Мұнайды өңдеу және мұнай химиясы өндірісінің даму тарихы. Мұнай кен орындарының пайда болуының негізгі теориялары мен гипотезалары

Мазмұны

1. Кіріспе………………………………………………………………… ...2

  2. Негізгі бөлім:

 2.1. Мұнайды өңдеу және мұнай химиясының даму тарихы……………3

2.2. Мұнайдың шығу тегі туралы концепциялар………………………….5 
      2.3. Мұнай кен орындарының пайда болуының негізгі теориялары мен                        гипотезалары…………………………………………………………………….6

3. Қорытынды………………………………………………………………. 9 

4. Пайдаланылған әдебиеттер……………………………………………...10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Кіріспе

Мұнай - көмірсутектер қоспасы болатын, жанатын майлы сұйықтық; қызыл-қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі; өзіндік иісі бар; жерде тұнбалық қабатында орналасады; пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.Негізінен алғанда көмірсутектерінен (85 % -ға дейін) тұратын бұл заттар дербес үйірімдер шоғыры түрінде жекеленеді: метанды, нафтенді және ароматты (хош иісті) тізбектер. Оның құрамында оттегі, азот, күкірт, асфальтты шайыр қосындылары да кездеседі.Мұнайдың түсі қызғылт, қоңыр қошқыл, кейде ол ашық сарғыш түсті, ақшыл болып та келеді. Мысалы, Әзірбайжанның Сурахана алақында ақшыл түсті мұнай өндіріледі. Мұнай судан жеңіл, оның меншікті салмағы 0,65-0,95 г/см³. Мұнай өз бойынан электр тоғын өткізбейді. Сондықтан ол электроникада изолятор (айырушы) ретінде қолданылады. Осы кезеңде мұнай құрамынан екі мыңнан астам халық шаруашылығына керекті заттар алынып отыр: бензин, керосин, лигроин, парафин, көптеген иіссу түрлері, кремдер, парфюмериялық жұмсақ майлар,дәрі-дәрмектер, пластмасса, машина дөңгелектері тағы басқа. Ол қуатты әрі арзан отын — бір тонна мұнай үш тонна көмірдің, 1,3 тонна антрациттың, 3,3 тонна шымтезектің қызуына тең.

Мұнай өнімдері – көмірсутектер мен олардың туындыларының қоспасы; мұнай мен мұнай газдарынан алынатын жеке химиялық қосылыстар. Мұнай өнімдері отын, майлар, битумдар, ауыр көмірсутектер және әр түрлі мұнай өнімдері сияқты негізгі топтарға бөлінеді. Отын негізіндегі мұнай өнімдеріне көмірсутекті газдар мен бензин, лигроин, керосин, дизель отыны,мазут, т.б. жатады. Мұнайға серік газдар пайда болуы жөнінен табиғи газдарға жатады. Мұнайға серік газдар химиялық өңдеуге арналған және жеке көмірсутектер – этан, пропан, н-бутан, т.б. бөлініп алынады.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                     2. Негізгі бөлім

2.1. Мұнайды өңдеу және мұнай химиясының даму тарихы

Мұнайды өңдірумен адамзат  бұрынғы заманнан шұғылданып келе жатқандығы белгілі және оны біздің эрамызға дейінгі VI ғасырдан бері өндіреді. Алғашында ең қарапайым әдістер қолданылатын су қоймаларының бетінен мұнайды жинап алу , құдықтардың көмегімен мұнай сіңген құмдықты немесе октастарды өңдеу. Алынған мұнайды құрылыста қолданып немесе дәріге қосып. Оталдырғыш қоспа алуға, жарық беруге және басқа да көптеген жағдайларда пайдаланған. Дегенмен мұнай өңдірісінің бастамасы ретінде 1859 жылы АҚШ- да ұңғымаларды мұнайға механикалық бұрғылау кезінде кезеңі пайда болған уақытты есептеу қабылданған,қазіргі кезде дүние жүзінде өндірілетін мұнайдың барлығы бұрғылау ұңғымасының көмегімен алынады. Бүгінгі күні жанғыш қазбаларды негізінен энергетикалық отын ретінде қолданады, атап айтқанда мұнай мен газдың жылу шығару қасиеті оларды өте пайдалы қазбаларға жатқызады. 
        Біздің эрамызға дейін  18 ғасырда мұнай Қытайда да танымал болған.  Оны өндіру үшін  арнайы  мұнай     құдықтары  салынған.   Қытайлықтар  мұнайды жарық беру үшін, дәрі  ретінде  және әскери мақсаттарда  пайдаланған.

 Римдіктер мұнайды oleum petrae -  тас май  деп атаған. Римдіктер мұнай мен битумды  өз жерлеріне  тасып әкелген және  оны  жаулап алған елдегі халықтар  секілді пайдаланған. Кейіннен арабтар көрші халықтардың қол жеткізген жетістіктерімен танысып, мұнай туралы біледі және  оны өңдеу әдістерін дамытуда өз үлестерін қосады.  Шамамен 950-ші жылдары  арабтар  мұнайды айдауға арналған алғашқы қондырғыларды орнатады.  Олар  айдау ыдыстарын күйдірілген саз балшықтан немесе қорғасыннан жасаған.

Қазір "Қара алтын" деп бағаланатын мұнайдың өзіндік мол тарихы бар. 1539 жылы ол тұңғыш рет Америка құрлығынан Еуропаға тасылатын тауарлардың тізіміне кіріпті. Сол жылыВенесуэладан Испанияға жөнелтілген мұнай тасымалының алғашқы легі бірнеше темір құтыға ғана құйылған жүк екен. Ол кезде дәрігерлер оны тек артрит ауруын емдеуге ғана пайдаланатын болған.

Өткен жүз жылдықта мұнай  проблемасы туралы химиялық, геохимиялық  геологиялық мәліметтердің біразы жинақталған болатын. Дегенмен мұнай  түзілетін бастапқы зат туралы мұнайдың консентрленген шөгінділерінің бүтін  кен орындарына қалыптасу процесі  осы күнге дейін аяғына дейін  шешілген жоқ. Мұнайдың органика генезисі туралы көзқарастарды нақты деп  есептейтін ғалымдарлың көп болуына  қарамастан, олардың біразы келіспеушілік  тудырып , оның минералдық шығу тегінің пайдасына дәйектер іздеуде. Жер қойнауында бір тектес құрылымдағы мұнай мен газ кеніштерінің жиынтығын мұнай және газ кен орындары деп атайды. Мұнай газ кен орындары көмірсутектерінің алғаш пайда болған жері емес,олардың көшіп қону арқылы әр түрлі құрылымдарға шоғырланып жиналған орны. Жалпы алғанда кен орнының қатарына мөлшері ,сапасы бойынша техникалық технологиялық дәрежесіне және экономикалық тұрғыда пайдалану жағдайларына байланысты мұнаймен газдың өндірісте игерілуі мүмкін табиғи жинағы жатады. Кен орындары қор мөлшеріне байланысты ірі,орташа және ұсақ болып бөлінеді. Қоры көп мұнай алаңдарын игеру мәселесі-экономикалық мол пайдаға жолықтыратыны сөзсіз. Қор мөлшеріне және сапасынан тыс қорлар болып екіге бөлінеді.Баланстық қор өндіруге пайда келтіретін,ал баланстан тыс қорлар таяу мезгілдерде игеру пайда келтірмейтін қорлар.

 

 

2.2.Мұнайдың шығу тегі туралы концепциялар

Мұнай мен газдың нағыз  шын қоры туралы сұрақ геологиялық  және геохимиялық жағдайда мұнай  мен газдың түзілуі туралы білімді  қажет етеді. Мұнай орындарын  дәл бағалауға мүмкіндік беретін  мұнайды барлау мен өңдірудің  жоғары технологиясының дамуына  қарамастан қор мөлшері әрдайым  қадағаланып отырады. Мұнай көлемі бұрын максималды алынатын қарастырылған  кен орындарындағы мұнай өндіріліп  қойған, ал мұнайды өндіру әлі жалғасуда. Мұнай қорының таусылмайтындығы туралы сұраққа жауап беру үшін оның шығу тегін қарастырған жөн. Ғылым  мен технологиялардың дамуына байланысты пайдалы қазбалардың сол немесе басқа түрлерінің шығу тегінің алғашқы  шарттары да бірге дамып отырды. 
      Мұнайдың органикалық шығу тегіне сәйкес мұнай мен газдың түзілу сатылары:

1.Өсімдік және жануарлар қалдықтарының тұнбаға түсуі

2.Органикалық материалдың химиялық реакция нәтижесінде тығыздануы

3.Шөгінділердің тау жыныстарына айналуы

4.Мұнай катогенезі

5.Газдың түзілуі

Жаңа мұнайдың жасын 50-60 млн. Жыл деп бағалау жеткілікті.

 

 

Мұнайдың шығу тегі туралы концепциялар:

 

1.Биогенді(органикалық)

2.Абиогенді (бейорганикалық)

Биогенді .Барлық жанғыш көміртекті қазбалар (мұнай, газ, көмір, жанғыш тақта тастар) генетикалық туыс түзілімдер болып табылады. Олардың барлығы әртүрлі геологиялық сатыларда Жерде өмір сүрген тірі организмдердің шірік қалдықтарынан пайда болды. Мұнайдың түзілу көзі суаттар түбі мен су қабатында өсетін тікелей төмен сатылы өсімдіктердің (планктон, балдырлар және т.б.) органикалық қалдықтары болып табылады. Суаттарды қоршаған ортаның әсерінен өлген организмдер ыдырайды. Нәтижесінде мұнайда бастапқы өсімдік материалынан мұраға қалған және одан әрі оның түрлену барысында алынатын қосылыстар болады.

Абиогенді.Мұнайдың шығу тегі әлі күнге дейін қызу пікірталас тудырады. Ғалымдардың көбі биогенді теорияны жақтаушылар болып табылады, бұл теорияға сәйкес мұнай тірі ағзалардың – көбіне планктондардың қалдығынан түзіледі. Қалдықтар су алаптарының түбінде жиналып, содан соң тығыздалған және құрғап қалған. Оттегінің шектеулі мөлшерде жетуіне байланысты, олардың ішінде әр түрлі химиялық процестер жүріп отырған. Қалдықтар қабаты кейін тереңге түскен, мұнда жоғары температура мен қысымның әсерінен мұнай түзілген. Мұнайдың пайда болуының бұл теориясы «биогенді» деген атау алды. Алайда, бұл аталмыш құнды ресурстың түзілуіне жалғыз түсіндіру болып табылмайды. 
Ғалымдар мен мамандардың көбі бұл мәселе жөнінде басқа пікірді ұстанып, «абиогенді синтез» теориясының жақтаушылары болып табылады.

 

 

 

 

 

2.3. Мұнай кен орындарының пайда болуының негізгі теориялары мен гипотезалары.

 Алғаш рет мұнайдың органикалық шығу тегі туралы гипотезаны М.В. Ломоносов      1763ж айтқан. М.В. Ломоносовтың пікірінше, «мұнай тасты көмірлерге жер асты оттарының әсер етуінен» түзілді, нәтижесінде асфальттар, мұнайлар және «тасты майлар» пайда болды.

Кейіннен осы гипотезаны растайтын көптеген тәжірибелік  жұмыстар жүргізілді. 1932 жылы И.М. Губкин мұнайдың биогендік шығу тегі туралы теорияны толық баяндағандай болды. Мұнайдың түзілуі үшін бастапқы зат  ретінде сапропелді қарастырды. Сапропель – бұл тікелей төмен сатылы балдырлар мен суаттар микроорганизмдерінің шіріген қалдықтарынан тұратын органикалық тұнбалар (қайырлар). Органикалық қалдықтарға бай жер қабатына сапропелді қабат шөккен сайын ондағы қысым мен температура артады. Термокаталитикалық процестер нәтижесінде органикалық зат мұнайға айналады.

Мұнайдың абиогенді шығу тегі туралы теорияны Д.И. Менделеев 1977ж  айтты. Осы теория негізіне металдардың  балқыған карбидтерінің сумен әрекеттесіп  көмірсутектердің түзілу мүмкіндігі жатыр:

 

Өкінішке орай, бұл теория бір кен орнында мұнай құрамының  алуан түрлі болуын, сондай-ақ мұнайды  құрамында тірі организмдер қалдықтары бар шөгінді жыныстардар табатындығын түсіндіре алмады.

Д.И.Менделеевтің өзі мұнайдың терең флюидалардан, яғни жер тереңінде  айналып жүретін газдармен қаныққан ерітіндінің немесе магманың сұйық  және газ тәріздес компоненттерінен түзіледі деп болжаған болатын. Оның пікірінше, таудың түзілу процессінде  су жер қабықтарын жарып жатқан сызаттардан  төменге сіңіп, жер қойнауларында  темір карбидтерімен кездеседі  де, онымен жоғары температуралар мен  қысымдардың әсерінен реакцияға  түседі. Осы реакцияның нәтижесінде  темір оксиді мен көмірсутегі  түзіледі, мысалы этан. Дәл осы сызаттармен  көмірсутегіне қаныққан флюидалар  қабықтың жоғарғы қабатына көтеріліп, қатты жыныс-коллекторларды толтырады. Осылайша, мұнай мен газдың кен  орындары пайда болады. 
Кейін геологтар кен орындарының терең сызаттары бар аймақтарда пайда болатынын анықтаған – бұл Менделеевтің гипотезасын дәлелдейді.

1763 жылы Ломоносов Жер қабаттары туралы еңбегін жариялады. Өз еңбегінде Ломоносов мұнай мен тас көмір бір және сол органикалық заттан түрлі жолдармен шығады деп болжам жасайды.Мұнайдың шығу туралы ертеректегі теорияларының бірінде бұл қара мұхит табанынан шөккен киттің зәрі сияқты және содан кейін жер асты каналдары арқылы жер қойнауына кіреді деп болжам жасалған.

XIX және XX ғасырдың басында  ғалымдардың арасында мұнай тузетін  шикізат ретінде не қолданылатындығы,өсімдік  немесе жануарлар қалдықтары  ма осы мәселе төңірегінде  талас туды.

1888 жылы неміс химиктері Гефер және Эгклер балық майын 400 градус температура мен 1 МПа қысымда айдау нәтижесінде шектеулі спирттер,парафиндер және жоғары майлар алды. Осылайша әйгілі ғалымдардың зерттеу нәтижесінде мұнайдың шығу тегінің биогендік табиғаты дәлелденген еді.

1919 жылы Зелинский Балқаш көлінен батпақтар мен көлдердің түбіндегі өсімдіктер мен жануарлардың шіріп қалған қалдықтарының лай қабаты-сапропельді өңдеу жұмыстарын жүргізді. Академик Зелинский жануарлар мен өсімдік қалдықтарының құрамына кіретін пальмитин,стеарин және басқа да қышқылдардың жоғары емес температура (150-400 C) жағдайында ALCL₃ каталитикалық әсерін зерттеді. Нәтижесінде химиялық қасиеті және сыртқы түрі бойынша мұнайға ұқсас өнім алды. Профессор А.В. Фрост мұнай түзілу процесінде алюминий хлоридінің рөлін табиғатта кәдімгі саз,сазды әктастар және құрамында сазды минералдар болатын басқа да жыныстар атқаруы мүмкін екендігін дәлелдеді.

1866 жылы француз  химигі М.Бертло мұнайдың жер қыртысында минералды заттардан түзілетіндігі туралы өзінің болжамын айтты.

1876 жылы 15 қазан Д.И. Менделеев баяндама жасады . Менделеевтің көзқарасы бойынша мұнай жер қойнауында металдар карбидтері (FeC,Cr₂C₃,WC) сумен әрекеттесуінің нәтижесінде түзіледі.

   2FeC+3H₂O=Fe₂O₃+C₂H₆

Мұнайдың минералды (абиогенді) шығу тегі туралы гипотезалардың барлығы көмірсутектерді мұнай құрамында оттек,күкірт және азот болатын компоненттерді бастапқы жай заттар С,H₂,CO,CH₄,H₂O  мен жоғары температурада радикалдардан және синтез өнімдерінің тереңде жатқан жыныстардың минералды бөліктерімен әрекеттескендігі туралы идеяны біріктіреді.

1892 жылы В.Д. Соколов мұнайдың бейорганикалық шығу тегінің «космостық» теориясын ұсынды. Осы гипотезаға сәйкес мұнай Жер мен Күн жүйесінің басқа да планеталары түзілу сатысында космостық материяның басқа түрлерімен Жерге түсуі мүмкін космостың біріншілік көмірсутектері-нен түзіледі. Бұған да негіз бар, өйткені кометалар көмірсутекті газдар мен көміртек атомының бар екендігі анықталған, ал сутегі болса космоста кең тараған.

1960 жылы Н.А. Кудрявцев мұнайдың шығу тегінің «магматикалық» гипотезасын ұсынды. Бұл гипотезаға сәйкес мұнай магмада азғана мөлшерде түзіледі, ал сосын кеуек құмдақты толтыра отырып сызаттар мен жыраттар арқылы жоғары көтеріледі. Бұл процестер қазір де жалғасуда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Қорытынды

 Мұнай өндірумен адамзат  бұрынғы заманнан шұғылданып  келе жатқандығы белгілі және  оны біздің эраға деінгі VI ғасырдан  бері өндіреді. Алғашында ең қарапайым  әдістер қолданылған. Қазіргі  таңда адамзат алдында мұнайдың  нақты қорын дәл анықтау және  ескі,қайтадан ашылатын кен орындарының  ерекшеліктерін ескере отырып,жұмыстар  жүргізі мәселелері тұр.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Пайдаланылған әдебиеттер

 

1. Х.А. Суербаев  «Мұнай мен газды өндірудің термиялық және каталитикалық процестері »15-25бет. Алматы баспасы 2009жыл.
2. Қ.С.Құлажанов, О.А.Алмабеков, Ә.М. Нұралы «Мұнай өңдеу процестерін жетілдіру» 36-38 бет. Алматы баспасы 2011жыл.
3. Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова« Мұнай немесе газ химиясы мен технологиясы» 3-10 бет. Алматы баспасы 2007жыл.