1.4 Газдарды дайындау

Газды дайындау кезінде оны судан және қоспалардан тазалау керек. Газды дайындау процестеріне дегидратация, қышқыл компоненттерден – көміртегі диоксиді және күкіртсутегіден тазалау жатады. Артық ылғалдан тазарту үшін сұйық кептіргіш зат гликоль қолданылады. Құбыр арқылы тасымалдау шарттарына сәйкес газдағы судың мөлшері 0,00011 кг/м³ – тан аспауы керек. Гликольдар әсерімен жүретін дегидратация процесі кезінде ауаны ластайтын қалдықтар түзіледі. Оларға негізінен ароматты көмірсутектер – бензол, толуол, этилбензол және ксилол жатады. Газ өнеркәсібінде атмосфераны газ тәрізді қалдықтармен ластауды азайту технологиясы өңделді, ол ароматты көмірсутектерді 95% - ға дейін кетіруге мүмкіндік береді. Бұдан басқа газдарды дайындаудың белгілі бір қондырғыларынан шығатын ароматты көмірсутектер мөлшерін анықтайтын компьютерлік программалар жасалған [2,3].

Коррозияға агрессивті газдар қондырғыдан күкіртсіздендіру арқылы кетіреді, мұнда губкалы темір немесе амин деп аталатын органикалық реогенттер қолданылады. Қышқыл газдармен қаныққаннан кейін губкалы темір және химиялық реогенттер жылу өңдеумен регенерирленіп, қайта пайдаланылуы мүмкін.

1.5 Табиғи газдардың негізгі физика – химиялық қасиеттері

Табиғи газдардың негізгі физика – химиялық қасиеттері 2-кестеде көрсетілген.

2-кесте.

Табиғи газдардың негізгі физика – химиялық қасиеттері

Қасиеттері:		Метан	Этан	Пропан
Молекулярлы формуласы		СН4	С2Н6	С3Н8
Салыстырмалы молекулярлы массасы		16,04	30,07	44,09
Жабық жылу әсері, кДж/кг		511	491	427
Қайнау температурасы, 0С		111,75	184,55	230,95
Тұтану температурасы, 0С		85	138	196,2
Өздігінен тұтану температурасы, 0С		811	788	741
Критикалық температура, К		190,7	305,45	369,95
Критикалық қысым, МПа		4,58	5	4,201
Ауамен араласқандағы жарылу шегі,%	Жоғарғы шек	15	12,45	9,5
	Төменгі шек	5	3,22	2,1

1.6 Мұнайдың химиялық құрамы

Парафинді көмірсутектер, ароматты қатарлар (80-90%), және нафтендер мұнайдың құрамындағы негізгі қосылыстар болып саналады. Бұлардан басқа мұнайдың құрамында аз мөлшерде оттекті, күкіртті және азотты қосылыстар бар. Мұнайдың физикалық және химиялық қасиетін құрамына кіретін қосылыстар арқылы анықтауға болады.

Парафинді көмірсутекті мұнайлар қалыпты температурада газтәрізді, сұйық және қатты заттар болып келеді. 1 – ден 4- ке дейінгі көміртегі атомы (C₁-C₄) бар газтәрізді қосылыстар ілеспе табиғи газдар құрамына кіреді (метан, этан, пропан, н-бутан). 5-тен 15-ке дейінгі қосылыстар (C₃-C₁₅) сұйық қосылыстар.

Гексадеканнан (C₁₆) бастап, қалыпты парафинді көмірсутектер қатты заттар болып келеді, олар қалыпты температурада мұнай және жоғары температурада қайнайтын фракцияларда еріген немесе кристалл түрде келуі мүмкін.

Парафинді көмірсутектердің ең көп бөлігі бензин фракцияларында болады; бұл көмірсутектердің концентрациясы фракция ауырлаған сайын азая түседі (1-кесте). Кейбір мұнайлардың майлы фракцияларында парафинді көмірсутектерді жоқ десе де болады [4].

Мұнай өнімдерінің сапасы оның құрамындағы парафинді көмірсутектермен анықталады. Мысалы: бензиндерде және керосиндерде нормальді парафинді көмірсутектердің болуы олардың моторлы қасиеттерін нашарлатады, ал дизельдік отындарда және майларда қату температурасы жоғарылайды. Метан қатарынаң көмірсутектерінің изомерлері әр түрлі болады, олардың саны көмірсутек тізбегіндегі көміртек атомының өсуі нәтижесінде көбейеді. Осы қасиеттеріне орай изомерлердің қайнау температурасы бір-біріне жақын болғандықтан мұнай фракцияларынан жеке парафиндерді бөліп алу қиындайды. Фракциялардың қайнау температурасына баланысты, әр түрлі мұнай фракцияларындағы парафиндердің мөлшері, %- бойынша 3-кестеде көрсетілген.

3-кесте.

Әр түрлі мұнай фракцияларындағы парафиндердің мөлшері

Мұнай, %	Фракциялардың қайнау температурасы, 0С
	60-95	95-122	122-150	150-200	200-250	250-300	300-400
Ішімбай	67	60	60	49	38	41	27
Тұймазы	70	62	63	53	50	37	21
Ромашкин	79	70	57	51	54	51	-
бугуруслан	70	35	52	56	43	48	28
Доссор	56	36	39	24	27	16	0
Грозный (парафинді)	63	47	56	46	59	61	33
Сурахан (таңдамалы)	28	26	35	22	38	45	21
Балахан (майлы)	33	31	29	16	13	11	19
Бинагадин	51	45	35	18	8	6	-

Нафтенді көмірсутектер мұнай құрамына кіретін кең тараған көмірсутектер болып табылады. Төмен темпаратурада қайнайтын мұнай фракцияларында бес және алты мүшелі нафтендер, сонымен қатар олардың туындылары болады. Әртүрлі мұнай фракцияларындағы нафтенді көмірсутектердің мөлшері 2-ші кестеде келтірілген.

Нафтенді көмірсутектердің көп мөлшері 400⁰С-тан жоғары температурада қайнайтын фракцияларда болады. Тіпті Сурахан және Грозный мұнайларындағы 400-550 ⁰С температурада қайнайтын фракцияларында 70-80% нафтенді көмірсутектер болады. Нафтенді көмірсутектердің жоғарғы фракциялары полициклді құрылымды, яғни бүйірінде парафинді тізбегі бар бір немесе бірнеше сақиналардан құралады. Ұзын бүйір тізбекті немесе күрделі конденсирленген нафтендер қалыпты температурада қатты көмірсутектер болып келеді. Фракциялардың қайнау температурасына баланысты, әр түрлі мұнай фракцияларында нафтендер мөлшері, %- бойынша 4-кестеде көрсетілген.

4-кесте.

Әр түрлі мұнай фракцияларында нафтендер мөлшері

Мұнай, %	Фракциялардың қайнау температурасы, 0С
	60-95	95-122	122-150	150-200	200-250	250-300	300-400
Ішімбай	22	29	24	28	35	26	30
Тұймазы	16	20	22	26	25	40	50
Бугуруслан	15	28	20	14	25	20	33
Доссор	40	63	67	69	65	73	86
Грозный (парафинді)	35	44	33	38	23	22	53
Сурахан (таңдамалы)	72	74	59	58	44	39	63
Балахан (майлы)	67	66	66	66	75	74	62
Бинагадин	47	50	56	65	65	58	-

Бензол, толуол, нафталин және тағы басқалары қатарындағы ароматты көмірсутектер мұнайдың барлық фракцияларында кездеседі. Бензин фракцияларынан бензол, толуол, мүмкін болатын сегіз С₉ изомерлері, мүмкін болатын төрт С₈ изомерлері және С₁₀ алкил бензолдарының С₁₀ алты изомері бөлінген.

Керосинді фракцияларда бүйірінде парафин тобы бар және бициклді ароматты көмірсутектер кездеседі. Бұдан да жоғары температурада қайнайтын фракцияларында дифенил, нафталин және тағы басқаларының туындылары, сонымен қатар бүйірінде ұзын және алифатты тізбегі бар бензол туындылары бар. Ароматты көмірсутектердің қайнау температурасының өсуі бір жағынан оның молекула құрамындағы сақина санының өсуімен байланысты болса, екінші жағынан алифатты тізбектің ұзаруымен немесе тізбек санының өсуімен байланысты болуы мүмкін.

5-кестеде мұнайдың әр түлі фракцияларындағы ароматты көмірсутектердің мөлшері көрсетілген. Бұл кестеден көріп отырғанымыздай мұнайдағы ароматты көмірсутектердің мөлшері үлкен шекте ауытқып отыр, яғни жоғары температурада қайнайтын фракцияларда төменгі температурада қайнайтын фракцияларға қарағанда ароматты көмірсутектер көп болады [5].

Жоғары температурада қайнайтын мұнайдың майлы фракцияларының құрамынан бір мезгілде нафтенді және ароматты сақинасы бар көмірсутектер анықталды.

Мұнайдағы оттегі мөлшері 1%-дан аспайды. Мұнайды оттекті қосылыстарына нафтен қышқылдары және фенолда, сонымен қатар шайырлы - асфальтті қосылыстар жатады. Мұнай құрамындағы нафтен қышқылдарының мөлшері 0,01-2% арасында ауытқып отырады. Баку және Краснодар аумақтарының мұнай құрамында нафтен қышқылдары көп кездеседі. Фракциялардың қайнау температурасына баланысты,мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшері, %- бойынша 5-кесте көрсетілген.

5-кесте.

Мұнай құрамындағы ароматты көмірсутектер мөлшері

Мұнай, %	Фракциялардың қайнау температурасы, 0С
	60-95	95-122	122-150	150-200	200-250	250-300
Ішімбай	11	11	16	23	27	33
Тұймазы	6	10	16	23	27	33
Бугуруслан	15	19	28	30	27	32
Доссор	4	1	4	7	9	13
Грозный (парафинді)	7	9	11	16	17	22
Сурахан (таңдамалы)	0	0	6	20	20	20
Балахан (майлы)	0	3	5	18	19	24
Бинагадин	2	5	9	17	33	34

Химиялық құрамы жағынан нафтен қышқылдары карбоксил тобы бар қосылыстар болып табылады. Спирттермен күрделі эфирлер, гицериттер, ауыр метал тұздарын, яғни органикалық қышқыладар сияқты қосылыстар түзеді.

ТМД елдерінің мұнайларында фенол аз мөлшерде кездеседі; олар мұнайдан нафтен қышқылдарымен бірге бөлінеді. Фенолдың максималды мөлшері Калифорния және Румынияның ароматты мұнайларында кездеседі.

Мұнай құрамында болатын шайырлы – асфальтты қосылыстар нитралды полициклді қосылыстар класына жатады, олардың құрамында оттегіден басқа күкірт те болады. Мұнай құрамындағы шайырлы – асфальтты қосылыстардың мөлшері 4-5%-дан 20%арасында ауытқып отырады. Төмен молекулалы шайырлы қосылыстар мұнай диселляторымен (керосиндер, дизельдік отындар, майлы фракциялар) бірге айдалады, ал жоғары молекулалы қосылыстары айдау қалдықтарында концентрленеді. Мұнай өнімдеріндегі шайырлы және асфальтті заттар оларға қою түс береді. Бұл заттардың отындарда және майларда көп болуы двигатель цилиндерінде коксо және нага түзілуіне әкеледі.

Қабылданған классификация бойынша шайырлы және асфальтты заттар былай бөлінеді: жеңіл бензинде еритін нитралды шайырлар; жеңіл бензинде ерімейтін, бірақ бензолда, хлороформда, күкіртті оттегіде еритін асфальтендер (нейтралды шайыр және оксиқышқыл полимеризациясының өнімі); жеңіл бензинде ерімейтін, бірақ спирттерде еритін асфальтогенді қышқылдар және оның ангидриттері.

Н.И.Черножуков және С.Э.Крейн зерттеулері бойынша мұнай көмірсутектерінің тотығуы екі бағытта жүреді:

• көмірсутектер→қышқылдар→оксиқышқыладар→асфальтогенді қышқылдар;

• көмірсутектер→шайырлар→асфальтендер→карбендер.

Күкіртті қосылыстар аз немесе көп мөлшерде барлық мұнай құрамында кездеседі. Кейбір мұнай құрамындағы күкірт мөлшері 6-кестеде келтірілген [3-5].

6-кесте.

Әр түрлі кен орындарының мұнай құрамындағы күкірт мөлшері

Мұнай кен орны	Күкірт мөлшері, %
Сурахан	0,04-0,1
Бинагадин	0,08-0,34
Доссор	0,11-0,21
Майкөп	0,22-0,23
Ромашкин	1,75
Түймазы	1,47
Үш-Қызыл	5,1
Ішімбай	2,25
Румыня	0,06-0,3
Пенсильвания (АҚШ)	0,08-0,1
Техас (АҚШ)	0,13-2,54
Мексика	5,34

Күкірт күкіртсутек, меркаптандар, сульфидтер, дисульфидтер, циклды сульфидтер, тиофен туындылары, тиофен және тағы басқа қосылыстар құрамында кездеседі. Мұнай фракцияларының құрамындағы күкірт мөлшері ұлғайған сайын оның қайнау температурасы көбейеді.

Мұнай құрамында азотты қосылыстар аз мөлшерде (0,03-0,3%) болады. Меншікті салмақтың және шайырлылықтың өсуімен мұнай құрамындағы азот мөлшері көбейеді. Азот көбінесе органикалық қосылыстар түрінде болады. Айдау кезінде азотты қосылыстар негізінен қалдықпен концентрленеді.