Мұнай және мұнай өнімдерінің қасиеттері және құрамы.

Мұнай- парафин( алкан, нафтен, циклан) және ароматты көмірсутегінен құралған күрделі қоспа. Мұнай 1. көмірсутекті бөлік, 2.көмірсутекті емес бөлігі және 3.минералды қоспа болып бөлінеді. Мұнай құрамындағы парафин көмірсутектері - газ, сұйық және қатты( ертінді) күйінде болады. 2.Нафтен көмірсутектері - циклогексан және циклопентан қатарлары түрінде, 3.ароматты көмірсутектер - бензол және оның туындылары түрінде кездеседі. Ароматты көмірсутектер аз мөлшерде болады. Мұнай құрамында көмірсутектерден басқа яғни көмірсутекті емес бөлігін 1) оттек,2) күкірт,3) азот қосылыстары құрайды. Оттек қосылыстары нафтен қышқылы, фенол түрінде болады.Күкірт қосындылары - 1) меркаптандар, 2) сульфидтер,3) дисульфидтер,4) тиофендер. Азот қоспалары- 1) пиридин,2) хинолин,3) аминдер және басқа қосылыстар.

Мұнай негізінен 84-87% көмірсутектен және 10-14% сутектен құралған т.б. 0,1-1,0% оттек,0,1-5,0% күкірт, ванадий, никель, титан, калий, фосфор, германий және т.б. элементтерде мұнай құрамында болатындығы анықталды. Соңғы кезде мұнай құрамынан ванадий алу жөнінде ғылыми зерттеу жұмыстары үлкен жолға қойылған.

Мұнай тығыздығы - 820-900кг/м³, 1 моль массаның орташа салмағы - 250-300. Жылу бергіш қабілеттілігі - 40000-44000 кДж/кг. Қату температурасы -20⁰С - тан + 20⁰С дейін.

Мұнай 1) төменгі температурада қайнайтын ( 360⁰С дейін) және 2) жоғары температурада қайнайтын( 360⁰с – тан жоғары) болып екіге бөлінеді.Бірінші группаға жататындар:1) парафинді ( Баку, Ембі мұнайы),2) нафтен- парафинді( Грозный мұнайы),3) нафтен- ароматикалық (Майкөп мұнайы) 4) парафин- нафтен - ароматикалық ( Майкоптың кейбір мұнайы) мұнайлары жатады.

Жоғары температурада қайнайтын мұнайға жататындар:1) жоғары молекулалық парафинді көмірсутектер,2) бір – екі және үш циклді циклопарафинді көмірсутектер,3) екі және үш циклді ароматикалық көмірсутектер және т.б.

Мұнай аз күкіртті (0,5% -ке дейін), күкіртті (0.5-2,0%) және көп күкіртті (2,0%- тен жоғары) болады.

Мұнай құрамындағы парафиндерге тәуелді бөлінеді: Аз парафинді(1,5- ке дейін), парафинді(1,5-6,0%) және жоғары парафинді(6,0%- тен жоғары).

Мұнай құрамында тағы механикалық қоспалар болады. Олар: 1)су,2) құм,3)топырақ,4) минералды тұздар,5) күл және т.б. Мұнай құрамындағы су екі түрде болады.1) тұндыру арқылы оңай бөлінетін,2) тұрақты эмульсия түрінде. Мұны арнаулы әдістермен бөледі.Минерал тұздар мұнай құрамындағы суда еріген қалпында (MgCІ₂, CaCІ₂) болады. Мұнай тазалағаннан кейін оның құрамында 0,1-0,3% су және 10-40мг/л хлорлы тұздар болуы керек.

Мұнайдың фракциялық құрамы, оның қайнау температурасымен анықталады. 360^оС жоғары қайнайтын фракциялар вакуумда айдалады.

Мұнайды өндеу арқылы өндірілетін өнімдер: 1) сұйық және газ күйіндегі отындар, 2) майлайтын майлар,3) еріткіштер,4) парафин,5) вазилин жеке көмірсутектер және т.б

Сұйық отындар тұтану қажеттілігіне тәуелді:1) матор отыны (бензиндер),2)трокторлық ,3) дизелдік,4) реактивтік немесе турба реактивтік болып бөлінеді. Бензиннің сапасы

детонация беріктігімен анықталады, яғни октандық санмен анықталады. Бензиннің ең маңызды қксиеті, ол детонацияға тұрақтылығы. Іштен жанатын двигательдің цилиндріне бензиннің буы ауамен қосылып келеді. Ол поршенмен қысылып свечканың ұшқынымен (искралымен) жанады. Жанудан пайда болған газ поршенді қозғайды. Дұрыс жанған уақытта жалынның таралу жылдамдығы 10-20 м/с болады. Кейде кейбір қысу дәрежесінде детонация болады. Бұл уақытта жалын 2500 м/с жылдамдықпен тарайды.

Детонацияның болуы цилиндрде стук туғызады.Октандық сан-мотор отынының детонацияға қарсы қасиетін сипаттайтын сан. Октандық санды өлшейтін бірлік есебінде әртүрлі мөлшерде араласқан изооктан(СН₃)₃ С-СН₂-СН(СН₃)₂мен гептанның(С₇Н₁₆) қоспасы алынады. Шартты түрде изооктанның октандық саны 100-ге , гептандікі 0-ге тең деп есептелінеді. Изооктан детонацияға аз ұшырайды, ал гептан детонацияға ынғайлы, яғни тез ұшырайды.

Егер сыналған отынның октан саны 80-ге тең болса, оның ауамен қоспасы 80% изооктаны 20% гептаны бар қоспа детонацияланады деген болады.Октан саны үлкен болған сайын бензиннің сапасы жақсарады.

Детонацияның пайда болуы, цилиндірде стук туғызады, двигатель қызып кетеді, қара түтін шығады( выхлоптан) сөйтіп бензиннің шығыны көбейеді. Двигательдің қуаты кемиді, сөйтіп уақытынан бұрын істен шығады. Қолдануына байланысты бензиннің октандық саны әртүрлі болады. Мысалға жигули автомобиліне октандық саны 93 бензин құяды, волга абтомашинаға- 76. Сомолеттер үшін авиация бензиннің октандық саны 98-100 болады. Октандық сан бензиннің құрамына байланысты болады: отынның құрамында изопарафин мен ароматтық қосылыстардың болуы октандық санды көтереді. Төменгі октандық санды бензин құрамында нормаль құрылыстағы алканадар болады. Бензиннің октандық санын жоғарлату мақсатымен бензин құрамындағы көмірсутетерін өзгертеді немесе изооктан, кумол ( изопропилбензол) және т.б. арластырады, осы сияқты антидетонаторлар қосылады. Мысалы: тетраэтил қорғасын Pb(C₂H₅)₄. Тетраэтилқорғасынды бромэтил және монохлор нафталинмен қоспа түрінде қосады. Мұны этил сұйығы ЭС деп атайды. 1 л бензинге 3 мл ЭС немесе 1 кг бензинге 4 мл ЭС қосқанда бензиннің октандық саны 70-тен 90 - ға дейін өседі. Этил сұйығын бояап қояады, өйткені ол "у", сондықтан"ЭС" пен этилендірілген бензинмен жұмыс істегенде техника қауіпсіздікті сақтау керек.

Реактивті двигателдерге қолданатын отын қайнау температурасы 150-180⁰С керосин фракциясы, ал өте жоғары ұшатын ұшақтар үшін керосиннің 195-315⁰С аралығындағы фракциясын қолданады. Бұлардың құрамында қанықпаған көмірсутегі болмау керек. Өйткені олар смола түзуге, кристалданып тұнбаға түсуге ынғайлы, сөйтіп сұйық отын жүретін системаларды бітеп тастайды. Бұл отындардың құрамында ароматикалық көмірсутегіде аз болу керек, өйткені олар күйе түзуге( нагаообразованию) ыңғайлы (гигроскопиялық) және мұздың кристаликтерін түзуі мүмкін.

Дизель отыны1) керосин,2) газоиль,3) соляр майы- цетан санымен анықталады.Цетандық сан- цетан(С₁₆Н₃₄ ) мен - метилнафталиннің (С₁₀Н₄-СН₃) көлемдік процетпен өлшенетін қоспасы. Кетонның цетандық санны 100 деп, ал - метилнафталиндікін 0- деп қабылдаған. Дизельдік отындардың цетан саны 40 пен 50- дің арасында болады.

Қазан отыны ( котельное топлива)- мазут және басқа крекинг қалдықтары. Бұлар теловоз, параход, жылу электростанцияларында және өндірістік пештерді жағуға қолданылады. Трактор отыны- керосин, мұның цетандық саны 40- тан төмен болмауы керек.

Майлайтын майлар- үлкен молекулалы көмірсутектен ( парафиндер, нафтендер, ароматиктер) және аз мөлшерде смола мен асфальт құрылыс материалы. Табиғи асфальт мұнайдағы ұшқыш бөлімдері кеткеннен қалғаны, жасанды битум мен қатты материалдардың қоспасы тәріздес заттардан құралған қоспа.

Мұнай және мұнай өнімдерін өңдеуге дайындау.

Мұнайдың құрамында әртүрлі механикалық қоспалар болатындықтан өңдеу алдында мұнайды сол қоспалардан тазартады. Скважинадан шыққан мұнай құрамында жолай газ (50-100м³/т) пластовый су(200-300кг/т),суда еріген минералды тұздар ( 10-15кг/т) болады.

Тереңнен жер бетіне шыққан мұнай құрамынан "жолай ( попутный) газын (50-100м³/г) бөліп алып, газ құрамындағы бензин газын (жеңіл көмірсутектер қоспасы) соляр майымен адсорбциялау немесе активтелген көмірге адсорбциялау әдістерімен бөліп алады.

Минералды тұздарды(10-15кг/т ) жылы сумен шайқап бөледі. Суды(200-300кг/т) және механикалық қоспаларды тұндыру әдісімен бөледі.Эмуьсия күйіндегі суды деэмульгаторды (нафтен қышқылдарының тұздары) қосып немесе электросусыздандыру әдістерімен мұнайдан бөледі. Бұл әдіс былай іске асады: 30-40 мың В кернеулі айнымалы ток көзіне жалғасқан электродтың арасынан эмульсия күйіндегі жылы су өткенде эмульсия бұзылады, су тамшылары бір- біріне қосылып іріктелініп тұндырғанда мұнайдан жеке бөлінеді.

Мұнайды минералды тұздардан және судан тазартқан соң оны тұрақтандырады (стабилизация). Тұрақтандыру процесі пропан- бутан қоспасын, кейде пентан фракциясын айдаумен шектеледі.Сондықтан тасмалдағанда және сақтағанда будың қысымы тұрақтанып, жеңіл көмірсутектердің ұшып кетуінен сақтайды. Пропан- бутан фракциялары химиялық өндірістің бағалы шикізаты болып табылады.

Мұнайды механикалық қоспалардан тазартып келесі физикалық әдіспен құрамындағы көмірсутектерінің физикалық қасиеттеріне байланысты ( қайнау температурасы, кристалдану қабілетілігі, ерігіштілігі 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 (деструкция) ұшырауына негізделген. Химиялық әдістердің көп қолданылатыны - әртүрлі крекинг әдістері.