ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫНЫҢ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ СЕМЕЙ қ. ШӘКӘРІМ АТЫНДАҒЫ МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
СМК 3 деңгейдегі құжат	ПОӘК	ПОӘК 042-18-10.1.26/03-2013
«Мұнай және газ өнімдерін өңдеу технологиясы менжабдықтары » пәнінен оқу-әдістемелік материлдары	18.09.2013ж басылым №1

«МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ӨНІМДЕРІН ӨҢДЕУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ МЕН ЖАБДЫҚТАРЫ»

Пәнінің оқу-әдістемелік кешені

5В072100– Органикалық заттардың химиялық технологиясы

мамандығына арналған

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ

СЕМЕЙ2013

МАЗМҰНЫ

№	Аталуы
1.	Глоссарий	3
2.	Лекциялар	4-84
3.	Практикалық сабақтар	84-87
4.	Студенттердің өздік жұмыстары	87

ГЛОССАРИЙ

1. Айдау – қарапайым қайнату арқылы мұнайды құраушы қоспаларға бөлу

2. Адиабаттық реакторлар – қоршаған ортамен жылуалмастыру болмайтын, себебі, жақсы сақтағышпен жабдықталған реакторлар

3. Газосепараторлар – газдарды сұйықтықтардан және механикалық қоспалардан тазарту аппараттары

4. Газофракционирование – процесс разделения смеси углеводородных газов на составляющие компоненты путем ректификации

5. Еріткіштермен парафинсіздендіру – парафиндерді жою әдісі, олар майдың қату температурасын ұлғайтады

6. Изотермиялық реакторлар – реакциялық көлемінің барлық нүктелерінде тұрақты температура болатын реакторлар, яғни уақыт аралығында және кеңістікте t_с = t_ор

7. Катализ–катализаторлар деп аталатын заттардың көмегімен химиялық реакциялар механизмі мен жылдамдығы өзгеруінің физика химиялық процесі

8. Каталитикалық крекинг – мұнай өнімдерінен сапалы бензиннің шығымын арттыру мақсатымен катализатор қолдануымен жүретін процесс

9. Кокстеу – ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестері

10. Мұнай көп компонентті көміртек атомдарының саңы 100-ге дейін және одан да көп гетероорганикалық қосылыстар мен кейбір металдардың қоспасынан тұратын көмірсутектердің күрделі қоспасы

11. Пиролиз – жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген жоғары температуралық процесс

12. Реакторлар – химиялық реакциялар жүретін аппаратттар

13. Ректификациялық колонна – ректификациялық табақшалармен немесе насадкамен қамтамасыз етілген вертикаль цилиндр тәріздес мұнайды айдап өңдеуге арналған аппарат

14. Ректификация – қайнау температуралары өте жақын өнімдерді бөліп жоғары дәрежедегі таза өнімдерді түзіп алу

15. Суды жұмсарту және тұзсыздандыру- кальций, магний және басқа металдардың тұздарын судан аластату

16. Эмульсия – өзара ерімейтін сұйықтарды немесе ерітінділерді араластырғанда түзілетін системалар

17. Эмульгаторлар – эмульсия түзілуіне жағдай жасайтын және эмульсияны тұрақтандыратын заттар

Микромодуль 1 - «Мұнай және газды біріншілік өңдеу. Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі»

1Дәріс –Табиғи көмірсутекті газдарды өңдеудің физикалық әдістері

Дәріс жоспары:

1. Газдарды өңдеуге дайындау

2. Табиғи газдарды өңдеу

3. Сұйытылған газдарды тасымалдау және сақтау

1.Мұнай химиялық синтез үшін және жағармай өндірісінің маңызды шикізаты ретінде табиғи және мұнаймен серіктес көмірсутек газдары табылады. Газдарды өңдеудің бастапқы негізгі өнімдері – газды бензин, баяуланған және құрғақ газдар, техникалық жеке көмірсутектер: пропан, изобутан, н-бутан, пентан.

Газды өңдеуші заводтардың құрылғыларының эксплуатация шарттары мен өнімнің сапасын арттыру үшін көмірсутекті газдарды алдын ала арнайы механикалық қоспалардан тазалайды, кептіреді,сонымен қатар күкіртсутекті және СО көміртектерінен тазалайды.

Механикалық қоспалардан тазалау. Табиғи газдарды механикалық қоспалардан тазалау механикалық құрылғылар көмегімен жүзеге асырылады.

Газды тазалау әдісіні құрғақ және сулы болып екіге бөлінеді. Құрғақ тазалауға құрғақ шаңұстағыштар қолданылады: циклондар, тұндырғыш құрылғылары және электрофильтрлер.

Циклондарда газдың тазалануы дәрежесін тазалау коэффицентімен анықтайды γ_0Ч, ол құрылғыдағы ұсталынған шаңның массаға қатынасының бірдей уақыттағы құрылғыдағы шаң мөлшерінің массасымен анықталады ( %):

(1)

мұндағы G_ул – құрылғыдағы ұсталынып қалған шаң мөлшері; G_вхжәне G_вых –құрылғыдан шыққан және кірген шаң мөлшері;Тұнбаға түсіруші құрылғы тік немесе көлденең цилиндр, оның диаметрі 0,5—1,5 м. Оның жұмыс істеуі мынаған негізделген: газдың шаңды бөліктер

қатты қуат әсерінен түбінде тұнады, нәтижесінде жылдамдық бірден азаяды.

Шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы Стокс теңдеуімен сипатталуы мүмкін:

(2)

Мұндағыw –шаң бөліктерінің тұну жылдамдығы,см/сек; d – шаң бөліктерінің диаметр, см; γ₁жәнеγ₂ – шаң мен газ бөліктерінің тығыздығы, г/см³, g – үдемелі ауырлық күші, см/сек²; η – газдың динамикалық тұтқырлығы, г/(см^.сек).Қатты заттардың тұнуының оптимальды шарттары тұндырғыш құрылғыларында төменгі қысым мен жоғарғы температура.

Газдарды шаңнан тазалаудың ең тиімдісі электрофильтрлерде ғана болады.

Сулы газды тазарту газдың сұйықпен тығыз контактіде аралауына негізделген (минеральды маймен). Бұл кезде қатты заттар сұйықпен ұсталынып қалады. Газды сулы тазалауда скубберлер, сулы циклондар, айналмалы жуғыш және т.б қолданылады. Скруббердағы еркін ағыста газ жылдамдығы 0,5—1,5 м/сек тең болуы мүмкін. Мұндай скрубберлер тазалаудың орташа құрылғыларына жатады (80—90%).

Газды кептіру. Судың буы көмірсутек комплекстерімен — гидраттар түзеді (СН₄^.6Н₂0, СН₄^.7Н₂0, С₂Н₆^.7Н₂0, С₃Н₈^.18Н₂0 және т.б). Гидраттар құбырларды тығындап оның экслуатациясын қиындатады және компрессор жұмысын бұзады.

Газдарды кептірудің бірнеше әдістері бар. Олар газдарды кеңейтуге негізделген, кеңейту кезінде сыртқы жұмыс әсерінен антифриз атылып газдан сұйық сорылып, қатты жұтылады. Газды кептірудің кең таралған әдісі сұйықтардың немесе қатты заттар көмегімен жұту.

Көмірсутекті газдарды сұйық жұтқыштар көмегімен кептіру абсорбциялық процесстерге жатады, яғни су буы ерітінділермен жұтылады. Кептіргіш ретінде глицерин, диэтиленгликоль, триэтиленгликоль қолданылады.Сонымен қатар тұз ерітінділері де қолданылады, мысалға кальций хлориді.

Қатты жұтқыштармен газдарды кептіру адсорбцияға негізделген.Өндірістік адсорбенттердің ішінен газдарды кептіруге силикагель, алюмогель (алюминийдің активтелген оксиді), активтелген боксит және молекулярлы сита 4А және 5А.

Табиғи газдарды күкіртсутек пен СО көміртегінен тазалау.

Әдістердің ішінде көбірек қызықтыратыны этаноламинмен тазалау, ол H₂S, С0₂ және Н₂0 тазалаудың бәрін біріктіреді.

С0₂және H₂S моноэтаноламмен журетін адсорцияның негізгі теңдеулері келесідей етіп көрсетуге болады:

Күкіртсутек пен СО ны этаноламинмен жұту процессі жоғарғы қысымда 25—40° С температурада жүреді, алжұтудың регенерациясы төменгі қысымда 105° С және одан да жоғары температурада жүреді.

Этаноламинмен H₂S, С0₂ және Н₂0 тазалаудың бәрін біркелкі жүргізуде этиленглик қолданылады.

Сумен жуу және карбонатты тазалау.H₂SжәнеСО₂этаноламинамменабсорбциялау кезінде газдағы қоспа концентрациялары2—2,5 мол. % аспайды.

Одан жоғары концентрацияда келесі абсорбенттенді қолданған тиімді болып келеді: су, натрий карбонаты (Na₂C0₃) немесе калий карбонаты (К₂С0₃) — поташтың судағы ерітінділері. Оларды H₂S және С0₂ 2—2,5 мол. % концентрациясына дейін қолданады, ал негізгі тазалау этиламинмен жүреді.

Күкірт өндірісі. Табиғи және кездейсоқ газдарды өңдеуге дайындаудың соңғы сатысы болып күкіртсутекті утилизациялау табылады, ал ол мұнай және табиғи газдың улы қоспасы болып табылады. Күкіртсутектен күкітті бөліп алудың ең қарапайым әдісі болып Клаус процессі табылады,ол күкіртсутектің толық емес жануына негізделген.Бұл кезде келесі реакция жүреді:

2. Газды бөлу мұнайды бөлуден бөлек болады. Газдарды бөлу келесі схемамен жүреді: бірінші барлық газдық салмақты сығады және суытады.Бірінші контурда суыту кезінде су мен ауа қолданылады. Осы кезде 0,5 МПа қысымда және 35⁰С температурада газдың С₃-С₄бөліктерінің конденсациясы жүреді. Пайда болған газдысулы қоспаны бензинди абсорбенті бар колоннадан өткізеді. Молекуламен конденсирленген пропан мен бутан онда ериді. Газбен қаныққан бензин абсорбердан десорбцияға түседі, онда арнайы қысыммен температурада еріген газды айдап шығарады. Қалған газдың қоспасының бөлігін ары қарай сығып оын суытуды жалғастырады. Алдымен оны аммикты немесе фреонды циклда, сосын этанда немесе этиленде (-80⁰ С), қажет болғанда -100 ⁰Стемпературадан төмен және 4 МПа қысымды метанды тоңазытқышты циклқолданылады. Мұндай газдыфракциондау циклдары қосалқы газдарды өңдеуде қолданылады.

3. Сұйытылған көміртекті газдарды қоршаған орта температурасында жоғары қысымда сақтайды немесе төменірек температурада және қысымы атмосфералыққа жақын етіп сақтайды. Қысылған газдарды сақтау мыналардан тұрады: сыйымдылық, компрессор, жылуалмастырғыш және конденсатор. Қысылған газ сыйымдылық 1,05 атмосфералық қысымда -30 тан – 42 ⁰С аралығындағы температурада сақталады. Оның буланатын бөлігі жылуалмастырғышқа түседі компрессор арқылы сығылып конденсаторға бағытталады. Конденсат сыйымдылыққа қайта оралып түбінде кептіргіш– диэтиленгликоль орналастырылады. Қазіргі уақытты қысылған газды жерастында сақтау кеңінен таралған.Ол жерасты сақтағыштар жасанды бос кеңістікте жасалады, оған көмірсутектің газдары мен булар өте алмайды.

Жерасты сақтағыш жертөлелер арнайы буровой скважиналармен қалың тұз ортасында болады.

Қысым астындағы газдарды құбырларда немесе арнайы цистерналарда темір жолдармен автокөліктермен тасымалдайды. Тасымалдаудың негізгі шарттары – ешқай құбырөткізгіш нүктеде қысым қысылған қаныққан газ қысымынан төмен болмау керек. Трубоөткізгіште минимальды қысымының мәні 10-12 атмосфералық қаныққан қысымнен жоғары болады. Темір жолдарда қысылған газдарды арнайы цистерналар мен баллондарда тасымалдайды. Темір жол цистерналарының сыйымдылықтары 30 т, ал максимальды қысым 20 ат. Автокөліктерде қысылған газдарды автоцистерна мен баллондарда тасымалдайды.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:газдарды механикалық қоспалардан тазарту, кептіру, күкіртсутектен және көміртек диоксидінен тазарту, сумен жуу, карбонатты тазалау.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Табиғи және серіктес газдарды өңдеудің негізгі бағыытамалырын атап, сипаттаныздар

2. Газды бөлу тәсілдерін атаныздар.

3. Сұйытылған газдарды тасымалдау ерікшеліктері қандай?

Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 188-194.

2. Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 115-121 б.