немесе конвекциялану арқылы орындалады. Технологиялық процестің қарқындылығына аталған сатылар әсер етеді. Элементарлық процесс сатыларының жылдамдықтары әртүрлі болғандықтан, процестің қорытынды жылдамдығы ең баяу жүретін сатының жылдамдығымен лимиттелінеді (шектеледі).

Егер технологиялық процесс жылдамдығы реакция жылдамдығымен лимиттелінсе – процесс кинетика аймағында жүреді. Кинетика аймағында жүретін технологиялық процестердің жылдамдығы кинетика теңдеулерімен, кинетика заңдарымен анықталады.

Химиялық кинетика аймағында жүретін технологиялық процестердің жылдамдығын арттыру үшін химиялық реакция жылдамдығына әсерін тигізетін факторларды өзгерту керек. Олар: бастапқы реагенттердің концентрациясын көбейту, температураны, қысымды жоғарылату, катализатор қолдану және т.б.

Егер технологиялық процестің жалпы жылдамдығы реакциялаушы реагенттерді реакция аймағында жеткізу жылдамдығымен немесе өнген өнімдерді реакция аймағынан шығару жылдамдығымен лимиттелінсе – процесс диффузиялық аймақта жүреді. Технологиялық процесс жылдамдығын арттыру үшін диффузия жылдамдығын жылдамдату керек – араластыруды үдету, фазаны диспергирлеу, температураны және концентрацияны жоғарылату, жүйені гомогендеу, яғни көп фазалы жүйені бір фазалы жүйеге айналдыру және т.б.

Егер технологиялық процестің сатыларының жылдамдықтары шамалас болса, процесс ауыспалы аймақта жүреді. Процесс жылдамдығын арттыру үшін диффузияға және химиялық реакцияның жылдамдығына әсер ететін факторларды өзгерту керек, мысалы, реагенттердің концентрациясын және температураларын жоғарылату.

Химиялық технологияның негізгі сүйенетін заңдарын орынды қолдану арқылы технологиялық процестерді тиімді жағдайда жүргізіп, өнімнің шығымын максималды мөлшерге жеткізуге, өнімнің сапасын жақсартуға болады.

Фазалар ережесі. Фаза – көп бөлімді, әртекті (гетерогенді) жүйенің бөлімдерінен жіктелінген жеке бөлім.

Қайтымды гетерогенді процестер жүргенде фаза саны өзгермейтін жағдайға қажетті факторлар саны еркіндік дәрежесі деп аталып, ол фазалар ережесімен анықталады.

Фазалар ережесі бойынша еркіндік дәрежесі (П) сырттан тепе-теңдікті термодинамикалық жүйеге әсер ететін факторлар: температурада және қысым болса, компоненттер санына (К) екі қосып фазалардың санын (Ф) алғанға тең, яғни:

П = К + 2 - Ф

мұнда, П – еркіндік дәреже саны, К – тәуелсіз компоненттер саны, Ф – фазалар саны.

Мысалы, әк тастарын өртегенде:

Са₂СО₃ ↔ СаО + СО₂ - Q

Ф = 3 (екі қатты - СаСО₃ және СаО және бір фаза – газ фазалы СО₂)

К=2; П=2+2-3=1, ол температура, тек қана температураны өзгерткенде үш фаза бірдей сақталады.

Агрегаттық күй диаграммасы. Агрегаттық күй диаграммасы – жүйенің агрегаттық күйінің жүйе құрамы мен оның кейбір физикалық қасиеттерінің (қайнау, балқу температурасы) тәуелділігін көрсетеді. Агрегаттық күй диаграммасынан компоненттер арасында химиялық реакцияның болу-болмауын, кристалдану процестердің басталуы мен аяқталуын, өнімдердің қайнау температурасын, қосылыстың ыдырауын, қатты ерітінділердің түзілуін, фазалар құрамын анықтауға болады және т.б. көптеген талдау жүргізіп, тәжірибе арқылы анықтауға болмайтын қорытындылар шығаруға мүмкіншілік бар.

Негізгі әдебиет: 1 - [53-60]; 4–[68-101].

Қосымша әдебиет: 7 – [10-11]; 8–[320-336].

 

Бақылау сұрақтары.

1.Химиялық-технологиялық процестің негізгі үш сатысы.

2.Химиялық-технологиялық процестердегі диффузиялық аймақ, кинетикалық аймақ, ауыспалы аймақ.

3.Фаза. Фазалар ережесі.

4.Агрегаттық күй диаграммасы.

 

10 ДӘРІС. Химиялық-технологиялық процестердің термодинамикасы

Технологиялық процестерді жобалағанда химиялық реакциялардың термодинамикалық есептеулері өте маңызды. Олар берілген химиялық өзгерістердің жүру мүмкіндігін, процесті жүргізудің жағдайын алдын ала таңдауға, өнімнің тепе-теңдік құрамын анықтауға, бастапқы заттардың өзгеру дәрежесінің және өнім шығымдарын теориялық есептеуде, энергетикалық балансты құруға және энергетикалық шығымды анықтауға қажетті энергетикалық эффектілерді (реакция жылуы, агрегаттық күйдің өзгеру жылуы және т.б.) есептеуге мүмкіндік береді.

Химиялық термодинамика – химиялық реакциялар кезінде байқалатын энергияның бір түрден басқа түрге айналуын, реакциялардың бағытын және реакциялардың осы жағдайда өздігінен жүру шегін, сонымен қатар химиялық тепе-теңдіктің болу жағдайларын анықтайтын ғылым.

Әрбір термодинамикалық жүйенің энергия қоры болады. Дененің энергиясы оның ішкі күйіне тәуелді болса, онда ол ішкі энергия (U) деп аталады. Ішкі энергияның абсолюттік мәнін білу мүмкін емес, сондықтан оның өзгерісін алады (∆U).

∆U = U₂ – U₁ (9.1)

мұндағы, U₁ – жүйенің бастапқы күйінің ішкі энергиясы;

U₂ – жүйенің соңғы күйінің ішкі энергиясы.

Мәні жағынан ішкі энергия - барлық бөлшектер қозғалысының кинетикалық энергиясы мен потенциалдық энергиясының қосындысынан тұратын толық энергия:

U = E_к + Е_п

Термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнегі:

Q = ∆U + A (9.2)

Бұл теңдеудегі (Q) – жылу. Егер жүйе жылуды сіңірсе - оң болып, ал бөлінсе - теріс болып саналады. Егер жүйеде жұмыс жасалынса (A) шамасы - оң, ал жұмыс жүйеге жұмсалынса - теріс болып саналады. ∆U шамасы жүйеде ішкі энергия артқанда - оң, ал кемігенде - теріс болып есептелінеді.

Жүйе күйенің шексіз аз өзгерістерімен байланысты үрдістер үшін термодинамиканың бірінші заңының математикалық өрнегі:

δQ = dU + δA (9.3)

мұндағы, Q- жылу, яғни, молекуланың бейберекет қозғалысы кезіндегі энергия берілуінің тәсілі. А – жұмыс, жүйенің бағытталған қозғалысы кезіндегі энергияның берілу тәсілі. U – ішкі энергия, яғни, изохора үрдісіндегі энергияның толық қоры.

Ал, изобаралық үрдісте энергияның толық қоры Н – энтальпиямен сипаталады.

Ішкі энергия мен энтальпия күй функциялары, яғни, жүйенің қасиеттері болады және олардың арасындағы қатынас:

Н = U + рV немесе

(9.4)

∆Н = ∆U + р∆V

Жылу мен жұмыс күй функциялары емес, олар жүйені процесс кезінде сипаттайды, олар энергия берілу түрлері қызметін атқарады.

Жоғарыдағы теңдеулер кез келген агрегаттық күйдегі термодинамикалық жүйеде орындалады. Газ тәрізді заттар үшін (9.4) теңдеуін былай жазуға болады:

∆Н = ∆U + ∆νRT (9.5)

мұндағы, ∆ν –химиялық реакция жүруінің нәтижесінде газ тәрізді заттардың моль сандарының өзгерісі.

Егер реакция конденсирленген фазаларда жүретін болса, яғни реагенттер сұйық немесе қатты заттар өнімдері болса, онда ∆U мен ∆H айырмасын ескермеуге болады, себебі реакция кезінде сұйық және қатты фазалардан тұратын жүйелерде көлем өзгерісі іс жүзінде болмайды.

Химиялық реакциялар кезінде байқалатын жылу құбылыстарын зерттеудің теориялық та, практикалық та маңызы бар.

Г.И. Гесс заңы.

Жылу эффектісі және әрекеттесуші заттардың агрегаттық күйі көрсетілген химиялық реакция теңдеулерін термохимиялық теңдеулер деп атайды.

 

СН_4(г)+2О_2(г)=СО_2(г)+2Н₂О_(ж)+802кДж

 

Әртүрлі реакциялардың жылу эффектісін салыстыру үшін стандартты жағдайда өлшейді: 298К немесе 25ºС және де қысымы 101,3кПа немесе1атм. Осы жағдайдағы мәнін стандартты жылу эффектісі деп DН⁰_f,298 белгілейді, өл-шем бірлігі: кДж, ккал.

Іс жүзінде жылу эффектілерін калориметрмен анықтайды, ал тәжірибемен анықтау мүмкін болмаған жағдайда термохимияның заңдарына негізделген термохимиялық есептеулер қолданылады.

Бұл заңның бірін энергияның сақталу заңының көрінісі ретінде Петербург химигі Г.И.Гесс 1840 жылы тұжырымдаған: реакцияның жылу эффектісі оның жүрген жолына тәуелді емес, тек қана алынған зат пен реакция өнімінің табиғатымен және күйімен анықталынады.

Химиялық реакцияның жылу эффектісі деп реакция теңдеуіндегі формулалар алдына қойылатын стехиометрлік коэфициенттерді ескере отырып, түзілген өнімдердің жылуларының қосындысымен бастапқы заттардың түзілу жылуларының қосындысының айырымына тең жылуды айтамыз.

∆_fН^º₂₉₈ = ∑ν_өн.∆_ƒН_өн.298 ­ ∑ν_бас.∆_ƒН_баст.298 (9.6)

мұндағы, ν_өн. және ν_бас. - өнімге және бастапқы заттарға сәйкес стехиометрлік коэфициенттер, ƒ – индексі ағылшынша «formation» - түзілу.

Процестердің бағыты. Изобаралық потенциал. Гиббс энергиясы

Термодинамиканың екінші заңы бойынша ішкі энергия және энтальпия:

U = A + TS (9.7)

H = G + TS (9.8)

Гиббс (G) және Гельмгольц (А) энергиялары жүйенің термодинамикалық күй функциялары болып табылады – олар жүйенің сыртқы ортаға беретін энергия бөлігімен сипатталады. Сондықтан да оларды «еркін» энергиялар деп атайды.

Жүйенің ішкі энергиясының қалған бөлігі жұмысқа ауыса алмайды, жүйеде қалып қояды және сол себептен «байланысқан» энергия деп аталады. Байланысқан энергия жүйенің энтропиясымен анықталады және ол абсолюттік температураны энтропия өзгерісіне көбейткенге тең, яғни TdS немесе TΔS:

dG ≤ dH − TdS; ΔG ≤ ΔH − TΔS

(9.9)

dA ≤ dH − TdS; ΔA ≤ ΔH − TΔS

Бұл теңдеулер тұрақты температура және тұрақты көлемде немесе сәйкес қысымда қайтымды (=) және қайтымсыз (<) үрдістер үшін жазылған. Термодинамикалық функция өзгерістерін (ΔG, ΔА) кез келген реакция үшін жылу эффектілері сияқты Гесс заңы бойынша есептейді.

Стандарттық жағдайларда (25°С және 101325 Н/м²) термодинамикалық функцияның шамалары анықтама кітабында беріледі.

ΔGº_реак= SDG^º _өнім - SDG^º_{баст.зат.} (9.10)

DG⁰₂₉₈=кДж/моль, ккал/моль.

Жай заттың ең тұрақты модификациясының түзілуінің DG⁰₂₉₈ –мәні нөлге тең деп алынады.

Термодинамиканың екінші заңының математикалық өрнегі былай жазылады:

dS ≥ δQ/T; ΔS ≥ Q/T (9.11)

Мұндағы > белгісі қайтымсыз, ал = белгісі қайтымды үрдістер үшін. Энтропия – термодинамикалық күй функциясы, ол экстенсивтік қасиет көрсетеді, яғни жүйенің массасына тәуелді және өлшем бірлігі Дж/моль∙К.

Жүйе көптеген бөлшектер санынан тұрады – сондықтан әрбір макрокүйлерге мыңдаған микрокүйлердің саны сәйкес келеді. Термодинамикалық ықтималдық (W) мен жүйенің ретсіздікке ұмтылуын сипаттайтын термодинамикалық күй функциясы энтропия (S) арасындағы байланыс Больцман формуласымен өрнектеледі:

S = klnW. (9.12)

мұндағы, k − Больцман константасы, 1,38 · 10 ²³ Дж/к.

Ішкі энергия мен энтальпиядан өзгешелігі энтропияның абсолюттік мәні анықталған болу мүмкіндігі. Энтропия мәні заттардың табиғатына (молекула күрделенген сайын оның энтропиясының жоғарылауы, мысалы, S⁰_CO =197Дж /моль·К, ал S⁰_CO2 = 214 Дж/моль·К) және агрегаттық күйіне (ең үлкен энтропия мәні газ тәріздес күйдегі, кішілері сұйық және қатты заттарда, мысалы, S⁰_H2O(с) = 70 Дж/моль·К, ал S⁰ _H2O(г) = 189 Дж/моль·К).

Стандарттық күйдегі заттар үшін Т = 298,15 К және 1,013 ·10⁵ Па (1 атм.) қысымда стандарттық энтропия анықталады, ол S⁰ деп белгіленеді.

Химиялық реакция үшін энтропия өзгерісі ∆S_реак. мына теңдеумен есептеледі:

∆S_реак. = ∑(ν_i Ѕ°)_өнім - ∑(ν_i Ѕ°)_баст. (9.13)

мұндағы, ∑(ν_i Ѕ°)_өнім, ∑(ν_i Ѕ°)_баст өнімдер мен бастапқы заттардың абсолюттік энтропияларының қосындысы.

Термодинамика заңы бойынша: жай заттың түзілу энтальпиясынан өзгешілігі жай затттың энтропиясы нольге тең болмайды.

 

Негізгі әдебиет: [1]- 60 -63; [2] – 236-248; [3] – 115-141,

Қосымша әдебиет: [7] – 89-90; [8] – 410-423.

 

Бақылау сұрақтары:

1.Термодинамиканың І заңын жазыңыз.

2.Термодинамиканың ІІ заңының мәні неде?

3. Жүйенің күй функциялары деген не?

4. Энтальпия, энтропияға түсініктеме беріңіз.

5. Реакцияның өздігінен жүру шарты?

11 ДӘРІС. Тепе-теңдіктегі технологиялық процестер. Химиялық реакцияның жылдамдығы

Химиялық технологиялық процестерді жүргізгенде химиялық реакциялардың толық аяқталғанын немесе тепе-теңдікте жүретін реакцияларға тиімді жағдайларды орнатуды білу керек.

Химиялық өзгерістердің жылдамдығы мен механизмін химиялық кинетика зерттейді.

Кинетикалық теорияның міндеттері – химиялық реакция жылдамдығының әртүрлі факторларға: әрекеттесуші заттардың табиғаты мен концентрациясына, температураға, катализаторға және еріткіштерге т.б. тәуелділігін табу.

Химиялық процестердің заңдылығын білу оларды дұрыс басқаруға мүмкіндік береді, яғни қажетті комплексті қасиеті бар өнім алу, осындай өнім алудың жылдамдығын арттыру, сонымен қатар қажетсіз процестерді азайту.

Реакциялар гомогенді және гетерогенді болады. Гомогенді реакциялар біртекті ортада жүреді; яғни бүкіл көлемінде (мысалы, газдар арасында немесе ерітіндіде). Гетерогенді реакция фазалар шегінде жүреді: қатты мен сұйық, газ бен сұйық.

Реакция жылдамдығы, әдетте, әрекеттесуші заттардың концентрациясының уақыт аралығында өзгерісін сипаттайды. Ерітінділерде концентрация – моль/л, газдарда – парциалды қасыммен, уақыт секундпен беріледі.

Концентрация өзгерісі DС=С₂-С₁ – уақыт аралығы Dt=t₂-t₁ болса, жылдамдық былай анықталады:

(10.1)

+, - әрекеттесуші заттар концентрациясы кеміп, реакция өнімі орта болғандықтан қойылады.

Реакция жылдамдығы туралы жүйенің белгілі-бір қасиетінің өзгеру жылдамдығы бойынша бағалауға болады, мысалы түсі, электрөткізгіштігі, спектр түрі, тұнба түсі, газ бөлінуі және т.б.

Гомогенді химиялық реакциялардың жылдамдығы. Концентрация әдісі. Әсер етуші массалар заңы

Тұрақты температурада гомогенді химиялық реакция жылдамдығы стехиометриялық коэффициенттері дәрежесінде көрсетілген әрекеттесуші заттар концентрацияларының көбейтіндісіне тура пропорционал.

Мысалы: реакциялар үшін:

I) Н₂+Cl₂=2HCl, V=K·C_H2·C_Cl2

II) 2NO+O₂=2NO₂, V=K·C²_NO·C_O2

Бірінші жағдайда, әсер етуші массалар заңына сәйкес реакциялар жылдамдығы хлор мен сутегінің концентрациясына бірдей дәрежеде болады. Екінші мысалда азот (ІІ) оксиді концентрациясына көбірек (C²_NO) тәуелді болады.

К – жылдамдық константасы, берілген жағдайда заттардың жалпы концентрациясының қайсы бөлігі әрекеттесетінін көрсетеді. Бұл константа заттың табиғатына және температураға тәуелді.

Химиялық реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі

Реакция жылдамдығына температураның әсерін жуық мөлшермен Я. Вант-Гофф ережесі анықтайды:

Т емператураны әр 10⁰С-ға арттырғанда реакция жылдамдығы 2-4 есе өседі:

(3.8)

мұндағы, g-реакция жылдамдығының температуралық коэффициенті. Мәні 2-4 аралығында болады.

Активтендіру энергиясы.

Соқтығысушы бөлшектер, олардың электрондық бұлттарының арасында пайда болатын тебіліс күштерін (энергетикалық барьер) жоюға жеткілікті энергиясы болса ғана, әрекеттесуі мүмкін. Осындай реакцияға түскіш бөлшектерді активтілер деп атайды да, энергетикалық барьерді (асуды) жоюға қажетті энергияны активтендіру энергиясы дейді.

Әрекеттесу процесінде болатын (яғни, байланыстардың өзара таралуында) активті бөлшектердің шоғырын активтелген комплекс дейді.

Әрекеттесуші заттарды активті комплекс күйіне өзгертуге, ауыстыруға қажетті энергияны активтендіру энергиясы дейміз. Температура артқан сайын активті молекулалар саны тез өседі, бұл реакция жылдамдығының күрт артуына әкеледі.

Жылдамдық константасының активтендіру энергиясына тәуелділігі Аррениус теңдеуімен өрнектелінеді:

К=Z·P·e^-Eа/RT(3.9)

Z –соқтығысқан молекулалар саны әр секунд сайын;

е – натуралді логарифмнің негізі;

Р – бағытталған көбейткіш, молекуланың ыңғайлы орналасуын ескереді.

Аррениус теңдеуінен активтендіру энергиясы төмен болған сайын, реакцияның жылдамдық константасы жоғары болатыны көрініп тұр.

Реакция нәтижесінде катализатор өзгеріске ұшырамайды.

Активтендіру энергиясы катализ қатысынсыз Е_а=75,7 кДж/моль, катализ қатысында 49,0 кДж/моль және I=56,5 кДж/моль.

Химиялық тепе-теңдік.

Кейбір химиялық реакциялар бір бағытта ғана, бастапқы заттар толығымен реакция өніміне ауысқанша жүреді. Мысалы:

2КClO₃ ® 2KCl + 3O₂­

Көптеген реакциялар қайтымды. Бастапқы заттар концентрациясының азаюы реакция өнімдерінің концентрациясының өсуіне әкеледі. Реакция өнімдері өзара әрекеттесіп, бастапқы заттар түзіледі.

Қайтымды реакцияларда (=) белгісі «белгісімен ауыстырылады.

NO₂+CO ↔ NO+CO₂

 

Тура реакция жылдамдығы: V₁=K₁· C_NO2· C_CO.

Кері реакция жылдамдығы: V₂=K₂· C_NO ·C_CO2.

Химиялық тепе-теңдік орнағанда: V₁=V₂, осыдан

 

К₁· C_NO2 · C_CO = K₂· C_NO · C_CO2.

 

К₁ және К₂ белгілі бір температурада тұрақты болса, олардың қатынасы да тұрақты болады.

(4.0)

К_р – тепе-теңдік константасы - динамикалық тепе-теңдік күйінде тұрған процестер үшін әсер етуші массалар заңын көрсетеді. Тепе-теңдік константасына кіретін концентрацияларды тепе-теңдіктегі концентрация дейміз.

Химиялық тепе-теңдіктің ығысуы. Ле-Шателье принципі.

Химиялық тепе-теңдік жағдайы көптеген факторларға байланысты: температураға, қысымға, концентрацияға және т.б. Осы факторлардың біреуін өзгерткенде химиялық тепе-теңдік ығысады. Тепе-теңдікте тұрған жүйеде барлық қоспаның концентрациясын өзгертпей-ақ осы заттардың біреуінің ғана концентрациясын өзгертуге болады. Тепе-теңдік жүйе берілген жағдайда реакция өздігінен жүретін шегін көрсетеді.

DG<0, яғни, энергия шығынсыз.

Бұл тепе-теңдік жағдайды Ле-Шателье принципі түсіндіреді:

Тепе-теңдік күйде тұрған жүйенің сыртқы жағдайларының бірі өзгерсе, тепе-теңдік сол өзгеріске қарсы әсер ететін процестің бағытына қарай ығысады.

Тепе-теңдік күйдегі жүйеге сырттай әсер еткенде, жүйеде осы әсерді азай-татын процесс күшейеді.

3H₂+N₂ ↔ 2NH₃+46.2кДж

Негізгі әдебиет: [1] – 70-79; [2] – 339-352; [4] – 129-136.

Қосымша әдебиет: [7] – 16-24; [8] – 484-492.

Бақылау сұрақтары:

1. Химиялық реакциялардың жылдамдығы деп нені айтамыз және ол қан-дай факторларға тәуелді?

2. Активті энергия дегеніміз не?

3. Ле-Шателье принципін жазыңыз.

4. Тепе- теңдік константасының мәні неде?

 

12 ДӘРІС. Мұнай және мұнай өнімдері. Мұнай өнімдерін өңдеу әдістері

Мұнай және мұнай өнімдері. Мұнай және мұнай өнімдерін өңдегендегі негізгі мақсат: отын, майлағыш майлар және мұнайхимия өндірістеріне қажетті көмірсутектер шикізаттарын алу, мұнай өнімдерін өңдегенде әртүрлі әдістерді пайдаланып шикізатты шығынсыз толық іске асыру.

Мұнай және мұнай өнімдерінің қасиеттері мен құрамы. Мұнай – құрамындағы парафин (алкан), нафтен (циклан) және ароматтық көмірсутектерден құралған күрделі қоспа. Мұнай құрамындағы парафин көмірсутектері газ, сұйық және қатты (ерітінді) күйінде болады, нафтен көмірсутектері – циклогексан және циклогептан қатарлар түрінде, ароматтық көмірсутектер – бензол және оның гомологтары. Ароматтық көмірсутектер аз мөлшердегі үлесте болады. Мұнай құрамында көмірсутектерден басқа оттек, күкірт, азот қосылыстары аз мөлшерде болады. Ерекше көңіл бөлетін қоспа қосылыстары: нафтен қышқылы, фенолдар және тағы басқа күкірт қосылыстары – меркаптандар, хинолин, аминдер және т.б. қосылыстар.

Мұнай негізінде көміртек (80-85%) және сутек (10-14%) - дан құралған, оттек (0,1-1,0%) (0,1-3,0%), ванадий, никель, титан, калий, фосфор, германий және тағы басқа элементтер де мұнай құрамында болатыны анықталды.

Мұнай тығыздығы – 820-900 кг/м³, орташа мольдік масса салмағы 250-300, жылу бергіштік қабілеті – 4000-4400 кДж/кг, қайнау температурасы 100°С-тан төмен, қату температурасы -20°С-дан +20°С ға дейін.

Мұнайды жіктеу:

1) парафинді (Баку, Эмба мұнайы);

2) нафтен - парафинді (Грозный, Сурохин мұнайы);

3) нафтен - ароматтық (Майкоп мұнайы);

4) парафин – нафтен - ароматтық (Майкоптың кейбір мұнайы).

Мұнай құрамындағы күкіртке байланысты, аз күкіртті – 0,5%, күкіртті 0,51-2,0% және көп күкіртті - 2%, мұнай құрамындағы парафиндерге байланысты: аз парафинді – 1,5%-ға дейін, парафинді - 1,5-6,0% және жоғары парафинді - 6<% болып бөлінеді.

Мұнай құрамында тағы механикалық қоспалар да болады, олар: су, құм, топырақ (жерден қосылады), минерал тұздар, күл және т.б. Мұнай құрамындағы су екі түрде болады: тұндыру арқылы оңай бөлінетін және тұрақты эмульсия түрінде, арнаулы әдістермен мұнайдан бөлінетін болып, минерал тұздар мұнай құрамындағы суда еріген қалпында (MgCl₂, CaCl₂) болады.

Мұнай өңдеу арқылы өндірілетін өнімдер: сұйық және газ күйіндегі отындар, майлағыш майлар, еріткіштер, парафин, вазилин, жеке көмірсутектер және т.б.

Отындар тұтыну қажеттілігіне байланысты: бензиндер, трактор, дизель және реактивтік немесе трубореактивтік түрлерге бөлінеді.

Бензиннің сапасы детонация беріктігімен көрсетіледі, яғни октандық санмен анықталады. Октандық сан – мотор отынның детонацияға қарсы қасиетін сипаттайтын сан. Октандық санды өлшейтін бірлік есебінде әртүрлі мөлшерде араласқан изооктан (СН₃)₃С∙СН₂СН (СН₃)₂ мен гептанның (С₇Н₁₆) қоспасы алынады. Шартты түрде изооктанның октандық саны 100-ге, гептандікі 0-ге тең деп есептеледі. Егер сыналған октанның октандық саны 80-ге тең болса, оның ауамен қоспасы 80% изооктаны, 20% гептаны бар қоспа детонацияланады деген (детонация – өте тез өтетін экзотермиялық химиялық процесс, жылдамдығы дыбыс жылдамдығынан артық).

Төменгі октандық санды бензин құрамындағы нормаль құрылыстағы алкандар болады. Бензиннің октандық санын жоғарылату мақсатымен бензин құрамындағы көмірсутектерді өзгертеді немесе изооктан, триптон, кумол (изопропилбензол) және т.б. араластырады, осы сияқты антидетонаторлар (Pb(C₂H₅)₄ - тетраэтилқорғасын) қосылады. Тетраэтилқорғасынды бром этилі және монохлор нафталинмен қоспа түрінде (этил сұйығы «эс» деп аталынады) қосады. Бір кг бензинге 4 мл «эс» қосқанда бензиннің октандық саны 70-тен 80-ге дейін көтеріледі.

Трактор отыны: керосин (октандық саны 40-тан төмен болмауы тиіс);

Дизель отыны: газойль, керосин, соляр майымен керосин қоспасы;

Қазан отыны: крекинг қалдықтары.

Керосин құрамындағы парафин – нафтен көмірсутектері мол болғандықтан химиялық беріктігі және жанғанда бөлінетін жылуы жоғары; күйік аз мөлшерде пайда болады.

Майлағыш майлар – үлкен молекулалы көмірсутектерінен (парафиндер, нафтендер, ароматтылар) және аз мөлшерде шайыр мен асфальт (құрылыс материалы. Табиғи асфальт мұнайдағы ұшқыш бөлімдері кеткеннен қалған, жасандысы – битум мен қатты материалдардың қоспасы) тәріздес заттардан құралған қоспа.

Мұнайды және мұнай өнімдерін өңдеу әдістері. Мұнай құрамында әртүрлі механикалық қоспалар болатындықтан өңдеу алдында мұнайды сол қоспалардан тазартады.

Тереңнен жер бетіне шыққан мұнай құрамынан «жолай» газын бөліп алып, газ құрамындағы бензин газын соляр майымен адсорбциялау немесе активтелінген көмірге адсорбциялау әдістерімен бөліп алады. Минерал тұздарды жылы сумен шайқап бөледі. Суды және механикалық қоспаларды тұндыру әдісімен бөледі. Эмульсия күйіндегі суды дэмульгаторды (нафтен қышқылының тұздарын қолданады) қосып немесе электрсусыздандыру (30-40 мың В кернеулі айнымалы ток көзіне жалғасқан электродтардың арасынан эмульсия күйіндегі жылы су өткенде эмульсия бұзылады, су тамшылары іріктелініп тұндырғанда мұнайдан жеке бөлінеді) әдістерімен мұнайдан бөледі.

Мұнайды механикалық қоспалардан тазартып, келесі физикалық әдіспен құрамындағы көмірсутектерінің физикалық қасиеттерінің әртүрлі болуына байланысты (қайнау температурасы, кристалдану қабілеттігі, ерігіштігі және т.б.) жеке фракцияларға жіктейді. Көп қолданатын әдіс - мұнайды және мұнай өнімдерін тіке айдау.

Химиялық әдістер температура, қысым және катализатор әсерінен мұнай және мұнай өнімдерінің құрамындағы көмірсутектерінің терең өзгеріске (деструкцияға) ұшырауына негізделген. Химиялық әдістердің көп &