Гудрондар мен мазуттарды деструктивті айдау қондырғысының технологиялық параметрлерін автоматты бақылау

Органикалық теория - мұнайдың жәндіктер мен өсімдіктердің және аралас-өсімдік пен жәндіктердің қалдығынан пайда болуының мүмкіндігін дәлелдейді. Ал, анорганикалық теорияда мұнайдың жаратылуы карбид теориясы, жанартау теориясы, космос, т. б. теориялар арқылы дәлелденеді. Көрсетілген теориялардың негізінде тәжірибелік және лабораториялық зерттелулердің қорытындылары алынды.

Мұнайдың пайда болуын органикалық теория бойынша дәлелдегендердің бipi М.В.Ломоносов еді. Ол алғашқы рет 1763 ж. мұнайдың жер қойнауында жиналған өсімдіктердің жоғарғы қысым әрі температура арқылы көмрленіп, өзгерген қалдықтарынан түзілу мүмкіндігін атап көрсетті. Бipaқ мұнай жөнінде нақтылы ынта-ықылас қойылған кез XIX ғасырдың екінші жартысы еді.

Осы мезгілде Л.Лекер мұнайды балдырдың шіруімен байланыстырды. Ал, К.Энглер мен Г.Гефер мұнайдың пайда болуын терең білу ушін лабораториялық зерттеуге теңіз жануарларының майын алғызды. Кейінгі кездерде органикалық теорияны қолдағандар А.Д.Архангельский, И.М.Губкин, В.В.Вебер, Н.Б.Воссаевич, П.Смит болды. Мұнай туралы органикалық теория осылай орныға бастады.

Атақты мұнайшы академик И.М.Губкин дүние жүзілік мұнай және газ кен орындарын зерттей келе іргелі теориямен байланысты «Учение о нефти» деген еңбегін жазды. Бұл еңбегінде ол жер шарының мұнай-газ аудандарының құрылысын, мұнайдың орналасу заңдарын жете зерттей келе мұнайды органикалық жағдайлармен байланыстырды.

Қазіргі кездегі есептеу машиналарының  дамуы технологиялық процестерді  автоматтандыруды, автоматты жүйелерді  жобалауды жеделдетуге және де осы  жетістіктерін қолайлы пайдалана  отырып, объекттерді басқарудың негізі болатын, олардың математикалық  жазбасын, процестерді реттеу, басқару  мәселелерін тез арада шешуге болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Мұнайды  алғашқы өңдеу қондырғыларының  қазіргі қалпы және оларды  жетілдірудің негізгі бағыттары

1.1 Қазіргі АҚ қондырғыларының сипаты

 

Барлық МӨЗ негізін мұнайды  алғашқы кезекте өңдейтін қондырғылар  кұрайды. Олардың көмегімен іс жүзінде  мотор отынының барлық компоненттері, майлайтын майлардың, екінші кезекте іске асатын процестердің шикізаттары және мұнай химиясы өндірісінің қажетті заттары өндіріледі. АҚ қондырғыларының жұмысына отын және майлайтын майлардың шығымы және сапасымен қатар мұнай шикізатын екінші кезекте өңдейтін келешек процестердің техника-экономикалық көрсеткіштері де байланысты. Сондықтан АҚ қондырғылар жұмысының тиімділігін артыру және күшейту проблемаларына баса назар аударылуда және солай бола беруі заңды.

Қазір МӨЗ-дағы жұмыс істеп тұрған АҚ қондырғыларының куаты 1,0; 1,0-ден 2,5-ға және 3-тен 8,0 млн. т/ж тиісінше 35,45 және 20%; сонымен бірге, олардың тек жарымынан кемінде вакуум айдау бөлімі бар. АҚ қондырғыларының жарымынан көбін 30-дан - 60 жылға дейін пайдаланып келеді, физикалық және моральді жағынан олар ескі. Олардың көбісі қазіргі талапқа сәйкес өзгертіліп, жоспарлық қуаты 2,0-2,5 есе өсті. Бұл жерде айта кететін жайт АҚ жұмысын күшейту, негізінен олардың мұнайды көп мөлшерде өткізу мақсатындажүргізіліп мұнай фракцияларының тиімді бөлінуінің жақсаруы ескерілмеуі, осының нәтижесінде мұнайдағы бар фракциядан алынған мөлдір фракция мөлшері төмен, бар болғаны 80-92% құрайды. Ректификация колонналарының көбісін қайта құру кезінде, контакт жабдықтарын тиімдірек түрлеріне ауыстырылмады, ал АҚ-ның вакуум түзуші құралдары іс жүзінде қазіргі талапқа сәйкес өзгертілмеді, олар қажетті терең вакуум бере алмайды; шатр типтес құбырлы пештер төменгі пайдалы әсер коэффициентімен жұмыс істеп келді. Пайдаланып жатқан қондырғылар, олардың арасында қайта жабдықтаудан өткендері, тіптен, кейінгі кездері іске қосылғандары да (ЛК-6У) төменгі техника-экономикалық көрсеткіш көрсетуде. Біздің АҚ қондырғылары мұнай, өңдеуге келетін сыбағалы энергия мөлшері жағынан да, сондай қазіргі шет ел қондырғыларынан көп. Ең төмен сыбағалы энергия жұмсау, оның ішінде өзіне керекті отынды пайдалануды ескерген жағдайдың өзінде АТ-ЛК-6У типтес қондырғыларына 24-30 кг/т және 15-25 кг/т шартты отын тиісінше құрайды. Мұндай көрсеткіштер АҚ-3 және АҚ-6 қондырғыларында 30-50 кг/т және 21-30 кг/т ШО. Ал алыс шет ел АҚ қондырғыларында сыбағалы энергия пайдалану 19-21 кг/т ШО.

Мұнайды бірінші кезекте өңдейтін қондырғылардағы мұнай айдау жүйесі әртүрлі, сондықтан неше түрлі фракциялар алынады. Тіптен бірдей қуатты ректификация колонналарының көлемі табақшаларының түрі және саны әртүрлі; оларда жылу алмасу жүйесі, дәлірек айтқанда суық, ыстық және қайталап буландыру да әр түрлі шешілген, сонымен қатар вакуум түзуші жүйе де солай. Су буының жұмсалуы да бір-бірінен алшақ.

1.2 Мұнайды атмосфералық айдау технология жүйесін жетілдіру

 

Мұнай атмосфералық айдау технологиялық жүйесін және ережесін таңдағанда, оның негізінен фракциялық құрамына сүйенеді және бірінші кезекте ондағы газдар мен бензин фракцияларының мөлшерін еске алады. Құрамы тұрақтандырылған, құрамында аздап еріген газдары бар (1,2%-ға дейін С₄-тті қоса есептегенде), ондағы бензиннің мөлшері көп емес (12-15% 180°С-қа дейінгі фракцияның) және 350°С-қа дейінгі фракция шығымы 45%-дан артық емес, мұнайларды энергия шығыны аз АҚ қондырғыларында (блоктарында) бір рет булану жүйесін пайдаланып айдау тиімді, былайша айтқанда, бір күрделі ректификациялау колоннасында, бүйірінде қосымша буландыру секциясы бар жүргізу тиімді. Осы тәрізді қондырғылар шет ел МӨЗ көптеп қолдануда, олар қарапайым және ықшамды, жеңіл және ауыр фракциялардың булануы бірге жүретіндіктен, берілген айдау үлесін (300-330°С) қамтамасыз ету үшін мұнайды қыздыруға кететін энергия және металл шығыны ең аз. Олардың негізгі кемістігі, технологиялық икемділігі аз және екі колонналы жүйеге қарағанда, мөлдір фракцияның шығымы кем (2,5-3,0%-ға), мұнайды өте сапалы дайындауды керек етеді.

Жеңіл мұнайларды айдау үшін құрамында көп еріген газдары (1,5-2,0%), бензин фракциялары (20-30% дейін) және 350°С-ға дейінгі фракция 50-60% құрайтын, атмосфералық екі қайтара буландыру айдауын қолдану орынды, яғни бензиннен айырушы колоннасы мен күрделі ректификациялау колоннасынан бүйірлі буландыру секциясымен қатар тұратын қондырғылар бензиннен аздап ажыраған мұнайды отын фракциялары мен мазутқа (t°бет=350-380^оС, Р=0,11-0,20 МПа) бөлуде басым пайдаланады. Біздің мұнай өңдеу жүйесінде мұнайды екі колонналы атмосфералық айдау қондырғылары ең көп қолданылады. Олар технология жағынан икемді, универсалды және әртүрлі фракциялы мұнайды өңдеуге ыңғайлы, себебі, бірінші колоннада мұнай құрамындағы бар болған бензиннің 50-60% бөледі, ол тұрақтандырушы міндетін атқарады, мұнайдың дайындау сатысында фракция кұрамындағы тұрақсыздықтарды жатыстырады және негізгі колоннаның тұрақты жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Мұндай құндылық АҚ қондырғыларын Ромашка мұнайы тәрізді шикізатты өңдеуден, жеңіл Батыс Сібір сияқты мұнайды өңдеуге ауыстыруда өте пайдалы болды.

Бензиннен айырушы колоннаны қолдану шикізат сорабының қысымын төмендетуге көмектеседі, негізгі колоннаны коррозиядан сақтайды, пешті жеңіл фракциялардан босатады және сонымен қабат оның қажетті энергия қуатын біршама кемітеді.

Екі колонналы АҚ-ның кемістігі, бензиннен айырылған мұнайды қыздыру температурасының тым жоғарылығы, бірінші колоннаның түбіндегі температураны ыстық бумен ұстап тұру, буларға қосымша энергия жұмсауға тура келеді. Бұдан басқа кондырғы қосымша жабдықтармен жабдықталған - колоннамен, сораптармен, конденсатор-тоңазытқыштармен және басқа.

Атмосфералық мұнай айдаудың қайта булану арқылы жүретін бір түрі ол - алдын ала булану және күрделі атомсфералық колоннада ректификациялау жүйесінің үлгісі. Буландырғыштан шыққан конденсацияланбаған бу және аздап бензинінен босаған мұнай пеште қыздырылғаннан кейін атмосфералық колоннаға жіберіледі. Осының нәтижесінде пештің айналмалы құбырларында гидравликалық қысым азаяды, сорап саны, колонна және конденсаторлар металл сыйымдылығы кемиді. Бұл тәрізді АҚ қондырғылары елдің МӨЗ аз қолданылады.

1.1-суретте ЛК-6У құрастырма қондырғысының АҚ секциясы принципиальді жүйесі берілген. Коп МӨЗ мұндай қондырғыларды пайдалану К-1-нің көп жағдайда толық өз қуатында жұмыс істемейтінін дәлелдеді және жоспарлы, тағы таза бензин алуды қамтамасыз ете алмайтынын көрсетті. Оның жұмысын жақсарту үшін көп МӨЗ шикізат пен жылу берушінің жылу алмастырғыштарын К-1-ге кіретін жердегі мұнай температурасын көтеру үшін қайта жалғастырылды. Басқа зауыттарда ыстық ағын жасауға қосымша пеш қойылды, К-1-дің әр түрлі биік деңгейіне 2 және 3 жерден мұнайды беру қолданылды. Рязань, Жаңа-Горький; Сызран, Пермь және Ферғана МӨЗ Кондратьев А А. және оның қызметкерлерінің ұсынысымен К-1 астына берілетін ыстық ағынның орнына, пеште қыздырылған аз ғана мұнай беру қолданылды, бұл колоннаның астының температурасын көтеруге мүмкіндік берді, бензин алуды көбейтті және қондырғының қуатын 10-15% өсірді. Олар тағы да мұнайды атмосфералық айдауды жақсартудың басқа жүйесін ұсынды, оның мәнісі мынадай. Бензиннен босаған мұнайдың бір бөлігін, пешке жібермей К-2-ге оның негізгі ыстық мұнай берілетін жерінен аздап жоғары жерге жіберіледі. Мұндай энергия үнемдейтін технологияны Мажекяй МӨЗ өндіру капиталдық шығынсыз іс жүзінде АҚ бөлімінің қуатын пешке түсетін жылуды көтермей-ақ 10% көбейтеді. Марушкин Б.К. қызметкерлерімен тағы да атомосфералық мұнай айдаудың тиімді энергия үнемдейтін К-1-ге буландырушы фракцияны беру технологиясын ұсынды. Осылай буландырушы фракцияны мөлшері 15% мұнайға есептегенде қосымша қыздырмай (бұл К-1 төменгі бөлігіндегі температураны ~300°С ұстап тұрады) беруді іске асырудың нәтижесінде дизель фракциясының алынуы, олардың бөлінуінің жақсаруынан 1,4-2,0% көбейеді және пеш жылу шығыны бұрынғы технологиямен салыстырғанда 7%-кемиді.

Мұнайды атмосфералық айдау өндірістік қондырғылары әдеттегіше мұнай фракцияларының таза бөлінуін қамтамасыз ете алмайды. Сонымен жаңартылған қуаты жоғары АҚ қондырғыларында аралық жақын дистиллятты фракциялардың кайнау температурасының бір-біріне ауысуы 100°С дейін және одан да жоғарыға жетеді, ал 350°С дейінгі фракцияның мазуттағы мөлшері 10-15%) дейін жетеді.

Мөлдір фракцияларды бөлуді тереңдету мақсатында және дизель отыны мен мазуттың бөлінуі температура шегіне қарап анықтауда мұнайды атмосфералық айдаудың әр түрлі жүйесі ұсынылды. Солардың арасынан мазутты буландырғышта төменгі немесе аз вакуумды қысымда жүретін екінші айдау жүйесін атап өтуге болады; айналушымен айдау және күрделі атмосфералық колоннаның концентрациялы бөлігінің төменгі жабық табақшасынан алынған флегманы әдеттен тыс қыздыру (400°С-қа дейін) арқылы айдау; мұнайды әдеттен тыс қыздыру және колоннаның төменгі жағын тез суыту арқылы және тағы басқа.

АҚ қондырғыларында фракциялардың бір-бірінен таза айырылуын жоғарылатудың ең көп тараған түрі - ол су буының қатысуымен айдау. Су буының негізгі әсері -көмірсутек буының сыбағалы қысымын төмендету және сонымен қабат тез қайнаушы фракцияларды буға айналдырып бөліп шығару. Буға айналдыру жылу жұмсалуымен байланысты болғандықтан айдаудан бөлінген сұйықтың температурасы төмендейді. Су буының буландырғыш әсері оның шығыны 1,5-2,0% масс, шикізатқа есептегенде ең тиімді. Су буының жалпы шығыны атмосфера колоннасында 1,2-3,5% масс, ал вакуум колоннасында - 5-8% масс, шикізатқа  есептегенде құрайды.  

 

                  

 

1-бензиннен  айырушы колонна К-1; 2-күрделі  колонна К-2; 3-буландырушы колонналар; Ағымдар; 1-мұнай; ІІ-жеңіл бензин; ІІІ-ауыр бензин; ІV-керосин; V-дизель  отыны; VІ-мазут; VІІ-су буы; VII-газ. 

 

Сурет 1.1. Мұнайды атмосфералық қайталап буландыру жүйесімен айдау

 

Су буының қатысуымен айдау процестерінің негізгі кемістіктері мыналар:

- айдауға және конденсациялауға энергия шығынын көбейту;

- колоннаға бу жөнінен түсетін күшті көбейтуі, бұл аппараттың диаметрін үлғайтады және табақша арасындағы сұйықтықты өзімен ілестіріп алып кетеді;

- жылуды қайта пайдалану мен жылу алмасу жағдайын нашарлатады;

- кедергіні көбейтеді және колоннамен басқа аппараттағы қысымды үлғайтуы;

- мұнай өнімдерін суландырады және оларды құрғату қажеттігі пайда болады;

- аппараттардың коррозиясы күшейеді және көп мөлшерде ластанған ағын су пайда болады.

Осыған байланысты, соңғы жылдары дүние жүзілік мұнай өңдеу саласында АҚ қондырғыларында су буын пайдалануды шектеу байқалады және оларды құрғақ айдау технологиясына ауыстыруда. Осы мақсатта, кейбір МӨЗ мынадай жартылай құрғақ немесе құрғақ әдіспен мұнайды айдау тәсілдері қолдануда:

1) буландырушы колоннадағы буланған фракция конденсацияланады, су қабаты тұндырғышта бөлінеді де көмірсутек бөлігі колоннаға қайтып оралады;

2) кұбырлық жылытқыштармен айдаушы колоннаның түбіне жылу беру арқылы айдау;

3) бүйірлі айдалушы фракция негізгі колоннадағы қысымға қарағанда төменгі қысымда құрғақ буландырылады;

4) буландырушы колоннаның түбіне су буының орнына, тез қайнайтын буланушы фракцияны беру арқылы айдау;

5) бір-бірімен материалдық және жылу легімен байланысқан көп колонналы жүйелерде құрғақ айдау және тағы басқа.

1.3 Гудрондар мен мазуттарды деструктивті айдау қондырғысының технологиялық параметрлерін автоматты бақылау

 

Бензиндік пен керосиндік фракциялар пештің ішкі оралымдарында пайда болатын  болса, газойлдық фракциялар – 420- 425 °  температура мен артық қысымда жұмыс істейтін буландырғыштарда пайда болады. Крекингтелінетін сұйықтың буландырғыштағы болатын уақыты 1.5 сағатқа созылады да пештен шығарғы температурасы 460-475 °С. аалығында.

2 пешке  мазут мұнай айдау қондырғысынан  8 насостың көмегімен 6 және 5 жылу  алмастырғыштар арқылы беріледі. Оған бу беріледі. 3 буландырғыштың  төмегі бөлігіне қоспа жеткізіледі  де оның шикізат келіп түсетін  бөлігінен төменірекке судың  буы енгізіледі. 3 буландырғышта  қоспа сұйық және буға бөлінеді. 

Ауыр  қалдықтың тұтқырлығын азайту үшін 2 насостың көмегімен еріткіш қоспасы енгізіледі. Осы еріткіштің рөлін дизель фракциясы алынатын қондырғыдағы фракция қолданылады.

Буландырғыштың  жоғарға бөлігінен шығатын будың  қоспасы  мен крекинг-газ 5 жылу алмастырғыштағы  жылу тасымалдағыштың рөлін атқарады; осыдан көмір текті конденсаттар, газдар мен булар 9 ректификациялық  колоннаның төмегі бөлігіне жіберіледі. 

6 мен  7 тареканың аралығында колоннаның  ішкі түбі орналасқан. Сол түбке  будың ағыны жеткен кезде 6 жылу алмастырғыш қа бағытталады.  Осы жерде пайда болатын сұйық  флегма колоннаның 5 тарелкасына  ағып түседі, ал булар болса, 7 тарекаға енгізіледі. Колннадағы  жалпы тарекалардың саны –  15 тең.

 

А.9 сурет

 

Олоннаның төмегі бөлігінде 340 °С температурада қайнайтын газойль. Дизель отынының фракциясы 10 колоннадан шықпай тұрып, су буымен 6 тарелкада үріліп тазаланады.

Төмендегі кестеде қондырғының жұмысының  параметрлері келтірілген. Мұндағы  күкіртті мазуттың тығыздығы 20 °С температурада 942 кг/м³; күкірттің мөлшері 2 % масс, және фракциялар 350 °С - 4,7 % масс.