Дәрістер кешені

ДӘРІСТЕР КЕШЕНІ

Дәріс 1  Мұнай  және оны өндеудің негізгі жолдары. Тазарту.

1.1Дәрістің мақсаты:Мұңай және оны өңдеудің негізгі жолдарымен   таныстыру.

1.2Қаралатын сұрақтар және қысқаша мазмұны:

1. Мұңай.Мұңайды өңдеудің негізгі жолдары.
2. Тазарту

Автомобильдер паркның ұлғайуы пайдалану материалдарының шығынының жоғарлауына әкеп соқты. Көліктік техниканың ұлғаюы жанармай, майлау майларының және сұйықтардың өндірілуінің жоғарылауын талап етіп отыр.  Автомобильдің жылдамдықтары мен қуаттарының өзгеруі, қолданатын жерлерінің ұлғаюы, арнайы машиналардың көбеюі 21-ғасырдың даму ерекшеліктері болып, пайдалану материалдарының сапасын әрдайым жетілдіруді талап етіп отыр. Сонымен қатар қазіргі кездегі шығыарылатын технико-экономикалдық көрсеткіштері шыңдалған көліктік қозғалтқыштар жоғары сапалы пайдалану материалдарын қалайды. Сондықтан қазіргі және  болашақ қозғалтқыштарға арнап пайдалану материалдарының жаңа сорттарын шығаруға тура келеді. Пайдалану материалдарының өндірісінің негізгі қайнар көзі болып мұнай өңдейтін және химиялық салалар саналады. Яғни көліктік техниканың дамуы, пайдалану материалдарының жаңа сорттарын шығару үлкен үш саланың бірігіп дамуын: машина жасау, мұнай өңдеу және химия өндірісін дамуларын талап етіп отыр. Және олардың байланыстыру звеносы ретінде пайдалану материалдарының ролін айтуымыз керек.

Пайдаланушылар тұрғысынан қарағанда, пайдалану материалдары өздерінің жақсы қасиеттері мен  қатар, олардың жанған жанармайлардың қалдық газдарының қоршаған ортаға әсерін ескеруіміз керек.

Осы және басқа да пайдалану материалдарының көрсеткіштері пәнің мақсатын анықтайды:

○ Көліктік техниканың сенімді, төзімді және үнемді жұмысын қамтамасыз ететін, жанармай, майлау майлары мен  арнайы сұйықтардың оңтайланған  талаптарын анықтау;

○ жанармайлардың, майлау майларының және  техникалық сұйықтардың қолдану ерекшеліктеріне байланысты олардың құрылымы туралы негізгі мағлұмат беру;

○ мұнай өнімдері мен  жоғары сапалы пайдалану материалдарының  өндіру қағидалары туралы мағлұматтарды  беріп және оларды шет ел маркаларымен салыстыру;

○ жанармайдың, майлардың  және сұйықтардың сапасын бақылайтын және пайдалану қасиеттерін бағалайтын зертханалық, стендалық және сапарлық әдістерін жасау.

Мұнайдан пайдалану  материалдарын өндіру

Қазіргі  кездегі қолданатын жанармайлар, майлау майлары, пластикалық майлардың негізгі, тежегіштік және бәсеңдеткіштік сұйықтар мұнай өңдеудің өнімдері болып табылады. Мұнай газдарының өнімдері – синтетикалық қаптау материалдары, пласмасстар, резиналық бұйымдар конструкторлық, жөндеу материалдары ретінде кеңінен қолдануда. Былайша айтқанда металл емес материалдардың дені Жер қойнауының өнімдері болып саналып, қазіргі көліктік техника да кеңінен қолданады. Жер қойнауының өнімдері – мұнай, көмір шым тезектер мен түсті және қара металдардың кендері негізгі  шикі заттары болып келеді.

 Мұнай өңдеуінің  қағидалары

Мұнай – тұтқырлы майлы  сұйық түрі қарақоңыр, кейде жасыл  қоңыр, көмір сутегі  құрамында 99 % шейін жететін, ал құрлысы жағынан  әртүрлі болып келеді. Оның құрамына кіретін көмір сутектері үш класқа бөлінеді:

• парафиндік;
• нафтендік;
• ароматтық.

Мұнай құрамына кіретін  көмір сутегінің молекуласындағы  атомдардың сандары бірнеше мәндермен  анықталады. Қарапайым парафиндік көмірсутектері екі, үш және  төрт атомды көміртегі  әдеттегі жағдайда газ болып келеді де, кейбір мұнайлардың құрамында ертінді күйінде болуы да мүмкін. Көмір сутегін құрымындағы көміртегін атомдар саны бестен және одан жоғары молекулада болған жағдай сұйық түрде болуы мүмкін. Парафин қатарындағы көмір сутегінің құрамындағы атомдар саны он жетіден және одан жоғары атомды көміртегі қатты зат болып, мұнай құрамында ертінді ретінде кездеседі. Көмір сутегінің бұндай әртүрлігі мұнайлардың қайнау температурасы  тұрақсыз және қыздырған кезде булану температурасының шегі бірнеше мәнді  қабылдайтынын көрсетеді. Мұнайдың басым көпшілігін жай ғана қыздырғанда 30 ... 40 ⁰С шамасында, олар буланып, жеңіл көмір сутегілері тез қайнап кетеді. Ал қыздыру температурасын одан әрі жоғарылатқан жағдайда мұнайдан ауырақ, көмірсутегілері қайнап бөліне бастайды. Мұнайдың бұлай бөлшектену қасиетін мұнайдың анықталған температура шегінде фракцияға бөліну қасиеті деп атайды.

Температура бойынша  көмірсутегін мұнай деп бөлшектеу  іс амалын тура айыру дейді.

Атмосфералық қысым  жағдайда мұнайды тура айыру үрдісін  мұнай өңдеуде ең қажетті түрдегі алғашқы іс амалы ретінде қолданылады.

1-суретте мұнайды айырудың  атмосфералық-вакуумды қондырғының  нұсқасы келтірілген.

1-сурет. Мұнай айырудың  атмосфералы-вакуумдық қондырғысының  нұсқасы:

 1–құбырлы пеш; 2–атмосфералық ұстын; 3–батырмалы тоңазытқыштар;

4–газ айыратындар; 5–вакуумдық ұстын; 6–жылу ауыстыратындар

 

 Мұнай сораптардың қысымы бойынша құбырлы пешке 1 беріледі де, оны температурасы 330 ... 350 ⁰С болғанша қыздырады. Қыздырылған мұнай буларымен атмосфералық ректификациялық ұстынның 2 орта бөліміне келіп түсіп, қысымның төмендеуіне байланысты қосымша буланады да, буланған көмір сутегілер мұнайдың сұйық бөлшегінен айырылады. Көмірсутегінің булары ұстынның жоғары жағына бағытталса, ал оның сұйық қалдығы төменге қарай ағады. Ректификациялық ұстынның ішінде көмірсутегін парларының қозғалу бағыты бойынша ректификациялық табақталар (тарелкалар) қойылған да, оларға көмірсутегінің булары бір бөлігі шықтанады. Ауыр салмақты көмір сутегілер қайнау температурасы жоғары болғандықтан олар лезде шықталып бірінші табақшаларда қалады. Ал жеңіл көмірсутегілер жоғары көтеріліп үлгіреді де, өте жеңіл көмірсутегілер газбен бірге ұстынның жоғары жағына шықтанбай көтеріледі. Олар бу ретінде ұстынның үстіңгі жағынан әкетеді. Қайнау температурасына тәуелділігіне байланысты мұнайды көмір сутектері ректификациялық ұстынның  биіктігі бойынша фракцияға бөлінеді. Ұстынның төбесінен және оның жоғарғы жағындағы табақшалардан мұнайдың жеңіл бензиндік фракцияларын (дистилляттарды) бөліп алады. Бұндай дистиляттар қайнау шегі  30⁰-тан 180 ...205 ⁰С тазартылғаннан кейін товарлық автомобиль бензиндерінің құрамдық бөлегі болып саналады. Ұстынның келесі төменгі жағынан керосиндік дистилляттарды алып, оларды тазартқаннан кейін газотурбинді реактивті авиа қозғалтқыштардың жанармай ретінде қолданады. Керосинді дистилляттардың төмен орналасқан табақшалардан газойлдық дистилляттарды алып, тазартады да  оларды дизельдердің жанармай ретінде пайдаланады.

Мұнайларды  тура айыру үрдісінен кейін мазут  қалады. Құрамына қарай мазутты отын түрінде қолданады да немесе оларды келесі өңдеуге жібереді. Қайта өңдеуге жіберген мазут құбырлы пештерде 420 ... 430 ⁰С дейін қыздырылып, одан кейін ректификациялық ұстынға жіберіледі (ондағы қысым қалдығы 50 .... 100 мм рт. ст деңгейінде) қысым төмендеген сайын көмір сутегінің қайнау температурасы төмендейді де мазутта қалған ауыр көмірсутегі буланады. Мазуттың бұл өңдеу түрін вакуумдық айыру деп атайды. Вакуумдық айыруды жүргізген кезде ректификациялық ұстынның жоғарғы бөлігінен солярлық дистилляттарды бөліп алады да,  олар каталикалық крекингтің шикізаты ретінде қолданады. Ұстынның одан төменгі  жағынан майлық дистилляттарды – әуеле веретендық, содан кейін машиналық, ал ең соңында цилиндрлық дистилляттарды алады. Бұл дистилляттардан өздеріне тән майларды алып, оларды дистилляттық майлар деп атайды.

Мұнайды  тура айыру  үрдісінің кемшілігі болып бензин фракциясының аз мөлшерде бөлінуі саналады.

Яғни, мұнайдан бензин фракцияларының бөлу үрдісін жоғарылатын мақсатты  іске асыру туралы мәселе туады.

Мәселенің шешілуі – мұнайдағы көмірсутегілерін ыдыратуға әкеледі.

Өндірісте бұл үрдіс  АҚШ-та қолданылды да, оны крекинг  – үрдіс деп атада. Крекингтің мағанасы ыдырату, айыру, ажырату деген  ұғымды береді. Яғни құрамында бірнеше  көміртегінің атомдарынан тұратын  ірі молекулаларды ажыратып, ұсақтайды. Ол үшін мұнайды жоғары температурада қыздырады. Егер катализатор қолданбаса оны жылулық крекинг дейді де, ал катализатор қолданса оны каталикалық крекинг дейді.

Мұнайды тура айыру үрдісі бойынша бензиндік фракцияның шығымы20 ..25 % болса, крекинг үрдісте ол 50 ..60 %-ға жетті.

Есте болу керек, қандайда болмасын барлық дистилляттар басқа  қоспалардан тазартылғаннан кейін  ғана қолдануға болады.

Жанармай мен  майларды тазарту

Тура айыру және крекинг  үрдістер бойынша алынған дистилляттардың құрамында  майлар мен жанармайлардың пайдалану қасиеттерін төмендететін қажетсіз қоспалар болады. Өздерінің құрамына байланысты бұл қоспалар әр текті: мұнай қышқылы; фенолдар, азоттық және күкірттік қосындылар және бейтарапсыздандыратын күкірт қышқылы мен оның өнімдерінің  көмірсутегімен әсерін бәсеңдететін (сульфокислот, күкірт қышқылының эфирлері) сонымен қатар күкірт қышқылымен тазартқан кейін қалатын оның қалдықтары.

Тазартылатын мұнайөнімдеріне  сілтелерді қосқанда келесі реакциялар орын алады:

RCOOH  + NaOH  →  RCOOH  +  H₂O

мұнай                         мұнай 

қышқылы                   қышқылының

                                    тұздары

ROH  +  NaOH  → RONa + H₂O

фенолдар            фенолиттер

Бензин дистилляттарын алынған бензиндерді  тазарту керек дедік. Оларды тазарту үшін бірнеше әдістерді қолданады: сілтілермен, қышқылдар, ерітетіндер мен және т.б. Мысалы сілтілерді қолданғанда

H₂S  + 2NaOH  → Na₂S + 2H₂O

көмірсутегі         күкірттік

                          натрий

RSH +  NaOH → RSNa + H₂O

                             меркаптан-                  меркап-

                              дар                              тидтер

 

Осылай алынған заттар суда ериді және мұнай өнімдерінен  судың сілтелік ертіндісімен шығарылады.

Құрамында  шектелмеген көмірсутектері, шәйірлік, азоттық және күкірттік қосындылар бар заттарды тазарту үшін күкірт қышқылын қолданады. Естеріңізде болсын күкірт қышқылымен тазартуды тек қана  майларды  өндіргенде  қолданады.

Ерітетіндер  көмегімен  тазарту (селективная очистка) майларды тазартқанда қолданады. Мұнай өніміндегі  қажетсіз элементтер: асфальт  шәйірлі заттар, полициклдік көмір сутектері, күкірттік қосындылар, шектелмеген көмір сутегілер ж. т.б. Ерітетіндерді қолданып тазартылған майларды рафинат дейді,  ал майдан алынған ертіндіні  экстракт деп атайды. Экстрат трансмиссиалық майларға қоспа ретінде қолданылады да, ал рафинат майларды жасауға жіберіледі.

Депарафинизация. Кейбір мұнайлардың жоғары қайтайтын фракцияларында көмір сутегінің мөлшері жоғары болып келеді де, олар тоңазыған кезде кристалдық күйге ауысады. Мұндай жағдайда кристалдық тор (решетка) мұнай өнімдерінің жалпы қозғалтқыштығын жоғалтып, қатып қалуына әкеліп соғады. Дизельдік фракцияларда бұндай сутектері  жатады, ал майлық фракцияларда парафиндерден басқа циклдық көмір сутектері кристалданады. Мұнай өнімдерінен қату температурасы жоғары көмір сутегін шығару үрдісін  де парафинизация деп атайды. Өндірісте депарафинизацияны дизельдік жанармай мен майларды өндіргенде қолданады.

Абсорбациялық тазарту. Мұнай өнімдерінде кездесетін керексіз қосындыларды  өзінім сорып алу қасиеттері бар заттарды, қолдану арқылы тазартуға болады. Ондай заттарды  абсорбенттер деп, ал тазарту тәсілін адсорбциялық тазарту дейді.  Адсорбенттер ретінде ағартылған жер қыртысы, губрин, саратовтық опока ж. т.б. Адсорбциялық тазартуды  май өндіргенде қолданады.

Негізгі 4.1 [3-11] 4.2 [6-15]; 4.3[4-10]

Қосымша  4.5 [3-9] 4.6 [3-12] 4.8 [5-9]

Бақылау сұрақтары

1. Мұнай өңдеу технологиясының жолдары.
2. Мұнайдан қандай өнімдер алынады.
3. Мұнай өнімдерін тазарту жолдары.
4. Мұнай өнімдеріне қойылатын талаптар.
5. Өнімдерді тазарту үшін қандай заттар қолданылады.

1.3Бақылау сұрақтары:

1. Мұнайдан пайдалану материалдарын өндіру
2. Мұнай өңдеуінің қағидалары

1.4Әдебиеттер тізімі:

Негізгі әдебиеттер

1. Кузнецов А.В. Отын және майлағыш материалдар. – М.: Колос, 2004
2. Колесник П.А. Автомобиль көлігіндегі материалтану, 3-ші басылым, өзгерт. және толыққан. – М.: Транспорт, 1980. – 260 б.
3. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Отын, майлар және техникалық сұйықтарға нұсқау. – М.: Колос, 1982.
4. Инженерлік факультет студенттеріне арналған отын және майлағыш материалдар бойынша зертханалық жұмыстарды орындауға әдістемелік нұсқаулар. – Алматы: КазАШИ, 1995.
5. Кузнецов А.В. Отын және майлағыш материалдар бойынша практикум. - М.: Агропромиздат, 1987.
6. Обельницкий А.М. Отын және майлағыш материалдар. – М.: Высшая школа, 1982.

 

Қосымша әдебиеттер

7. Васильева Л.С. Автомобильдың  эксплуатациялық материалдары. –  М.: Транспорт, 1987.

Итинская Н.И. Отын, майлағыш материалдар және техникалық сұйықтар, , 2-ші басылым, өзгерт. және толыққан. М.: 1974.

8. Итинская Н.И., Кузнецова Н.А. Автотракторлық эксплуатациялық материалдар.

Литвинов А.А. Жанармай материалдарын азаматтық авиацияда  қолдану негіздері. – М.: Транспорт, 1987.

 

 

 

 

 

2- Дәріс   Бензиндер, олардың қасиеттері, белгіленуі қолданылатын жерлері  қойылатын талаптар.

2.1Дәрістің мақсаты:Бензиндер, олардың қасиеттері, белгіленуі қолданылатын жерлері  қойылатын талаптарымен таныстыру.

2.2Қаралатын сұрақтар және қысқаша мазмұны:

1. Бензин.Олардың қасиеттері
2. Қойылатын талаптары.Қолданылуы.

Қайнау температурасы 40 ..200 ⁰С көмірсутегінің қоспаларынан тұратын сұйықты автомобиль  бензиндері дейді.  Сыртқы түріне  бойынша бензин түссіз, мөлдір сұйық немесе сәл бояланған болып келеді. Өзіне тән иісті және  атмосфералық жағдайды тез буланады. Басқа көмірсутектері сияқты ол судан жеңіл және  онда ерімейді. Жандырған кезде бензин тез жанып, қалдық қалдырмайды.