Мұнайды физикалық өңдеу процесстері

ЖОСПАР:

1. Мұнайды өңдеуге дайындау

1. Шикі мұнайдың құрамы
2. Мұнайды тұрақтандыру
3. Мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру

2. Мұайды өңдеу
3. Мұнайды біріншілік өңдеу

1. Мұнайды атмосфералық айдау
2. Мұнайды вакуумдық айдау

4. Әдебиеттер тізімі

 

Мұнайды өңдеуге дайындау

Ұңғымадан алынған мұнай  – қара-қоңыр түсті, өткір исісті, тез оталантын май тәрізді сұйықтық.

Әдетте, жер қойнауынан өндірілген мұнайдың құрамында:

• Серіктес газдар,
• Қаттық (жер қыртысы) сулары,
• Минералды тұздар
• Әр түрлі механикалық қоспалар(құм, топырақ және т.б.).

Мұнайдың құрамындағы  газ, судың және қоспалардың болуы  оның тасымалдауын және өңдеуін вйтарлықтай  қиындатады. Механикалық қоспалар мұнай  құбырларының ішкі бетінде эрозияның  пайда болуын күшейтеді. Олар өңдеу  барысында жылуалмастырғыштардың  және пештердің құбырларында шөгіп, оларды жиі тазалау қажеттілігін туғызады, яғни артық энергия жұмсауға және өнімділігін азайтады.

Мұнайда судың болуы олардың  тотығуға бейімділігін күшейтіп , технологиялық  құрал-жабдықтардың коррозиясын тудырады және тұрақты су-мұнай эмульсиясын  түзуге әсерін тигізеді. Мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде 100⁰С-қа дейін қайнайтын жеңіл фракцияларын(метан, этан, пропан, және т.б. бензин фракциясыме бірге) біраз шығынға ұшырайды – шамамен фракциясының 5%-ы. Сондықтан мұнайды тасымалдау және өңдемес бұрын алдын ала өңдеу – оны даярлау жұмыстары жүргізіледі. Даярлау мынандай сатылардан тұрады:

• Мұнайды газды сепарация және тұрақтандырау арқылы бөлу;
• Механикалық қоспалардан тазарту;
• Сусыздандыру және жартылай тұзсыздандыру.

Тасымалдау алдында мұнай  мен мұнай өнімдерінің сапасына қойылатын ГОСТ-ың талабы мынандай:

• Судың массалық үлесі, W_су< 0,5%;
• Тұздың массалық үлесі, P_тұз <200 мг/л.

Мұнайды ректификациялау  алдында қойылатын келесі талап:

• Судың массалық үлесі, W_су< 0,05%;
• Тұздың массалық үлесі, P_тұз <20 мг/л.

Соңғы өнімге қатаң талап  қойылатындықтан кейде қосымша  айдау жүргізіледі. Иұнайдың қрамындағы тұздарды толық еріту үшін, шикі мұнайға таза су қосып 2-3 сатымен  сусыздандырады.

Өндірілетін мұнайдың әр тоннасына 50-100м³ серіктес газдар, құрамында еріген тұздар бар 200-300кг су, 1,5масс. %-ке дейін ерімеген қатты қоспалар сәйкес келеді. Кейбір көп мезгілді жұмыс істеп жатқан ұңғымаларда каттарының аса суландыру нәтижесінде сулардың мөлшері – 90%-ке дейін жетеді, ал талап бойынша өңдеуге жіберілетін мұнайдың құрамында судың үлесі 0,3%-тен төмен болу керек.

Сондықтан мұнайды өңдеуге  дайындау келесі процесстерден тұрады:

• Серік газдарды бөлу(мұнайда еріген) немесе мұнайды тұрақтандыру;
• Мұнайды тұссыздандыру;
• Мұнайды сусыздандыру(дегидротация).

Үлкен мұнай кен орындарында  осы операцияларды бір жүйеге бірітіреді, яғни ол жинау, транспортировка  және мұнай, газ және суды өңдеуді  біріктіреді. 1-суретте осындай схема  көрсетілген.

 

 

1-сурет. 1-скважиналар, 2- топтық өлшегіш қондырғы, 3-коллектор, 4-сығушы насосты стандия, 5-газөңдеуші  завод, 6-мұнайды дайындау қондырғысы, 7-суды тазалау қондырғысы, 8-насостар, 9-нагнетательные скважины, 10-герметизацияланған резеовуарлар, 11-«рубин» қондырғысы, 12-тауарлы резервуарлар, 13-магистральды мұнай құбыры.

 

Скважиналардағы шикі мұнай  өз қысымы әсерінен 2-топтық өлшеу қондырғыларына(ТӨҚ) жіберіледі, бұл жерде мұнай газы сұйықтан ажыратылып, олардың жалпы  көлемі өлшенеді. Сосын газ мұнай  мен сумен қайта араласып, алынған  қоспа 3-коллектор арқылы(ұзындығы 8км) газ мұнайдан бөлініп алынаты 4-сығушы насосқа беріледі. Газ 5-газөңдеуші заводқа беріледі(ГӨЗ), жартылай дегазацияланған  мұнай 6-мұнайды дайындау қондырғысына жіберіледі(МДҚ). МДҚ-да толық мұнай  газсыздандыру, тұзсыздандыру, сусыздандыру операциялары жүргізіледі. Газ әрі  қарай ГӨЗ-ге жіберіледі, ал су 7-тазалау  қондырғысына барады. Тазартылған су 8-насос арқылы 9-скважинаға жіберіледі. МДҚ-дан шыққан тұзсыздандырылған және сусыздандырылған мұнай 10-герметизацияланған резервуарларға барып түседі, ол жерден ол наостар арқылы мұнайдың сапасы мен мөлшерін білу үшін 11-«Рубин» қондырғысына жіберіледі. Қанағаттанарлық нәтиже болған жағдайда мұнай 12-резервуар арқылы13-магистральды мұнай құбырына жіберіледі(мұнайды МӨЗ-ге тасымалдайды). Ал нәтиже қанағаттанарлықсыз болса мұнай «Рубин» қондырғысынан МДҚ-ға қайтарылады.

Қазіргі кезде газбен байытылған мұнайды магистралды тасымалдау әдістері қарастырылуда, яғни тұтынушыға мұнай мен газды бір құбырмен жеткізу. Бұл әдіс шығындарды азайтуға көмектеседі.

 

Мұнайды тұрақтандыру. Шикі мұнай құрамында онда еріген С₁-С₄ жеңіл көмірсутектерінің айтарлықтай мөлшері бар.

Мұнайды тасымалдау және сақтау кезінде олар мұнайдан бөлініп, мұнайдың құрамы өзгеруі мүмкін.  Газ және сонымен бірге жеңіл бензин фракциясының шығынын болдырмау үшін бұл заттар мұнайдан оны өңдемес бұрын бөліп  алу керек. Осындай процесс тұрақтандыру деп аталады. Жағдайға байланысты мұнайды  тұрақтандыруды өлшеу қондырғыларында, сығу станцияларында және МДҚ-да(1-сурет) және газ өңдеуші зауыттарда(2-сурет) сепарация әдісімен бөліп алады.

Бірінші жағдайда серік газ  мұнайдан сепараторлы газ бөлгіштерде көпсатылы сепарация арқылы бөлініп алады, осы қондырғыда жай-жайдан қысым мен мұнай ағынының жылдамдығын төмендетеді. Нәтижесінде газ десорбциясы жүреді,сонымен бірге «газды конденсат» түзе отырып ұшқыш сұйық көмірсутектер бөлініп, сосын кондинсирленеді. Сепарациялық әдіс кезінде 2%-ға дейін С₁-С₄ көмірсутектері қалады.

 

Мұнайды тұзсыздандыру  және сусыздандыру. Мұнайдан тұз бен суды бөлу МДҚ-да және мұнай өңдеу зауыттарында(МӨЗ) өтеді.

Екі жағдайда да тұзсыздандыру  мен сусыздандыру процесстері  мұнай мен су түзетін эмульсияны бұзу қажеттілігімен байланысты.  Сонымен бірге, өндірісте мұнайды өндіру кезінде пайда болған шығу тегі табиғи эмульсияларды бұзады, ал зауыттарда мұнайды оның құрамындағы тұздан арылту үшін сумен шаю нәтижесінде жасанды эмульсияларды бұзады. Су мен металл хлоридтерінің мөлшері бірінші сатыда сәйкесінше 0,5-1 % және 100-1800 мг/л, ал екінші сатыдан кейін 0,05-0,1% және 3-5 мг/л құрайды.

Мұнай эмульсиясын бұзу үшін механикалық(тұндыру), термиялық(қыздыру), химиялық және электрлік әдістер  қолданылады. Сусыздандырудың химиялық әдісінде қыздырылған мұнай эмульсиясын деэмульгатормен өңдейді. Деэмульгатор ретінде әртүрлі ионогенді емес БАЗ:  оксиэтилденген май қышқылдары, метил- және карбоксиметилцеллюлоза, лигносульфонды қышқылдар қолданылады. Тұз бен суды бөлудің тиімдірек әдісі термохимиялық тұндыру және электр өрісінде эмульсияны бөлуді бірітіретін электрохимиялық әдіс.

Тұз бен суды электрохимиялық  ажырату қондырғысы немесе электротұзсыздандыратын қондырғылар(ЭЛОУ) өндірісте де, МӨЗде де қолданылады. Бұл әдісте мұнай эмульсиясын бұзу 30-45 кВ айнымалы тоқ кернеуі әсерәненэлектродегидратор аппаратарында өтеді, кернеу  құрамында тұз бар су тамшыларының  жабысуы мен козғалысын, және оның мұнайдан бөлінуіне ықпал етеді. 2-суретте ЭЛОУ-дың схемасы көрсетілген.

 

2-сурет. 1-мұнай  резервуары, 2-ЖА, 3-қыздырғыш, 4-араластырғыш, 5-1сатылы электродегидратор, 6- 2-сатылы  электродегидратор, 7-холодильник, 8-тұзсыздандырылған  мұнайды қабылдағыш, 9-мұнайды бөлгіш.

 

Мұнай 1-резервуардан мұнай  деэмульгатор және әлсіз сілті ерітіндісі немесе сода ерітіндісімен бірге 2-жылу алмастырғышарқылы өтеді, 3-қыздырғышта  қыздырылып 4-араластырғышқа түседі, осында мұнайға су қосылады.  Түзілген эмульсия кезекпен 5 және 6-электродегидраторға  өтеді, бұл жерде мұнайдан су мен онда еріген тұздың негізгі бөлігі бөлініп алынады, нәтижесінде  олардың мөлшері 8-10 есе азаяды. Тұзсыздандырылған мұнай 2-ЖА-ға өтеді, сосын 7-салқындатқышта суытылып 8-қабылдағышқа жиналады. Электродегидраторда бөлінген су  9-мұнай бөлгіште тұндырылып, тазартылуға жіберіледі. Ал бөлінген мұнай бастапқы мұнайға қосылады.

Тұзсыздандыру мен сусыздандыру мұнай айдау қондырғыларының  жұмыс істеу мерзімін артырады, жылу шығынын төмендетеді, сонымен бірге  мұнай өңдеудің екіншілік процесстерінде реагенттер мен катализатор шығынын азайтады.

 

Мұнайды өңдеу

Мұнай өңдеу заводтарының технологиялық процестерін екі  топқа бөледі: физикалық және химиялық.

Физикалық процесстер арқылы мұнайдың құрамындағы компоненттерін химиялық өзгеріссіз бөліп шығарады.  Оларға айдау, экстракция, адсорбция, абсорбция, кристалдану және т.б. процестер  жатады. Химиялық процестерге мұнайды  өңдеу кезінде бастапқы шикізатқұрамында болмайтын жаңа өнімдерді химиялық өзгерістер арқылы алады.

Мұнай өңдеудің басты процессі – (ЭТҚ – электртұзсыздандыру  және сусыздандырудан кейін) атмосфералық айдау(АТ-атмосфералық айду қондырғыларында) болып табылады. АТ-да отын фракцияларын (бензин, шам керосині, реактивті  және дизель отындары) және казандық отынның  компонентті немесе терең өңдеу  шиізаты ретінде қолданатын мазутты  бөліп шығарады.

Атмосфералық айдаудың отынды фракцияларын ары қарай жақсартуға ұшыратады: гетероатомды қосылыстардан  гидротазалау, каталитикалық риформинг арқылы бензиндердің сапасын жоғарылату  және мұнайхимиясының шикызаттарын – жеке ароматты көмірсутектерді ( бензол, толуол, ксилолдар және т.б.) бөліп алу.

Вакуумды айдау арқылы мазуттан(ВТ-вакумдық айдау қондырғысында) мотор отындар компоненттерін алатын шикізатты – вакуумды газойлдің  кең фракциясын(350-500^оС), немесе кейінгі тазалау процестеріне жіберілетін( селективті тазалау, депарафиндеу және т.б.) – жіңінке дистилятты май фракцияларын алады.

Вакуумды айдаудың қадығы- гудроннан қалдақ майларды немесе терең  өңдеу арқылы қосымша мотор отындар  мөлшерін, мұнай коксын, жол және құрылыс битумдарын алады немесе қазандық отын ретінде жұмсайды.

 

 

 

 

 

Мұнайды біріншілік айдау

 

Мұнайды біріншілік айдау(тікелей  айдау) – мұнайды фракциялық айдау(ректификация) айдау әдісімен оның құрамына кіретін  көмірсутектер қоспасын белгілі  бір қайнау температурасы аралығына  ие жеке дистиляттарға(фракция) бөлу процесі. Тікелей айдау барлық өндірілетін мұнай ұшырайды. Алынатын дистиляттын қолданылуына байланысты тікелей айдаудың 3 нұсқасы ажыратылады:

• Отынды процесс( отынның әртүрлі түрлерін алу);
• Отынды майлы процесс(майлар мен жанармай алу);
• Мұнайхимиялық процесс( химиялық өндіріске қажет шикізатты алуҚ.

Мұнайды өңдеу тереңдігіне  байланысты тікелей айдаудың қондырғысы екі түрге бөлінеді:

• Бірсатылы, атмосфералық қысымда жұмыс істейтін (АТ);
• Екісатылы(атмосфералық-вакуумды АВТ), мұнда бір саты атмосфералық қысымда, екіншісі 5-8 кПА қысымда өтеді.

АТ қондырғыларында мұнайды  айдаудың өнімдері болып мотор жанармайлары(бензин, авиационды керосин), дизель отыны және мазутты айтарлықтай мөлшері табылады.

Мұнайды айдау нәтижесінде  келесі негізгі мұнай өнімдері алынады:

а) бензинді фракция –  жеңіл бензин, бензин және лигроин  кіреді

б) керосинді фракция –  керосин және газойль

в) Қосымша айдауга ұшырайтын  мазут 

 

Атмосфералық айдау өнімдері

Өнім	Қайнау температурасы, оС	Шығым, %
Бензин	170оС дейін	14,5
Лигроин	160-200	7,5
Керосин	200-300	18
Газойль	300-350	5
мазут	350-ден жоғары	55

 

Бензин фракциясы молекуласында  көміртек атомы саны 5-10 болатын көмірсутектер  кіреді( пентаннан деканға дейінгі  қаныққан көмірсутектер, циклопентан, циклогексан және бензол). Бензин іштен жану двигательдері үшін жанармай ретінде, сонымен қатар еріткіш ретінде қолданылады. Каталитикалық риформинг қондырғысының қажетті шикізаты есебінде пайдаланылады.