Мұнайдың пайда болу теориясы

                                                       Кіріспе

 

 

Мұнай,  аталып  өткендей  өте  күрделі  парафиндер,  нафтендер,  ароматты және гибридті көмірсутектердің бір-бірінде еритін молекулалық  массасы және  қайнау   температурасы     әр  түрлі  қоспалардан   тұрады.   Оны    бірдей  жеке компоненттерге бөлу мүмкін емес және ондай бөлу мұнай өнімдерін өндірісте пайдалануға қажет емес.  

Іс  жүзінде  мұнайды  көмірсутектердің  фракцияларына  және  топтарына  бөледі  де,  олардың  химиялық  құрамын  өзгерту  мақсатында  өңдейді.  Мұнай өңдеуді  алғашқы және екіншілік процестерге  бөледі.

Алғашқы  өңдеу  процестеріне  мұнайды  қайнау  шектерімен  бір-бірінен 

айырмашылығы  болатын  фракцияларға  бөлуді,  ал  екіншілікке  термиялық  пен термокаталитикалық  өңдеу процестерін, сонымен  қатар   мұнай   өнімдерін тазалауды жатқызады.

  Мұнайды алғашқы өңдеудегі негізгі процесс алғашқы немесе тура айдау болып саналады, оны дистиляция мен ректификацияны қолданып жүргізеді. Дистилляция.   Дистилляция  немесе  айдау сұйықтықтардың  өзара еритін қоспасын  фракцияға, бір-бірінен   және    бастапқы    қоспадан    да  қайнау температурасымен айырмашылығы болатын, бөлу процесін атайды.

      Айдау    процесінде   қоспа    қайнағанға   дейін   қыздырылады,     осының  нәтижесінде ол аздап буланады. Пайда болған бу бөлініп конденсацияланады. Айдау   арқылы   құрамы   жағынан   бастапқы  қоспадан   айырмашылығы   бар дистиллят  және  қалдық  алынады.  Айдауды  бір  рет,  көп рет немесе  біртіндеп буландырумен   жүргізеді.    Бір   рет   буландырумен   айдауда   мұнайды   белгілі температураға  дейін  қыздырады  да  бу  фазасында  өткен  барлық  фракцияны сұйық  фазадан  бір  рет  сеператорда  бөледі.  Фазаны  бөлу    процесін  көп  рет  жүргізуде  бір рет буландыруды бірнеше рет қайталайды.

      Ректификациялау      деп   -  қайнау   температурасының      бір  –   бірінен айырмашылығы  бар  сұйықтардың  қарама  –  қарсы  қайта  –  қайта  жанасуының  нәтижесінде, бөлінуінің диффузиялық процесін айтады.Булар мен сұйықтардың   жанасуы тік цилиндр тәрізді құралдарда арнайы жабдықтармен      жарақталған      ректификациялаушы       табақшалары      немесе  насадкалары  бар,  колонна  бойымен  жоғары  көтерілуші  бу  мен  төмен  ағушы сұйықтық       арасында       өте     тығыз      жанасуды       қамтамасыз ететін -ректификациялық  колонналарда іске асырыладды.

 

  1 Мұнайдың пайда болу теориясы

 

Мұнай – көміртегілер 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. Мұнайдың құрамына көміртек және сутектен басқа, азот,күкірт,оттек және басқа элементтер кіретін,гетероатомды қосылыстар бар. Мұнайдың, ал ертеректе оны «тас майы» деп атаған, болашағы зор екенін болжаған орыс ғалымы М.В. Ломоносов, Пенсильванияда ең алғаш рет мұнай ұңғымасы бұрғыланғанға дейін жүз жыл бұрын, мұнайдың шығуы жайлы өзінің бірегей теориясын ұсынған еді. «Жер қойнауында тереңнен орналасқан шымтезекті шөгінділерден жерасты ыстығымен қою, майлы материя шығарылып, саңылаулар арқылы ағады... Бұл дегеніміз – сирек, әртүрлі сұрыпты, жанатын және құрғақ, қатты материялардың пайда болуы, бұл тас майы – мұнайдың негізі...», – деп жазады 1763 жылы М.В. Ломоносов.

Мұнайды қыздыру кезінде мұнайға  біраз ұқсайтын қарамайларды беретін  көмір мен тақтатастардан шығу теориясы да орыс ғалымдары – академиктер Паллас пен Абихтікі болған еді. Алайда ол кезде олардың қорытындыларының мұнайды іздестіруде практикалық мағынасы аз еді.

Ең жемісті болғаны өткен  ғасырдың соңында Д. И. Менделеев ұсынған мұнайдың бейорганикалық шығу теориясы еді. Ұлы орыс химигінің айтуы бойынша, жер шарының орталық ядросы темір және құрамдарында көміртегі бар басқа металдардың қоспаларынан құралады. Жер қыртысындағы жарықтардан өткен сулардың әсерінен бұл ядро жеңіл көмірсуларды – ацетилен, этилен және т.б. түзеді. Жер жарықтары арқылы жоғары жер қыртысының суық бөліктеріне көтеріле бере олар мұнайдың негізгі құраушы бөліктері болып табылатын ауыр көмірсулар қоспасына айналады.

Харичков және басқа да орыс ғалымдары  мұндай әдіспен табиғи мұнайға ұқсас  сұйық – жасанды мұнайды алды. Д.И. Менделеев теориясы бойынша  мұнай қарқынды тау түзілу орындарында  кездеседі. Мұны жиі бақылауға болады, сондықтан Д.И. Менделев қорытындыларын барлаушылар мұнайды іздеуде  көп уақыт қолданды.Мұнай өнеркәсібінің  дамуы барысында, әдетте, мұнай кездесуі тау түзілу процестері қосымша фактор болып табылатын жағдайларда  кездесетініне көз жетті. Ақыры 1930 жылы ірі кеңес ғалымы – академик Н.Д. Зелинский бұл жерде катализ, яғни өздері аз өзгеріске ұшырайтын заттардың әсерінен химиялық өзгерістерді тездететін құбылыс орын алатынын дәлелдеді. 

 2 Мұнайды бөгде заттардан тазарту

 

Жер қойнауынан табылған мұнайдың құрамында газ,су және тұз бар.Мұнайды  өңдеуге дайындау тұзсыздау,сусыздау және сепарациялау сияқты процестерден тұрады.

Алынған кен орынан байланысты шикі мұнайдың құрамында тұздардың,судың  және ілеспе газдардың мөлшері әртүрлі  болады.Араб мемлекеттерінің  кен  орындарындағы шикі мұнайдың құрамында тұз және судың мөлшері аз болады.Алайда, Қазақстан мемлекетінің  кен орындарындағы шикі мұнайдың құрамында тұздың мөлшері 1т/300кг, судың мөлшері 1т/200 - 400 л,ілеспе газдың мөлшері 1т/100м³ құрайды.Тұздардың және сулардың  мөлшерінің жоғары болуы,мұнайдың сапасына тәрі әсерін тигізеді.

Кен орындарда мұнай екі  немесе үш деңгейлі сепарацияға ұшырайды.Сепарацияның бірінші деңгейінің газдарын 0,6 - 0,7МПа газөңдеу зауытына  (ГӨЗ) бағыттайды; сепарацияның екінші және үшінші деңгейінің газдарын компримерлеуден кейін ГӨЗ-на сепарацияға бағыттайды.

Қолданылатын мұнай кен  орынының физикалық қасиеттеріне байланысты ілеспе газды толық жою үшін, сондай-ақ,су-мұнай  эмульсиясын жақсы айыру үшін мұнайды сепарацияның соңғы деңгейіне  жіберудің алдында қыздырады.Бұл  жағдайда мұнайдың қасиеттері жақсарады,газ өңдеу зауытында өңдеуді қажет ететін бөлінетін газдардың көлемці артады. 

Мұнай – өңдеудің  ілеспе газдары мұнай химиясы үшін  құнды шикізат болып табылады.Себебі,олардың құрамында С₂ - С₅ көмірсутектерінің жоғары мөлшері бар.Алайда, мұнайдың сепарациясы жеңіл көмірсутектердің толық бөлінуін қамтамасыз етпейді және мұнайда С₁ - С₄ көмірсутектері қалады.Бұл көмірсутектер мұнайды тасмалданғанда  немесе сақтағанда бөлінеді.Мұнайды жоғалтуды азайту үшін және қосымша алу мақсатымен тұрақтандыру процесін қолданады.Бұл жағдайда 2,2 - 2,3 % мас. Бойынша С₃ - С₅ көмірсутектерді бөлгеннен кейін мұнайда С₄ - С₅ көмірсутектерінің біраз мөлшерін сақтап қалуға мүмкіндік туады.С₄ - С₅ көмірсутектерін жанармайдың қажет сапасын қамтамасыз ету үшін қолданады.

Іс жүзінде мұнайды  дайындау мен тасмалдағанда әртүрлі  сызбаларды қолданады,оларды:

• Кәсіпорынның орналасуы:
• Газдардың мұнайдағы мөлшері;
• Мұнай мен газдың тасмалдау бағыты мен шарттары;
• Мұнайды өңдеуге дайындау бойынша қондырғыларды салу мүмкіншілігі сияқты көрсеткіштеріне байланысты таңдайды.

  1Суретте мұнай өңдеу зауыттарына тасмалдау және жеңіл көмірсутекті шикізатты алу мақсатымен мұнайды біріншілік дайындаудың кең таралған сызбанұсқасы көрсетілген.

  Шикі мұнай I қабаттан  кедергіш тетік 1-ге өтеді және бірінші деңгейлі сүзгіш 2- түседі,сепараторды қысым 0,6 - 0,7 МПа деңгейде ұсталып тұрады,бұл қысым II газ өңдеу зауытына компрессорсыз жіберу үшін жеткілікті болады.Кейін бірінші деңгейдің сүзгішінен 2 кедергіш тетік арқылы мұнай екінші деңгейлі сүзгіш 3-ке жіберіледі, бұл жерде қысым төмендегендіктен қалған газ III бөлінеді.Ары қарай мұнай тұнбағыш 4-ке ағады,бұл жерде мұнайдан қабатты су V және қалған газ бөлінеді.Екінші деңгейлі сүзгіштегі қысым 0,2 - 0,3 МПа қысымды құрайды. Тұнбағышта қысым атмосферлі қысымға жақын болады. Екінші деңгейлі сепаратор мен тұнбағыштан шыққан газдар компрессор 6- да сығылады да, газ өңдеу зауытына жіберіледі (1-сурет).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

                    

 

 

                     1-cурет - Мұнайды өңдеуге дайындау

 

Мұнайды өңдеуге дайындау:1-кедергіш тетік ; 2,3-1-ші және 2-ші деңгейлі сүзгіштер; 4-тұнбағыш; 5-үрлегіш; 6-компрессор; 7- газ өңдеу зауыты; 8- мұнайды тұрақтандыру қондырғысы; I - қабатты су; II, III – екінші және үшінші сепарацияның газдары; IV – тұрақсыз мұнай; V – қабатқа енгізуге арналған су; VI – метан; VII – этан; VIII – тұрақсыз жанармай; IХ – метан және этан; Х – тұрақты мұнай; ХI – жеңіл көмірсутектердің фракциясы.

 

      

          3 Мұнайды өңдеудің негізгі технологиялық процестерінің сипаттамасы

 

       Мұнай өңдеудің процестерін 3 бөлімге бөлуге болады:

1. Қайнау температурасының интервалы бойынша бөлінетін мұнай шикізатын фракцияларға ажырату (біріншілік процестер);
2. Химиялық айналулар арқылы алынған фракциялардың құрамына кіретін көмірсутектерді өңдеу және тауарлы мұнай өнімдерінің құрауыштарын даярлау (екіншілік процестер);
3. Жақсы сапалық көрсеткіштері бар мұнай өнімдерін алу үшін, құрауыштарды араластыру;

Моторлы және қазанды отындар,сұйытылған газдар,мұнай химия өндірістер үшін шикізаттың әртүрлері,сондай-ақ, кәсіпорынның технологиялық сызбанұсқасына тәуелді  гидравликалық немесе жаққыш майлар,битумдар,мұнай  кокстері, парафиндер МӨЗ-ның өнімдері болып табылады.Технологиялық процестердің жиынтығына байланысты, МӨЗ-да 40-тан  астам мұнай өнімдері алынуы мүмкін.

Мұнай өңдеу- үздіксіз өндіріс,зауыттарда өндірістің жұмыс жиілігі толық жөндеудің арасында үш жылды құрайды.МӨЭ-ның функционалды бірлігі – белгілі технологиялық процесті жүзеге асыратын ,қондырғының жиынтығы бар өндірістік объект болатын технологиялық қондырғы болып табылады.

Мұнайды өңдеуге дайындау процестері (электртұзсыздау)                        Шикі мұнай құрамына технологиялық қондырғының тотығуын шақыратын,тұздар кіреді.Оларды жою үшін,тұз еритін,шикізатты ыдыстардан түсетін мұнай ЭЛТҚ-электртұзсыздау қондырғысына түседі.

Тұзсыздау процесі ішінде жасалынған элетродтарды бар цилиндірлі қондырғылар-электрдегидраторларда жүзеге асады.Жоғары кернеудің тогының әсерінен мұнай мен судың қоспасы (эмульсия) ыдырайды,су қондырғының астында жиналады және бөлек ыдысқа ағызылады.Эмульсияның жақсы ыдырауы үшін,шикізатқа арнайы заттар-деэмульгаторлар енгізіледі.Процестің температурасы -100 – 200 ºС. МӨЗ мұнайды дайындау нәтижесінде оның құрамында су мөлшері 0,1 % мас., ал тұз мөлшері 3 - 5 мг/л дейін кемиді.Судың мөлшері 0,1 % мас. Және одан да төмен болғанда,мұнайда мөлшері 4,3 мкм болатын тек ұсақ тамшылар ғана қалады.

Егер зауытқа құрамында 100мг/л, 0,5 % мас. Су болатын мұнай түссе,онда тек 0,1 % мас., сусыздану ғана тұзды бес есеге дейін төмендете алады.

ЭЛТҚ кейін,мұнайда никельдің  және ванналийдің мөлшерін 1,5 - 3 есеге дейін кемітеді. Алайда, хлоридтерді және ауыр металдарды жоюдың  арасындағы  дәресесінің тәуелділігінде тура пропорционалдық байқалмаған.

ЭЛТҚ (Электротұзсыздау қондырғысы) блогында  тұзсызданудың төрт аймағын  бөлуге болады.Бірінші аймақта мұнай  таза шайдырушы сумен және деэмульгатормен  араласады. ЭЛТҚ қондырғыларында : инжектор және араластырғыш клапан сияқты екі  түрлі араластырғыштар қолданысқа ие болады. Шаюшы су ретінде өзен суы немесе технологиялық конденсаттар қолданылады: шаюшы суда тұздың мөлшері  мг/л артық болмауы керек. Екінші аймақта қайта түзілген эмульсиялардың ірі тамшыларының тұну процесі жүреді, ал үшінші аймақта электр өрісінің әсерінен ұсақ тамшылардың соқтығысуы және бірігуі интенсификацияланады.Төртінші аймақта мұнай ағынымен көтерілетін  екінші аймақтан шығарылған тамшылардың  қосымша тұнуы жүреді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Мұнай өңдеудің біріншілік процестері.Атмосферлі  айдау

 

Тұзсыздалған мұнай АВҚ деп белгіленетін, мұнай айдаудың атмосферлі – вакуумды қондырғысына түседі.Бұл атау шикізатты фракцияларға бөлудің алдында қыздыру, отынды және түтінді газдардаң жылуын жандыруының жылуы арқылы жылан тектес құбырлық пештерде жүзеге асуымен шартталған.

 АВҚ атмосферлі және  вакуумды айдаудың екі бөліміне  бөлінген.

Атмосферлі айдау мұнайға  шығу мүмкіншілігі 45 – 60 % құрайтын,   360 ^˚С дейін қайнайтын,жанармайлы, керосинді және дизельді жарық мұнай фракцияларын ажырату үшін арналған.

Атмосферлі қондырғыларда  терең емес мұнай айдауын жүргізеді.Атмосферлі айдаудың қалдығы- мазут.Процесс булар жоғарыға қарай, ал сұйықтық төменге қарай  өтетін, ішінде қатынастық қондырғы орнаған цилидрлі тік жабдықта- ректификациялық колоннада пеште қыздырылған мұнайды жеке фракцияларға бөлуде түйінделеді. Әр түрлі өлшемді және пішінді ректификациялы колонналар мұнай өңдеу зауыттарының барлық қондырғыларында қолданады,оларда тәрелке сандары Әр түрлі өлшемді және пішінді ректификациялы колонналар мұнай өңдеу зауыттарының барлық қондырғыларында қолданады,оларда тәрелке сандары 20 - 60 арасында болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 4.1 Вакуумды айдау

 

Қондырғылары мұнай өңдеуді тереңдетуге арналған.Оларды мазуттан алынатын газойльді, майлы фракцияларда және гудронды отынды, жаққыш майларды,коксты,битумды және басқа да мұнай өнімдерін өндіру үшін шикізат ретінде қолданады.

Фракциялардың қолдану бағытына қарай біріншілік мұнай айдау  қондырғыларын отынды,майлы немесе отынды-майлы қондырғылар деп  атайды.