Мунайга илеспе газдар

 

 

Мазмұны

 

   Кіріспе                                                                                                          

1. Процестің теориялық негіздері                                                              

2. Технологиялық бөлім                                                                        

      2.1. Шикізат, өнім  және реагенттердің сипаттамасы                        

      2.2. Қондырығыны, параметрлерді  таңдау және негіздеу               

      2.3. Қондырғының технологиялық схемасын сипаттау                    

3. Технологиялық есептеулер                                                              

      3.1. Қондырғының материалдық  балансы                                          

      3.2. Негізгі аппарат  есебі                                                                     

      3.3. Қосымша аппарат  есебі                                                                 

      3.4. Негізгі және  қосымша аппараттарды таңдау                            

4  Бақылау-өлшегіш аспаптары мен   процесті автоматтандыру

4.1 Автоматтандыру  функционалдық  схемасының сипаттамасы                                                                                                  

5. Қоршаған ортаны қорғау –  өндіріс қалдықтары, ағын сулар

және ауаның ластануы

6. Еңбекті қорғау және техника  қауіпсіздігі                                                

7. Құрылыс бөлімі

8. Экономикалық бөлім

    Қорытынды                                                                                             

    Қолданылған  әдебиеттер                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Мұнай және газ -  құнды  пайдалы қазба. Оларды өңдеуден шыққан өнімдері жәй тұрмысқа да және мемлекетті қорғауда да қажет. Олар өндірістің барлық саласында, көліктің барлық түрлерінде, соғыс және азаматтық құрылыста, ауыл шаруашылығында, үй қызметінде, энергетикада және т.б. қолданылады. Соңғы бірер онжылдықтарда мұнай мен газдан көп мөлшерде әр түрлі химиялық материалдар ала бастады: пластмассалар, жасанды талшықтар, жасанды каучук, лактар, жуғыш заттар, минералды тыңайтқыштар және басқа.

Табиғи жанғыш газдардың  кен орындары, басқа пайдалы қазбалармен  байланыссыз, газдар жиынтығынан тұратын  газды кен орнына; газ көмірсутектері мұнайда еріген немесе мұнай кенінің бетінде газ шапкасы деп аталатын газмұнайлы түріне; газ сұйық көмірсутектерімен қаныққан, газ конденсатты түріне бөлінеді.

Табиғи жанғыш газдар қалыпты жағдайда парафинді қатардың газ тәрізді көмірсутектерінің – метан, этан, пропан, бутан қоспасы болып табылады. Аз мөлшерде газда пентандар, сол сияқты ауыр парафинділер , ароматтылар, нафтенді көмірсутектер кездеседі. Газда сол сияқты көмірсутекті емес компоненттер – азот, көміртектің екі тотығы, су булары болады. Кейбір кен орындарының газ құрамына күкіртті қосылыстар (күкіртсутек және т.б.), сутек, Менделеевтің периодтық жүйесіндегі нөлдік топ элементтері (гелий, неон, аргон) кіреді.

Табиғи газдың негізгі  көмірсутектік компоненті – метан.

Қалған көмірсутектер өте аз мөлшерде кездеседі және молекулалық масса өсуімен олардың мөлшері азаяды.

Газдардың күкіртті компоненттерінің ішінде ең көп тарағаны күкіртсутек, оның мөлшері кең көлемде өзгереді - өте аз процентті үлестен бірнеше  оңдаған проценттік үлеске дейін  өзгереді. Күкірт құрамды газдарда кездесетін күкірт органикалық компоненттер: парафин қатарының меркаптандары (RSH); сирек – көміртек күкірт тотығы (COS); күкіртсутек (Н₂S); сульфидтер (R – S – R ); дисульфидтер (R – S – S - R).

Күкіртті қосылыстар – газдың тиімсіз компоненттері. Себебі олар улы, коррозияға активті, катализаторлардың уы және газдан бөлуді қажет етеді.

Су да газдың тиімсіз компоненті, олар газ тасымалдаудың және отын жүйесінің жұмысын қиындатады, құрал-жабдықтар  коррозиясын тудырады, сондықтан оларды бөлу керек.

Газ конденсатты кенорындарын қолданғанда  газбен бірге көмірсутекті конденсат  алынады, олардың шығыны 1000 г/м³ және одан да көп болуы мүмкін.

Конденсаттар сұйық көмірсутектердің қоспасы болып табылады, олар кең  температура аралығында қайнайтын шайыр, органикалық қышқылдар, күкіртті қосылыстар және басқа компоненттердің қоспасы болып табылады.

Мұнай химиялық синтездің даму процесі табиғи, мұнайлы  және өнеркәсіптік көмірсутекті газдардың  кең қолдануымен байланысты.

Жер астынан шығарылған табиғи газдарда су буы, сұйық күйдегі су, көмірқышқыл газы, күкіртсутек, азот және гелий болады. Күкіртсутек, көмірқышқыл газы, су газдың құрамында болғаны тиімсіз, себебі олар газды жинайтын және тасымалдайтын құрал-жабдықтарда коррозия туғызады.

Сондықтан табиғи газ тасымалдау алдында кептіріледі және тазартылады. Егер табиғи газда С₃-С₄ көмірсутектері көп болса, онда бұл көмірсутектерді газ өңдейтін заводтарда қайтадан бөліп шығарады.

Тазартылған және кептірілген  табиғи газ компрессорлы станцияларда қысылады және магистральды газ өткізгіштермен тұтынушыларға тасымалданады.

Қанықпаған газдар метан  және этилен қатарының көмірсутектерінен, сонымен бірге азғантай диенді көмірсутектерден тұрады; олар термиялық және каталитикалық  крекинг, пиролиз және кокстеу қондырғыларынан алынады.

Газдарды жеке көмірсутектерге  және жіңішке көмірсутекті фракцияларға бөлу арнайы газ фракциялаушы қондырғыларда (ГФУ) жүргізіледі.

Газ қоспаларын бөлу әдістері:

а) конденсация;

б) компрессорлы;

в) абсорбция;

г) ректификация;

д) адсорбция.

Газдарды  жеке компонентерге және өңдеуге  қажетті техникалық фракцияларға бөлген кезде әр түрлі процестер қолданылады.

а) Конденсация  – газды бөлудің бірінші сатысы. Конденсация көмегімен газ екі  фазалы жүйе сүйық фазаға бөлінеді, содан соң ол газ және сұйықтыққа механикалық айырылады. Конденсацияда хладоагент ретінде су және ауа қолданылады. Бұл кезде конденсация температурасы 35-40⁰ С. Конденсацияланатын компоненттер санын көбейту үшін, конденсация температурасын төмендету үшін хладоагент ретінде аммиак немесе пропан және этан қолданылады. Пропан және аммиакты  қолданып температураны 40⁰С-ге дейін, этанды қолданып 80⁰С-ге дейін төмендетуге болады.

б) Компрессорлы – газ фракциялайтын қондырғыларда конденсациямен бірге қолданылады. Газдардың қысымын көтеру арқылы көмірсутекті компоненттерді конденсациялауға жақсы жағдай  туады. Берілген температура және қысым мен қаныққан булар қысымы сәйкес келсе, бірінші газ қоспасының ауыр компоненттері конденсрленеді.

а) Абсорбция  – бұл процесс газдың жеке компоненттерін сұйықпен сіңіру (абсорбент). Абсорбция тиімділігі температураға, қысымға тәуелді және газдың физико-химиялық қасиетімен қысымға әсері Генри заңымен анықталады. Бұл заң бойынша сұйықтың газда еруі сұйық үстіндегі будың парциальды қысымына пропорционал. Егер температураны өзгертпей ерітінді үстіндегі қысымды көтерсек ,онда сұйыққа газдың тағы жаңа мөлшері өтеді . Қысымды өсіру абсорбцияны қалыптастырады. Температураны 35⁰С-ден жоғары көтермеу керек. Көбіне қондырғыларда екі сатылы абсорбция жүреді:

в) Абсорберден  шығарда ауыр фракциямен, мысалы, бензиндегі газды ұстап қалу үшін керосин  газойльды фракциямен жуылады. Газдың сіңірілуі жылу бөле жүреді. Сондықтан газ және абсорбентті абсорберге берер алдында жұмыс температурасынан төмен температураға дейін салқындатады. Қаныққан абсорбент жоғарғы тарелкалардан мұздатқыштарға беріліп одан төменгі тарелкаларға түседі. Шикізат беріліп және абсорбентті суыту үшін тек су ғана емес, хладоагенттер пропан және аммиак қолданылады. Абсорбициянған газ буландыру арқылы десорбер колоннасында абсорбенттен бөлінеді.

г) Ректификация – газ қоспаларын жеке компоненттерге бөлу үшін жүргізіледі. Қоспаны газ фазасында бөлу қиын жүреді. Сондықтан реактификацияға көбіне газдан компрессиялы, конденсациялық немесе абсорбиялық әдіспен бөлінген сұйықтар қолданылады. Сұйытылған газдардың реактификациядан ерекшелігі қайнау температуралары жақын өнімдерді бөлу және тазалану дәрежесі жоғары тауарлы өнімдерді алу.

д) Абсорбциялы  әдіс арқылы газдарды бөлу өндірісте  аз таралған. Ол кейбір қуатты заттарының беттерінің, газдардың әр түрлі компоненттерін таңдамалы сіңіру қабілетіне арналған. Сұйық сіңіргіштерге қарағанда қатты абсорбенттер ауыр көмірсутектерді жақсы сіңіреді. Абсорбция арқылы құрғақ газ алуға болады. Абсорбция қоспадан көзделген компоненттерді 50 мг/м³ көп болмағанда және ауадан тұратын газдарды бөлуге арналған.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Процестің теориялық негіздері.

 

 Мұнай және табиғи  газдар құрамына көмірсутектермен  бірге қышқыл газдар – көмірсутегінің  қосоксиді (СО2) және күкіртті сутегі (Н2S), тағы да күкіртті қосылыстар – көміртегінің күкіртоксиді (СОS), қоскүкіртті көміртегі (СS2), меркаптандар (RSH), тиофендер және басқа қоспалар кіреді, олар белгілі жағдайда газдарды тасымалдауды және пайдалануды күрделендіреді, металдардың коррозиясын күшейтеді, каталитикалық процестердің тиімділігін төмендетеді және катализаторларды уландырады.

Абсорбция – газдардың  кейбір компоненттердің сұйықпен                           ( абсорбентпен) жанасуында жұтылу процесі. Абсорбция тиімділігі процесті жүргізу температурасына, қысымына, газдың және қолданылатын абсорбенттің физика – химиялық қасиеттеріне, абсорбцияланатын газдың жүру жылдамдығына, берілетін абсорбент мөлшеріне байланысты.

 Белгілі газ компоненті, бұл компоненттердің газ фазасындағы сыбағалы қысым, оның абсорбент болатын сұйықпен тепе – теңдіктегі булардағы сыбағалы қысымынан асқанда және газбен жанасқанда абсорбцияланады. Сондықтан, газдан абсорбентпен компоненттің бөліну тиімділігі, осы сыбағалы қысымдар айырмашылығына пропорционалды. Одан бөлек компоненттің жұтылу мөлшері уақытқа және сұйық пен газ фазаларының жанасу бетіне пропорционалды.

Қысымның абсорбция  процесіне әсері Генри заңымен  анықталады. Бұл заңға сәйкес газдың сұйықтыққа еруі, оның сұйықтық бетіндегі  булардағы сыбағалы қысымына пропорционалды. Егер температураны өзгертпей ерітінді бетіндегі қысымды көтерсе, онда газдың жаңа бөлігі сұйыққа ауысады. Қысымды өсіру абсорбцияға жәрдемдеседі.

Температураны  көтеруден  газдың сұйықтықта еруі кемиді. Абсорбция  бәсеңдейді және тіптен жүрмеуі мүмкін. Технологиялық қондырғыларда газдан пропан мен бутанды бөлуде температураны 35ºС жоғары еместе ұстайды.

Абсорбентті таңдау абсорбцияланатын газ қасиетіне байланысты. Көмірсутекті газдар құрылымы мен молекулалық  массалары жағынан жақын жеңіл бензиннің сұйық көмірсутектерімен жақсы бөлінеді. Жеңіл абсорбенттің булар қысымы жоғары болатындықтан ол абсорберден шығушы газбен көп мөлшерде ілесіп кетеді. Абсорбция қондырғыларында әдетте екі сатылы абсорбцияны қолданады: негізгі абсорбент есебінде бензин фракциясын, ал одан кейін абсорберден шығушы газ ауыр фракциялық құрамды сұйықпен, мысалы, керосин – газойль фракциясымен, газдан ілесіп кеткен бензинді бөлі үшін жуады.

Газдың сұйықпен жұтылуы  жылу бөлумен жүреді. Осындайда абсорбцияны бәсеңдетпеу үшін технологиялық қондырғыларда арнайы шаралар қолданады. Мақсатты компоненттерді бөлу дәрежесін көтерудің тиімді тәсілдеріне абсорбент пен газдың, оларды абсорберге берер алдын жұмыс температурасынан төмен температураға дейін суыту болып саналады. 

Абсорбция жылуын бөлуді аралық шығарылған тоңазытқыштарда  іске асырады. Қаныққан абсорбент жоғарғы  табақшадан алынып өз күшімен немесе сораппен тоңазытқыш арқылы өткізіледі, ал одан кейін төменгі табақшаларға қайта беріледі. Шикізат пен қайта айналушы абсорбентті суыту үшін судан бөлек жасанды суытқыштарды да, пропан мен аммиакты қолданады.

Абсорбциялауда жұтылған газ абсорбентпен буландырушы колонна  – десорберге бөлінеді. Десорбциялауда абсорбцияға қарама – қарсы жағдай қажет, яғни жоғарғы температура және төмен қысым.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Технологиялық бөлім

2.1 Шикізат, өнім және реагенттердің сипаттамасы                        

                  

Құрамында күкіртсутек  бар барлық газдарды үш топқа бөлуге болады: табиғи, технологиялық және желдетілген. Бұл газдарды күкіртсутектен тазалау технологиясына байланысты  құрамында оттегісі бар және құрамында оттегісі жоқ газдар деп бөлеміз.

Құрамында оттегісі бар  топқа желдетілген газдар жатады. Бұл газдарда күкіртсутек барлық жағдайда бола бермейді немесе көп болмайды және 0,003 – 2 г/м³ аралығында болады. Бұл, мұндай газдарды тазалау кезінде айтарлықтай қиындықтар туғызуы мүмкін. Қалдықтарды тазалау кезінде күкіртсутектің мөлшері аз болған жағдайда, алынатын күкірт және құрамында күкірт бар қосылыстардың шығыны айтарлықтай мәз емес, бірақ кейбір зауыттарда ролі бар.