2. Дәрістік сабақтың конспектілері

Дәріс №1. Кіріспе. Әлемдік мұнайхимиялық өнеркәсіптегі ароматты көмірсутектердің рөлі. Қазақстандағы мұнайхимиялық өндірістің даму жолдары. Ароматты қосылыстарды алу көздері.

Химиялық өнеркәсіпте маңызды орындардың бірін органикалық заттардың өндірісі алады. Қазіргі кезде негізгі органикалық және мұнайхимиялық синтез өнеркәсібі мұнай мен газ көмірсутектеріне негізделген. Көмірсутек шикізаты ретінде мынадай көмірсутектер қолданылады:

1. қаныққан көмірсутектер (газ тәрізді, сұйық және қатты);

1. қанықпаған көмірсутектер (олефиндер, диендер және ацетилен);

2. ароматты көмірсутектер;

3. циклді көмірсутектер (нафтенді, циклоолефиндер және циклодиендер).

Шикізаттың бұл түрлерін алу үшін табиғи және ілеспе газдарды, газ конденсаттарын, мұнай өңдеудің дистилляттары мен қалдықтарын физикалық бөлуге, термиялық және каталитикалық ыдыратуға (кокстеу, пиролиз, крекинг, риформинг, конверсия) ұшыратады.

Өзінің құндылығы жағынан органикалық және мұнайхимиялық синтездің бастапқы шикізаты ретінде қолданылатын ароматты көмірсутектер олефиндерден кейін екінші орын алады. Қазба шикізаттан алынатын заттардың ішінде бензол мен ксилолдардың алатын орны ерекше. Бұл заттардың өндірісі АҚШ-та жылына сәйкесінше 5 және 3 млн.тоннаға жетеді.

Әлемдік практикада мұнай өңдеу мен мұнайхимия процестерін біріктіру тенденциясы орын алып отыр. Мұндай интеграция Қазақстан үшін де жоғары бағаланар еді.

Қазақстан Республикасы Үкіметінің 29.01.04 жылғы №101 Қаулысы бойынша «Қазақстан Республикасында 2004-2010 жылдарда мұнайхимиялық өнеркәсіпті дамыту бағдарламасы» бекітілді.

Кейінірек Қазақстан Республикасы Үкіметінің 13.10.06 жылғы №989 Қаулысы бойынша «Қазақстанда әлемдік деңгейдегі мұнайхимиялық кешендер құру және бірінші қазақстандық мұнайхимиялық кешенді қалау туралы іс-шаралар жоспары» бекітілді. Бұл жоспар Атырау мұнай өңдеу зауытында бензол алу бойынша өндіріс құрылысының жобасын жүзеге асыруды қамтиды.

«ҚазМұнайГаз» Ұлттық компаниясы мен «Cosmo Oil Ltd» және «Марубени Корпарейшн» жапон компанияларының арасында «Атырау мұнай өңдеу зауытында бензол өндіретін кешеннің құрылысы» жобасының алғашқы техника-экономикалық негіздемесін жүзеге асыру бойынша келісімге қол жеткізілді. Бұл жоба Жапон Халықаралық Ынтымақтастық банкінен (ЖХЫБ) бөлінген грант қаржысына жүзеге асырылды.

Жобаны техника-экономикалық бағалау үшін техникалық тапсырмада жобаны екі сатыда іске асыру қарастырылған және төмендегі міндеттерді шешу ескерілген:

1. мұнай өнімдерінің сапасы мен өнеркәсіптің экологиялық параметрлерін заманауи талаптарға келтіру;

2. жоғары октанды бензин өндіру көлемін арттыру, өңдеу тереңдігі мен нарық сұранысын каталитикалық риформингтің жаңа қондырғыларын іске қосу арқылы 2010 жылға дейін қанағаттандыру.

Нафтенді және парафинді көмірсутектерді ароматты көмірсутектерге айналдырып бензиннің октан санын арттыруға арналған каталитикалық риформингтің осы күнгі қондырғыларының өнімділігі жеткіліксіз. Зауытты қайта құрудың бірінші сатысы аяқталса, тура айдау бензин фракциясының көлемі едәуір артады, нәтижесінде тауарлық бензолды көп мөлшерде өндіруге мүмкіндік туады. Бензол органикалық және мұнайхимиялық синтездің маңызды шикізаты болып табылады. Оның негізінде жасанды талшықтар, каучуктер, пластмассалар, бояулар, пестицидтер және т.б. заттар өндіріледі.

«Cosmo Oil Ltd» және «Марубени Корпарейшн» жапон компанияларының алғашқы деректеріне сәйкес бензол өндіретін кешен мынадай қондырғыларды қамтиды:

• қуаттылығы жылына 746000 тонна болатын катализаторды үздіксіз регенерациялайтын каталитикалық риформинг қондырғысы, себебі бензол алудың (шамамен 75%) өте кең тараған әдісінің бірі – бензин фракциясын каталитикалық риформинглеу және ароматты көмірсутектерден – бензол, толуол, ксилолдарды бөліп алу процесі болып табылады.

• қуаттылығы жылына 26000 тонна болатын бензолды бөліп алу қондырғысы;

• қуаттылығы жылына 125000 тонна болатын гидродеалкилдеу қондырғысы;

Жобаның экономикалық тиімділігі бензол бағасының қымбаттылығына, тауарлық бензиннің еуростандартқа сай болуына және осы күнгі Атырау МӨЗ инфрақұрылымын пайдалануға негізделген. Жоба «Атырау облысындағы Ұлттық индустриалды мұнайхимиялық технопарк» әкімшілік аймағында жасалады.

Жоба жүзеге асқан жағдайда күтілетін нәтижелер:

• жаңа технологияларды енгізу және мұнайхимиялық өнеркәсіптің бағалы шикізаты – бензол шығаратын жаңа өндіріс жасау;

• егер этилбензол мен стирол қондырғылары қалпына келетін болса, «Ақтау пластикалық массалар зауытының» өндірістік қызметін дамыту;

• тауарлық бензин сапасын арттыру және ондағы бензолдың мөлшерін азайту арқылы экологиялық сипаттамаларын жақсарту;

• шикі мұнайды өңдеу өнімділігі артқан жағдайда зауыттың екіншілік технологиялық ағынының сенімділігін жоғарылату;

• гидротазалау процесіне қажет қосымша сутек мөлшерін алу;

• жаңа жұмыс орындарын ашу.

Жобаға қойылатын талаптар:

• Қазақстанмен көршілес елдер арасында тауарлық бензолға сұраныстың болуы;

• құрылысқа арналған ірі ауқымды қондырғыларды тасымалдауға және болашақта бензолды экспорттауға қажет темір жол, өзен порттары сияқты транспорттық инфрақұрылымдардың болуы;

• көптеген полимерлі материалдар мен химиялық талшықтар өндірісінің шикізаты п-ксилол компоненті – ксилол өндіру мақсатында кешеннің дамып ұлғаю мүмкіндігі.

Сонымен, отандық мұнай-газ өңдеу өнеркәсібіне техникалық прогресс жолында жаңа технологиялық процестерді енгізу маңызды қадам болып табылады және мұнайхимиялық кешен Қазақстан экономикасының жетекші салаларының бірі болуы мүмкін.

Ароматты көмірсутектер алудың негізгі көзіне қазба шикізатты ароматтау, соның ішінде мұнай өнімдерін пиролиздеу мен риформинглеу және тас көмірді кокстеу жатады.

Әр түрлі ароматтау процестерінің нәтижесінде алынған сұйық өнімдердің құрамындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері шамамен 30-60% (риформинг катализаты) бастап 90%-ға (шикі бензол және тас көмірді кокстеу шайыры) дейін жетеді.

Бензин фракцияларын каталитикалық риформинглеу өнімдері – құрамында қанықпаған көмірсутектердің қосындысы бар ароматты, нафтенді және парафинді көмірсутектердің қоспасы болып табылады. Осы қоспадан жеке ароматты көмірсутектерді жоғары тазалық дәрежесінде (99,0-99,9%) бөліп алу көптеген процестерді қолданумен байланысты шешімі қиын мәселе.

Әлемдік мұнайхимиялық өндірістегі ірі тонналы базалық мұнай химикаттарының бірі болып көмірсутектердің ароматты тобы саналады. Олар бояғыштар, дәрілік препараттар, жарылғыш заттар, мономерлер және тағы басқа химикаттар сияқты өндірістік маңызы зор өнімдердің синтезінде бастапқы қосылыс ретінде қолданылады.

Ароматты көмірсутектерді қазіргі заман талабына сай пайдаланудың белгісі – ірі тонналы полимерлі материалдар, пластификаторлар, жасанды талшықтар өндірісінде қолданылатын мономерлер түрлерін даярлауда қолдану. Ол үшін шикізат ретінде бензол, о-, м- және п-ксилолдар, толуол, нафталин сияқты әр түрлі көмірсутектер қолданылады. Бензол-толуол-ксилол фракцияларының негізгі шикізат көздеріне каталитикалық риформинг риформаты, бу фазалы крекинг процесінің пиролиз бензині және коксхимиялық зауыттардың шикі бензолы жатады.

Негізгі әдебиет 2[411-420],4 [12-30]

Қосымша әдебиет 4[46-67]

Бақылау сұрақтары:

1. Энергия мен органикалық синтез шикізатының негізгі көздері.

2. Отын-энергетикалық кешеннің рөлі мен мақсаты.

3. Органикалық заттар өндірісінде қолданылатын көмірсутек шикізатының негізгі түрлері.

Дәріс №2. Ароматты көмірсутектердің физика-химиялық сипаттамалары. Ароматты қосылыстардың құрылымы мен қасиеттері. Ароматтылық ұғымын анықтама беру.

Ароматты көмірсутектердің физикалық қасиеттері.

Ароматты көмірсутектердің молекулалық массасы дәл сондай парафинді және циклоалканды көмірсутектерден айырмашылығы тығыздығы жоғары, сонымен қатар жоғары қайнау мен балқу температуралары. 1-кестеде арендердің атмосфералық қысымдағы қайнау және балқу температуралары келтірілген. Кестеден көрініп тұрғандай сақинаға орынбасарларды енгізген сайын, көмірсутектің қайнау температурасы артады, сәйкесінше балқу температурасы бірден кемиді. Құрамында бірнеше орынбасарлары бар көмірсутектердің қайнау температуралары құрамында бір орынбасары бар изомерлі қосылыстарға (мысалы, ксилолдар мен этилбензол, үшметилбензолдар мен изопропилбензол) қарағанда өте жоғары. Құрамында екі- және одан көп орынбасарлары бар бензолдардың ішінде қарапайым изомерлердің (о-ксилол, гемимеллитол, пренитол) қайнау температуралары жоғары, ал орынбасарлары симметриялы орналасқан изомерлердің (п-ксилол, мезитилен, дурол) қайнау температуралары төмен. Полициклді ароматты көмірсутектердің қайнау және балқу температуралары молекулалық массасы дәл сондай бензол изомерлерінің қайнау және балқу температураларымен салыстырғанда айтарлықтай жоғары.

1-кесте