Дәріс. Мұнайды біріншілік өңдеу технологиясы.

Мұнайды біріншілік өңдеу дегеніміз, мұнайды табиғи құрамын өзгертпей фракцияларға дистилляциямен бөлуді айтады. Біріншілік өңдеу мұнайдың құрамындағы қосылыстардың құрылысымен химиялық табиғатына әсер етпейтін физикалық процестер болып табылады. Біріншілік процестердің ішінде маңыздысы мұнайды тура айдау. Айдау,мұнайды фракцияларға бөлудің ең алғашқы әдісінің бірі. Айдау — қоспаларды қыздырып бөлу процесі мен әдісі; ол сұйықтық құрамының одан түзілетін бу құрамынан айырмашылығына негізделген сұйық; сұйықтықты ауа қатыстырмай қыздырып, буға айналдырып, буды салқындатып қайтадан сұйылту; қоспадағы сұйықтықтарды бір-бірінен бөлу үшін қолданылады.

· Атмосфералық айдау — атмосфералық қысымда айдау;

· Бөлектейайдау — дистиллятты бөлеотырып, жайайдау;

· Бөлшектепайдау — дистиллятты бөліпжайайдау;

· Вакуумдықайдау — төмен қысымда айдау;

· Жайайдау — бірретөткізілетінайдау;

· Керібулапайдау — дистиллятты бөлектеп, жартылайкері булау жолыменбайытыпайдау;

· Су буыменайдау — қоспаның қайнау температурасынтөмендетуүшінқосымша су буыненгізіпайдау

Қазіргі кезде бірде бір мұнай анализі атмосферлі қысымда немесе вакуумда айдау мен ректификациясыз жүрмейді.

Атмосферлі айдау Вакуумде айдау

Бензин 80-170^оС Бензин 28-180^оС

Лигроин 160-200^оС Керосин 140-240^оС

Керосин 240-350^оС Дизель 240-380^оС

Мазут 350^оС Газойль 350-500^оС

Атмосфералық айдауда қалдық- мазут; вакуумда- гудрон.

Мұнайды жай айдау- оны бір немесе көпдәрежеде буландыра отырып,бу фазалы конденсация түзілуімен жүретін процесс.

Мұнайды біріншілік өңдеу қондырғылары трубалық деп аталады. Егер қондырғы ашық түсті дистиляттарды алуға негізделген болса(бензин,керосин,дизель т.б), оны атмосферлі трубалық қондырғы(АТ) д.а. егер қондырғы тек мазутты вакуумде айдауға негізделсе, оны вакуумды трубалық(ВТ) қондырғысы д.а. жалпы жағдайда қоедырғы толық, терең айдауға негізделген болса, оны атмосферлі вакуумды трубалы (АВТ) қонд.д.а. бұл қондырғыны мұнайды терең тұзсыздандыру блогымен комбинирленгендегі қондырғыны ЭЛОУ АВТ деп атайды.

Мұнайды біріншілік өңдеу, жылулық процесс, сондықтан ол энергоресурстардың жұмсалуымен байланысты болады (отын, су, суытатын ауа,электр энергия,су буы).

Энергия жұмсалу АВТ үшін(6млн т /жыл қуатты). Қазіргі АВТ қонд.қуаттылығы 0.5 тен 10 млн т/ж болады. Мұнайдың азаюына байл.қуаттылығы төмендеу қонд.АВТ қайта іске қосылмақ. Егер барлық энергия тасымалдағыштарды отынның эквивалентіне алмастырсақ, бір тонна мұнайды біріншілік өңдеу үшін 50-60 кг отын, мұнайдың жану жылуына жақын жану жылуы бар,отын жұмсалады.

Қазіргі кезде МӨЗ да АВТ қондырғысы техникалық тізбектің негізі б.т. Ол зауыттың қуаттылығын анықтайды. АВТ дан бөлінетін мұнай дистилляттарының жалпы саны жетіден он аралығы. Біріншілік айдау қондырғылары шығынды,температураны, қысымды және аппараттар мен құбырлар желісіндегі өнімдер деңгейін өлшеуге және автоматты реттеуге арналған жабдықтармен көп мөлшерде жабдықталған. Біріншілік айдау қондырғ.қалыпты пайд.көп жағдайларда пештер жұмысына байланысты болады. Құбырлы пештің негізгі реттелетін параметрі пештен шыға берістегі қыздырылатын өнім температурасы. Бұл температураны тұрақты ұстап тұру қажет. МӨЗ да құбырлы пештердің температуралық режиміне байл.реттеу схемалары қолданылады.

7дәріс. Мұнайды термиялық өңдеу процестерінің технологиясы. Мұнайды қндеуде тек физикалық процестерді қолдану жеткіліксіз,себебі мұнайдың химиялық потенциалын толық пайдалана алмаймыз. Ал химиялық процестер қажетті мкіндік береді. Мұнайды өндеудегі химиялық процестер үшке жіктеледі: термиялық, термокаталитикалық, гидрлеу. Мұнайды өндеудегі өнеркәсіптерде термиялық ыдырау процестері ретінде термиялық крекинг,пиролиз және кокстеу жүргізіледі. Бұл процестер мұнайды біріншілік айдаудан алынған отын фракциясын сапасы төмен болғандықтан өнеркәсіпке енгізілген. Термиялық крекинг сапасалы отындар алу мақсатында мұнай көмірсутектерін жоғары температурада өңдеу. Оның түрлері:

1. Висбкрекинг(Шымкент, Павлодар)

2. Сұйық фазадағы крекинг

3. Бу фазадағы крекинг

Висбкрекинг- бастапқы шикізаттың(мазут,гудрон,жартылай гудрон) тұтқырлығын төмендету есебіненкатель отын.н алу үшін 1.5-2 Ма қысымда480-490С темпер.

Сұйық фазадағы крекинг- бензин, лигроин және керосин,газойль фракцияларынан антидетанациялы сипаттамалары жоғарғы дәрежелі бензин алу үшін 5Мпа қысымда 500-540С температурада жүргізетін крекинг.

Бу фазадағы крекинг- керосин, газойль фракциясынан октан саны жоғары бензин алу үшін 0.2-0.3 Мпа 580-600С температурада жүрг.крекинг.

Мұнай қалдықтарынан Коксті ауа қатыстырмай жабық ыдыста 4 – 5 атмосфералық қысымда және 450 – 500°С температурада қыздырып өңдеу арқылы алады. Өндірісте процесс екі тәсілмен жүргізіледі: қыздырылмайтын реакторларда баяу кокстеу және көлденең орнатылған қыздырылған кубты қондырғыларда кокстеу. Кокс алуға жарамды мұнайлы қалдықтарға: айдау қондырғыларынан шыққан мазут пен гудрон, термиялық крекинг қалдықтары, пиролиз шайыры, катализдік крекингтің ауыр газойльдері және мұнай-битумды жыныстар жатады. Кокстің тығыздығы 1,4–1,5 г/см3, оның құрамындағы көміртектің мөлшері 96%-ке жетеді. Коксте сондай-ақ, күкірт және металдар жинақталады. Құрамындағы күкірттің мөлшері бойынша Кокс аз күкіртті (1,5%-ке дейін), күкіртті (1,5 – 4,0%) және көп күкіртті (4%-тен көп) болып бөлінеді.

Пиролиз – жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген жоғары температуралық процесс. Мұнай өндеудің термиялық жүйесінің ең қатаңы болып табылады. Бастапқыда пиролиз этилен өндіру үшін ғана қолданылған,қазіргі кезде пропилен, бутадиен, бензол және басқа да өнімдер шығаруда кеңінен пайдалынылады. Бұл жүйедегі әрекет 750-900 0С температурасында жүреді және ол мұнай – химиялық синтез шикізаты – жоғары бағалы олефин сутегін өндіруде қолданылады.
Олефин алуға негізделген пиролизге ең жақсы шикізат парафинді көмірсутегілер болып саналады. Қалыпты парафиндердің – өзгеруінен : этан тұтастай этилинге айналады, пропан мен бутанннан жоғары шығымымен этилен мен пропилен түзіледі, сутегі атомдарының саны 4-тен асатын парафинді көмірсутегіден 45-50 % салмақтағы этилен, пропилен және шектеусіз С4 көмірсутегісі алынады. Изопарафиндер пиролизінде газ түріндегі парафинді көмірсутегілер пайда болады және оның қасиеттері ұқсас келеді. Орташа температурадағы пиролиз кезінде ароматты көмірсутегілер балласт болып табылады, ал аса жоғары температурада белгілі дәрежеде кокс пен шайыр түзеді.
Табиғи және серіктес газдар, сондай-ақ мұнай өңдеу өнімдерін пиролизге түсіруге болады. Табиғи газдардың құрамында 93-98 % метан,2 % дейін этан және 1 % дейін пропан кездеседі. Пиролизге этан мен пропан ғана қолданылатындықтан, табиғи газдар пиролиз үшін төменгі бағалы шикізат болып саналады.

Серіктес газдар мен мұнайды тұрақтандырушы өнімдердің құрамында 60-70 % этан, пропан және жақсы қайнағыш парафинді КС болады, сондықтан бұлар бағалы пиролиз шикізаттары болып табылады. Кейде пиролизге серіктес газды тұтастай түсірмей-ақ, одан бөлініп алынған этан, пропан және бутанды ғана салуғаболады.

Дәріс. Мұнай шикізатының каталитикалық крекингі. Процесстің катализаторы,химизімі мен механизімі. Қондырғының реактор блогын технологиялық есептеу.

Каталитикалық крекинг шикізаты ретінде көп жылдар бойы кең фракциялық құрамды (350 – 500°С) вакуумдық газойльді қолданып келген. Кейбір жағдайда крекинг шикізатына термодиструктивті, гидрокрекинг процестердің газойльді фракцияларын, мазуттң және гудронның деасфальтизация процестерінің рафинатын, май өндірісінің жартылай өнімдерін және т.б. қолданады.

Соңғы жылдары әлемдік мұнайөңдеуде шикізаттың ауырландырылу заңдылығы байқалуда. Шетелдің заманауи қондырғылары қайнау температурасының соңы 540 – 620°С терең вакуумды газойльдерді өңдеуге көшті. Әдейі жобаланған қондырғыларында каталитикалық крекингке өалдық шикізаттарды: мазут және гудронды немесе олардың дистиллятты қоспасын алдын ала гидротазалаумен немесе гидротазалаусыз, деасфальтизациямен немесе деасфальтизациясыз жібереді.

Каталитикалық крекинг процесіне әсер етуі дәрежесіне байланысты шикізаттардың сипаттамаларын шартты түрде келесі үш топқа бөлуге болады:

1) Крекинг өнімінің шығымына (материалдық балансқа) әсер ететін көрсеткіштер: фракциялық және топтық химиялық құрамы және гетерогенді қосылыстар құрамы;

2) Катализатордың қайтымды деактивациясына әсері, бұлар тығыздық, кокстелу дәрежесі және күкірт қышқылды майларды құрамы;

3) Катализатордың қайтымсыз деактивациялануыеа әсер ететін көрсеткіштер: металлдар құрасы, әсіресе ванадий мен никельдің.

Фракциялық құрам бойынша процесс шикізатына келесі талаптар қойылады:

- Бензин-лигроинді фракцияның толығымен болмауы, өйткені крекинг жағдайларында олар аз өзгеріске ұшырайды, сонымен қатар пропорционалды түрді реакциялық аппаратқа ауыртпалық түсіреді және бензиннің октан санына кері әсер етеді;

- 350°С-ға дейін қайнайтын фракцияның шектелуі (10% дейін);

- Қайнау соңы температурасының (500 – 620°С) шектелуі бұл жоғары қайнаушы фракцияларда коксогендік шикізат компоненттердің (асфальтендер әжәне шайырлар) және гетероорганикалық қосылыстардың және металлдардың болуымен түсіндіріледі.

Шикізаттың топтық химиялық құрамы шығым мен крекинг өнімінің сапасына әсер етеді. Көбінесе каталитикалық крекингке жіберілетін вакуумдық газойльдер бастапқы мұнайдың типіне байланысты оның құрамындағытоптық компнентте үлкен аралықты қамтиды: парафинділер 15 – 35, нафтенді 20 – 40 және ароматтық 15 – 60 %.

Кестеде көрініп тұрғандай мақсатты өнім (бензин және сығылған газ) алуда каталитикалық крекинг үшін негізінен шикізат болып парафинді және нафтенді көмрсутектер жатады. Шикізаттағы полицилді ароматтық көмірсутектер және шайырлар крекинг жағдайында аз мөлшерде бензин және пөп мөлшерде ауыр фракция және кокс береді. Химиялық құрамы бойынша біртипті күкіртті және оттекті қосылыстардың каталитикалық крекингтің материалдық балансына әсері аз, бірақ өнімнің сапасын төмендетеді. Сонымен қатар шикізаттағы гетероорганикалық қосылыстардың өсуімен полициклді көмірсутектердің және шайырлардың мөлшері көбейеді.

Крекинг катализаторды қайтымды активсіздендіретін компоненттерге шикізаттағы полициклді ароматтық көмірсутектер, шайырлар, асфальтенді және азотты қосылыстар жатады. Қайтымды активсіздену туралы тығыздық бойынша шартты түрде айтуға болады, ал мөлшерлік жағын – Конрадсон бойынша анықталыт кокстелу арқылы анықтайды. Кокстелу қасиеті жоғары болған сайын кокстың катализаторда шығымы жоғары болады.

Негізінен каталитикалық крекинг қондырғысында кокстелуі 0,3 – 0,5% мас. аспайтын типті шикізатты (вакуумдық газойль 350 – 500°С) өңдейді. Егер регенератор коксты жағу бойынша қуаттылығы жағынан қосымша қоры болса, онда кокстелуі 2 – 3% мас. болатын шикізатты қолдануға болады. Қалдық шикізатты крекингілеуге арналған жәнерегенератордан шығару жүйесі бар әдейі жасалған қондырғыларда шикізаттың кокстелуі 5% мас. дейін қарастырылған.