Әдебиеттер

1. Эрих В.Н., Расина М. Т. и др. Химия и технология нефти и газа

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Химиялық топтық сараптау кезінде стандартты фракцияларды атаңдар.

2. Айдау ректификациядан қалай ажыратылады.

3. Газсұйықтықты хроматография не үшін пайдаланылады.

4. Экстракция және кристалдану сияқты бөлу әдістерінің тұжырымдамасы.

№5 Лекция

Тақырыбы: Мұнай және мұнай өнімдерінінің жіктелуі.

Мұнай. Мұнай өнімі. Мұнайды араластыру мен сорттау.

Әр түрлі кен орындарының мұнайы және бірдей кен орындарының мұнайлары да химиялық және физикалық құрамы мен қасиеттерімен, сонымен қатар күкірттің, парафиннің және смоланың құрамы бойынша да өзгеше болып келеді.

Мұнай өңдеу өнеркәсібі газ тәрізді, сұйық және қатты мұнай өнімдерінің елеулі ассортиментін (500 астам) шығарады. Тауарлы мұнай өнімдерінің жіктелу негізіне әртүрлі себептер алынуы мүмкін, айталық оның фазалық құрамы мен өндіру тәсілі де елеулі рөл атқарады.

Осыған байланысты мынадай мұнай өнімдерінің топтары ұсынылады:

1.Мотор отындары;

2.Энергетика отындары;

3.Мұнай майлары;

4.Мұнай химия шикізаты;

5.Арнайы мақсаттағы мұнай өнімдері;

6.Көміртегі және сірнелі материалдары

І.Матор отындары двигательдердің жұмыс істеу принципі бойынша былай бөлінеді:

1.1.Карбюраторлық; 1.2.Реактивтік; 1.3.Дизельдік

ІІ.Энергетика отындар былай бөлінеді: 2.1 Газқұбырлық, 2.2Қазандық.

III.Мұнай майлары майлау және майламау болып бөлінеді: 3.1. Моторлық 3.2. Трансмиссиялық және осьтік; 3.3. Индустриялық, 3.4. Энергетикалық.

Майламау (арнайы) майлары майлау үшін емес, жұмысшы сұйықтық ретінде қолданылады.

IV. Көміртегі және тұтқыр материалдарға мыналар кіреді: 4.1.Мұнай коксі; 4.2. Қарамайлар; 4.3. Мұнай пештері.

V. Мұнай химия шикізаты. Бұл топқа мыналар кіреді: 5.1. Ароматты көмірсутектер(бензол, толуол, ксилол, нафталин және т.б.) 5.2. Пиролиз шикізаты (мұнай зауоттық және қосалқы мұнай газдары, тікелей айыратын бензин фракциялары және т.б.) 5.3. Парафиндер мен церезиндер

VI. Арнайы мақсаттағы мұнай өнімдері мыналарға бөлінеді: 6.1.Жылугазойл; 6.2.Коксистентті майлар; 6.3.Жарыққа арналған жермай; 6.4отындар мен майларға армалған деэмульгаторлар; 6.5.Элементті күкірт; 6.6.Сутегі және т.б.;

Детонациялық беріктік авиа және авто бензиндер сапасының басты көрсеткіші болып табылады. Карбюратор отынының двигательдегі ерекше қалыптан тыс жануын детонаця деп атайды, бұл кезде ұшқыннан тұтанған жұмысшы қоспаның бір бөлігі қана әдеттегі жылдамдықта қалыпты жанады. Жалын алауында тұрған жанбай қалған жұмысшы қоспасының соңы бөлігі, лезде өздігінен жалындайды да, нәтижесінде жалынның таралу жылдамдығы 1500 – 20000 м/с – дейін артады, ал қысым біртіндеп емес, күрт көтеріледі. Қысымның бұл күрт ауысуы күшті детонациялық толқын тудырады. Цилиндр қабырғасын ұрған мұндай толқын және оның көп қайталануы дірілді тудырады. Двигательдн детонациялық пайда болуы бензиннің химиялық құрамына байланысты.

Ароматты және изопарафинді көмірсутектер детонацияны болдырмауға әсер етеді, ал детонацияны тудыратындар- ауа оттегісімен тез қышқылданатын бензиннің қалыпты парафинді көмірсутектері болып табылады. Бензиннің октандық саны – 20Б көрсеткіші ол этанның гентанмен қоспасындағы изооктанның пайыздық құрамы санымен тең. Тауарлы бензиндердің 20Б арттырудың ең тимді және арзан бірақ экологиялық пайдасыз жолы детонацияға қарсы тәсіл – антидетонацияларды енгізу болып табылады. Бұған тетраэтилқорғасын (ТЭҚ) және тетраметилқорғасын (ТМҚ), сондай-ақ мырыштың кейбір қосындылары жатады.

Техникалық жағдайда автомобиль бензиндеріне тек күкірттің жалпы құрамы ғана таңдалынады. Қазіргі кезде мемлекеттік стандарт бойынша бензиннің 5 маркасы шығарылады: А-72, А-76, АИ-91, АИ-95 техникалық шарттылық бойынша:

• сыртқа шығарылатын бензиндер А-80, А-92, АИ-96, АИ-98

• мырыштың антидетонаторы бар бензиндер. Нормаль–80 және Регуляр-91

• шетелдік автомобильдер үшін бензиндер-Премиум-95 және Супер-98

жақсартылған экологиялық көрсеткіштері бар этилденбеген бензиндер (бензол құрамы 3% аспайтын) АИ-80ЭК, АИ-93ЭК, АИ-98 және т.б. Соңғы жылдары АҚШ-та және Батыс Европада ароматтылығы шектеулі құрамдағы (25% кем), бензол (1% кем) олефиндер (6,5% кем) және күкірт (0,01%) – экол. этилденбеген автобензиндер шығарыла бастады. Авиация бензиндері үш маркада шығарылады: Б-91/115, Б-0,5/130 және Б-92. Олар автобензиндерден ТЭҚ құрамы бойынша, қанықты бу қысымы және сапасы жөніндегі басқа көрсеткіштермен ерекшеленеді.

Дизель отының жану өлшемі етіп цетанды санды (ЦС) алу қабылданған. Эталонды отын қатарына: жануда азғантай кідіру кезеңі бар (АКК) цетан (H-C₁₆H₃₄ ) пайдаланады. Оның жануына ЦС 100 бірлігімен алынған және жануы 0-мен алынған көп АКК-сы бар - метилнафталин пайдаланылады.

Цетанды сан – дизель отынының жану көрсеткіші, ол цетанның 2 – металнафтанымен қоспасының проценттік құрамына тең. Тауарлы дизель отынының тиімді деңгейде ЦС болу керек. 40 – тан кем ЦС бар отынды пайдалану дизель жұмысын ауырлатып, отынның от алдыру қасиетін нашарлатады. ЦС – 50 –ден асыруға болмайды. Дизель отының ЦС оның фракциялық және химияық құрамына қатысты. Алкандар мен олефиндер ең жоғары ЦС ие, ал ароматты көмірсутектер – керсінше ең төмен ЦС бар.

Мем ст 305 – 82 сәйкес тез жүретін дизельдер үшін отынның мынандай маркалары белгілнеген: Ж (жаздық), Қ (кыстық), А (арктикалық). Ж – маркасына күкірт пен температурасына сәйкес цифраларды қосады: мысалы Ж – 0,2 минус 15. Отынның А маркасына тек күкірт құрамы кіреді А- 0,4 Батыс Еуропада және АҚШ – та экологиялық дизель отындарын өте аз күкіртті қоспасымен шығаратын болды (0,05% - тен кем).

Жай және ретін дизельдерге арнап отының 2 маркасы шығарылады: ДТ және ДМ. ДТ маркасы дегеніміз – дистилляты және қалдық өнімдерінің қоспасы. ДМ – қарамайдан алынатын отын.

Реактивті отындар әуе – реактивтік двигательдерде пайдаланады. Реактивті отындар маркасы. Отындық стандарттармен реактивті отындардың дыбысқа дейінгі авиация үшін 4 маркасын (Т – 1, ТС – 1, Т – 2 және РТ) және дыбыстан шапшаң ұшатындарға – Т – 6 бір марка өндіру қарастырылған. Т – 1 отыны мұнайдың тікелей айырылатын жермай фракциясы (150 – 280⁰ С). Оны өте аз өндіреді. Т – 2 – кең фракция құрамына жататын отын (60 - 280⁰ C), резерв болып саналады, қазір өндірілмейді. Кең тарағаны – дыбысқа дейінгі ұшақтарға арналған отындар ТС – 1 және РТ болып табылады. ТС – 1 отыны күкіртті мұнайдың тура айыру отыны. Т – 1- ден барынша жеңіл фракциясымен ерекшеленеді. РТ отыны Т -1 және ТС – 1 орнына шығарылған.

Дыбыстан шапшаң ұшатын авиацияға арналған реактивті Т – 6 отыны өте жақсы сумен тазартылатын ауыр жермай – газын фракциясы болып табылады (195 - 315⁰ С). Отын құрамында күкірт құрамы, шайыр, ароматты көмірсутектері 10% - ға дейін. Мем СТ – қа сәйкес реактивті отында мыналар шектеледі: жалпы күкірт Т – 6 үшін 0,05% массасы, Т – 1 үшін және РТ 0,1%, және ТС – 1 және Т – 2 0,25% массасы. Отында күкіртті сутегі, суға араласатын қышқыл мен сілтілер болмауы керек.

Біздің елімізде мынадай қазандық отындар шығарылады. Ф – 5 және Ф – 12 маркалы флот қарамайлары. Ф – 5 – ті тура айыру және қосалқы процесстердің дестилляты фракцияларына күкіртті мұнайдан алынған марри пен гудронды араластыру арқылы алады. Күкірт құрамы 2% - ға дейін болады. Ф – 12 дегеніміз – күкірті аз мұнайды айырудан қалған дистиллятнен қалғандықтан өнімдердің қоспасы. Күкірт құрамы оған 0,6% - ға дейін жіберіледі. Флоттық Ф – 5 және Ф – 12 қарамайлары өзара тұтқырлық арқылы ажыратылады. Бұл маркалар үшін шартты тұтқырлық 50⁰ С кезінде тиісінше ВУ – дың 5 және 12⁰ нормаланады.

2. Отындық 40 және 100 қарамайы кең қолданылып жүрген қазандық отын болып саналады. Олар барлық қазандықтар мен жылыту қондырғыларына арналған. Отындар күкірттің мынадай құрамдарында шығарылады:күкірті аз 0,5 тен 1,0% - ға, күкіртті – 1,0 ден 2% - ға, жоғары күкіртті – 3,5% дейін техника саласында қолданылатын майлау майлары мынадай функцияларды атқарады: желінетін детальдардың үйкелісін азайтады, тозу мерзімін ұзартуды, металды тотығудан сақтайды және т.б. Тауарлы ассортимент бойынша майдың әр түрлі 400 маркасы бар, бірақ олардың аз бөлігі ғана кеңінен қолданылады. Шикізаттар көзі бойынша майлар былай бөлінеді:

- дистиллятты – олар қарамайды вакуумды айыру кезінде алнады;

- қалдықты – қарамайды вакуумды айыру қалдығынан, яғни гудрннан алады;

- компаундирленген – дистилляты және қалдық компаненттерінен алнады.

Отындық тауарлы матор майы М маркасы тұтқырлығы ( ₁₀₀ мәні бойынша) және пайдалану қасиеті бойынша топтарға бөлініп, А, Б, В, Г, Д және Е 1 және 2 индексі тиісінше карбюратор және дизель двигательдеріне пайдаланатыны көрсетіле отырып бөлінеді. А – жылдамдықсыз, Б – аз жылдамдық, В – орташа жылдамдықты, Г – жоғары жылдамдықты, Д – жоғары жылдамдықты, ауыр жағдайда жұмыс істейтін дизельді, Е – аз айналымды.

Мысалы: М – 10 – бұл жоғары жылдамдықтағы карбюратор двигатліне арналған, тұтқырлығы V₁₀₀ = 10 C_T матор майы.

Энергетикалық майлар (турбиналық, компрессорлық, трансформаторлық және цилиндірлі) майлау мен суыту үшін пайдаланылады.

Электрлі оңашалау майларына трансформатор, конденсатор және кабель майлары жатады, олар майламайтын май тобы құрайды, сұйық диэликтриктер. Көп мөлшерде және мол ассортиментпен трансформатор майлары өндіріледі. Майларға қосатын мынадай қоспалар қолданылады: Қышқылдыққа қарсы, шоқтануға қарсы, желінуге қарсы, депрессорлық майдың қату температурасы төмендетеді, базалық майлардың тұтқырлық температуралық қасиетін жақсарту және т.б.

Әдебиеттер

1. Эрих В.Н., Расина М. Т. және т.б. Химия и технология нефти и газа. Л. 1972, с 79-36

2. Суханов В.П. Переработка нефти. М., 1974, с. 68-81.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Мұнайдың технологиялық жіктелуі қандай көрсеткіштермен сипатталады?

2. Қандай мұнай өнімдері карбюраторлық отынға жатады?

3. Қандай майлар майлау майларына жатады?

4. Присадкалар дегеніміз не және олар қайда қолданылады?

5. Қандай белгілермен парафин церезиннен айырмашылығы бар?

Лекция № 6

Тақырыбы: Мұнай өнімдерінің маңызды пайдалану қасиеттері

Карбюратор отынының пайдалану қасиеттері реактивті әуе двигателдеріне арналған отынның қасиеттері.Дизель отынының пайдалану қасиеттері.Мұнай майының пайдалану қасиеттері.Майдың қоспалары.

Авиация мен автомобилдің іштен жанатын поршенді двигателдері ұшқынан еріксіз от алдыру арқылы төрт ырғақты цикл бойынша жұмыс істейді.Авиация мен автомабилдердің поршенді двигателдеріне отын ретінде бензин қолданылады.Оларға қойылатын маңызды пайдалану талабы-өздерісоған арналғандықтан двигателдердегі қалыпты толық жануды қамтамасыз ету.

Двигателдегі отынның дұрыс жанбай қалатын қалыптан тыс ерекше сипаты детонация деп аталады,яғни ұшқыннан от алғаннан кейін жұмыс қоспасының бір бөлігі ғана әдеттегі жылдамдықта қалыпты жанатын болады.От мафданы қарсаңында тұрған тұтанғыш отынның соңғы бөлігі (15-20% дейін) өз-өзінен лезде тұтанады,нәтижесінде жалынның таралу жылдамдығы 1500-2500 м/сек дейін өседі,ал қысым кенет қатты қарқынымен үдей түседі.Қысымның осылайша күрт өсуінен күшті детонациялық толқын пайда болады.Осындай толқынның цилиндр қабырғасына соғылуы және оның соғылғаннан кейінгі қайталама әсерінен діріл пайда болып ,детонациялық жанудың басты сыртқы белгісі болып саналатын металға тән тықыл шығады.Детонацияның өзге сыртқы белгілері:пайдаланылған газды қара түтін будағының пайда болуы,сондай-ақ цилиндр қабырғасы температурасының күрт көтерілуі.

Детонация-өте зиянды құбылыс.Детонациялық режимде двигателдің қуаты азаяды,отынның үлесті шығыны артады,двигатель жұмысы қатаңданады,бірқалыпты болмайды.Бұдан басқа детонация поршендер мен пайдаланылған газ шығаратын қақпақтардыңжанып кетуіне,бүлінуіне,электр білтелердің кетуіне ,істен шығуына және басқа да ақауларға әкеліп соқтырады.Двигатель тез тозады,жөндеуаралық мерзімі қысқарады.Ұзақ уақыт қарқынды детонациялық режимде жұмыс істеу апаттық жағдайға да ұрындыру мүмкін.Детонация әсіресе авиация двигателдерінде қауіпті.Көмірсутектері мен отындардың детонациялық беріктігін немесе детонацияға қарсы қасиеттерін бағалау стационарлық бір цилиндрлі двигателдерде жүргізіледі.Детонациялық беріктікті бағалайтын барлық әдістердің негізінде сыналатын отындыэталонды отындар қоспасымен салыстырупринципі жатыр.Соңғылары ретінде 2,2,4- үш метилпентан(изооктан) және гептан таңдап алынды,ал детонациялық беріктік өлшеуі үшін октандық сан қабылданды.

Детонациялдық беріктіктің шартты өлшем бірлігіоктандық сан деп аталады,сан жағынан оның гептанмен қоспасындағы изооктанның(2,2,4-үш метилпентанның) пайыздық (көлемі бойынша) мөлшеріне тең,сынақтың стандартты жағдайы кезінде детонациялық беріктігі бойынша сыналатын отынға баламалы.

Изооктанның октандық саны 100-ге тең деп қабылданады,ал гептан -0. Солай болғандықтан, егер сыналатын бензин 70 % изооктаннан және 30 % гептаннан тұратын қоспаны сынаудың стандартты жағдайына баламалы болса,онда оның октандық саны 70-ке тең.Октандық сан-автомобиль бензиндерінің,сондай-ақ,авиация бензиндерінің жұтаң қоспалармен,үдете түсуді қолданбай жұмыс жасаған кездегі детонациялық беріктігінің нормаланатын көрсеткіші.

Двигатель құнарлы қоспамен және түсуді қолдану арқылы жұмыс жасаған кезде авиациялық бензиндердің детонациялық беріктігін бағалайтын нормаланатын көрсеткішретінде отынның сорттылығы алынады.

Құнарлы қоспадағы отынның сорттылығы-сыналатын отынмен жұмыс жасған кездегі двигателдің сорттылығы 100 деп қабылданатын эталонды изооктаннан алынатын қуатпен салыстырғандағы қуат шамасын көрсететін сипаттама.

Октандық сан арнаулы сынақ қондырғыларында қатаң стандарт жағдайында анықталады.Октандық сандарды анықтаудың бір-бірінен сынақ режимі арқылы ерекшеленетін бірінші әдістері бар Кеңес Одағында отынды бағалау зерттеу және мотор әдісі бойынша жүргізілді.Зерттеу әдісі бойынша анықталған октандық сандар кейбір бензиндер үшін бірнеше бірікке жоғары.Сондықтан да октандық сандар бойынша деректер келтірген кезел оларды анықтау әдістері айтылуы керек.

Октандық саны 100-ден жоғары тауарлы бензиндер мен құрауыштардың детонациялық беріктігін анықтаған кезде эталон отын ретінде әртүрлі мөлшерде ТЭС бар таза изооктан қоспасы пайдаланылады.

Бензиндер құрамына кіретін көмірсутектердің кейбір топтары үшін олардың детонациялық беріктігі туралы төмендегідей қысқаша тұжырым жасауға болады.

Қалыпты құрылымды алкандар. Осы қатардағы көмірсутектер пентеннан бастап өте төменгі октандық сандармен сипатталады, оның үстіне олардың молекулярлық салмағы қаншалықты жоғары болса, октандық сандары соншалықты төмен болады. Детонациялық беріктіктің молекулярлық салмаққа желілік тәуелділігі де бар.

Тармақталған құрамды алкандар (изопардиндер). Соңғы қатардағы молекулалардың тармақталуы олардың детонациялық беріктігін күрт арттырады. Мысалы, октанда октандық сан-20, ал 2,2,4-үш метилпентанда 100. Қосарланған метилді топтары бар изомерлер үшін ең көп октанды сандар бір көміртекті атомда (неогексан, триптан, эталонды изооктан), сондай-ақ октанды басқа да үш метилді изомерлерінде байқалады.

Изопарафиндер өздерінің детонацияға қарсы жоғары қасиеттерінің арқасында бензиндердің өте қолайлы құрауыштары болып табылады.Алкендер (моноолефиндер).Қалыпты құрылымды көмірсутектер молекуласында қос байланыстың пайда болуы тиісті шектегі көмірсутектермен салыстырғанда детонациялық беріктіктің айтарлықтай артуын туғызады.

Циклондар (нафтен көмерсутектері). Циклопентан және циклогексан қатарындағы бастапқы өкілдердің детонациялық беріктігі жақсы, бұл әсіресе циклопентанға қатысты. Оның ТЭС-ке қолданылуы да әжептәуір жоғары.Бұл көмірсутектер бензиндердің бағалы құрамдас бөліктері болып есептеледі. Циклопентандық және циклогександық көмірсутектер молекулаларында қалыпты құрылымның бүйірлік тізбегі болу олардың октандық санының төмендеуіне әкеліп соқтырады. Яғни, тізбек неғұрлым ұзын болса, октандық сан соншалықты төмен болады. Бүйірлік тізбектердің тармақталуы және олардың мөлшерінің ұлғаюы цикландардың детонациялық беріктігін арттырады.

Ароматты көмірсутектері. Бензол қатарындағы барлық дерлік қарапайым ароматты көмірсутектердің октандықсаны -100 және одан жоғары. Ароматты көмірсутектер мен ароматталған бензиндер тармақталған алкандар секілді жоғары бензиндердің ең жақсы құрауыштары.

Отын двигатель бөлшектерінің тотығуын болдырмауы тиіс. Бұл төмендегідей нормаланатын сапа көрсеркіштері бойынша бақыланады: қышқылдылығы, күкіртің жалпы мөлшері, суда еритін қышқылдар мен сілтілердің мөлшері (болмауы тиіс), белсенді күкіртті қосылыстардың қатысуы (мыс қаңылтырдың беткі түйнің өзгеруі бойынша сынау).

Авиация отыны -60 °С жоғары температурада қатпауы және кристалдар түзбеуі тиіс.

Реактивті авиация үшін отын ретінде мұнайды тіке айдаудың әртүрлі дистилляттары немесе гидрокренинг қолданылады:айдау шегі 120-250 °С болатын авиация керосині,ауқымды бензин-керосин бөлінділері (60-280 °С )және жоғары биіктікте барынша жалдам ұшатын ұшақтар үшін-ауырлатылған керосин (195-315°С).Раективті отындарға қойылатын негізгі талаптар олардың энергетикалық сипаттамасына қатысты болып келеді: жану жылуына, толық жануына, сондай-ақ, тығыздығына. Жану жылуы қаншалықты жоғары болса, салмақ немесе көлем бірліктерінен энергия соншалықты көп бөлінеді, газдардың шүмектен өту жылдамдығы жоғары болады, соған орай ұшу жылдамдығы мен тарту күшінің мөлшері артады. Тығыздыққа келетін болсақ, ол қаншалықты жоғары болса, ұшақтың көлемі шектеулі бактеріне бір мезгілде соншалықты көп мөлшерде отын тиеуге болады, соған орай ұшу қашықтығы да ұлғаяды. Жану жылуын Q салмақ бірлігіне және көлем бірлігіне қарап есептеп шығаруға болады. Оның шамасы сутектің мөлшеріне және көмірсутектің арақатынасына байланысты: көмірсутекті молекуладағы сутек.

Жүрісі жылдам дизелдер үшін отын ретінде мұнайдың керосинді –газойлды бөлінділері қолданылады.

Жүрісі жай және осы тұрпатты айналыс саны аз тұрақты двигателдер үшін қарамай секілді барынша ауыр отындар қолданылады.

Дизель отындарының ең маңызды пайдалану қасиеті-олардың тез тұтанатыны және бір қалыпты жанатыны,бұл қысымның қалыпты өсуін және двигателдің сыртылдамай жайлы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Отынның тұтанғыштық қасиетті оның химиялық және бөліну құрамына байланысты. Сірә, бұл алдымен отын құрауыштарының өздігінен тұтану температурасына байланысты болса керек. Мәселен, ароматты көмірсутектердің тұтану температурасы өте жоғары (500-600°С) екені белгілі. Күшті ароматталған өнімдердің дизель отыны ретінде қолдануға тиімсіз екені түсінікті. Керісінше, көмірсутектер ең төменгі температурада өздігінен тұтана алады және де парафинді мұнайдың дизель отыны жақсы пайдалану қасиеттеріне ие.

Көмірсутектері мен отындардың тұтанғыштық қаситетерін бағалау бензиндердің детонациялық беріктігін бағалаған секілді лаборатотиялық сынақ қондырғыларында эталон отындармен салыстыру әдісімен жүргізіледі.

Дизель отындарының моторлық қасиетін бағалау үшін октандық сандарға ұқсас етіп цетандық сандар алынған.

Цетанның а – метилнафталинмен қоспадағы мөлшері ( % көлемде ) цетандық сан деп аталады,отындарды стандартты сынау жағдайында салыстырған отынға баламалы.

Цетанның өзінінң (гексадеканның) центандық саны 100-ге тең деп қабылданады, ал а –метилафталин-О. Цетандық сандарды анықтау дизель бас тиегі бар стандартты бір цилиндрлі қондырғыда от алудың ұқсас болуы деп аталатын әдіс бойынша жүргізіледі. Дизель отындарының цетандық сандары 40-50 бірлік аралығында нормаланады.

Цетандық сан тұтанғыштық қасиеттерді ғана сипаттап қоймай, дизель отынының кейбір басқа да пайдалану сапасын көрсетеді: дизель отынының центандық саны қаншалықты жоғары болса,оның іске қосылу қасиеттері соншалықты жақсы, өздігінен тұтанғыштық кезеңінің қызықтығы соншалықты қысқа, тотынның толық жануы жоғары, пайдаланылған газдардың түтінденуі төмен және отын жану камерасы мен бүріккішке күйе түзуге бейім емес.

Жылдам жүретін дизельдерге арналған дизель отындарының басқа маңызды пайдалану қасиеттеріне олардың бөлінгіштік құрамы, тұтқырлығы, қату температурасын,кокстілігі, күкірттің мөлшері, қышқылдылығы, судың мөлшері және мақсаты сан алуан механизмдердің, станоктардың, двигателдердің, машиналардың қозғалысты бөлшектерінің қатты беттері арасындағы үйкелісті азайту және осы бөлшектер материалының тозуын болдырмау болып табылады. Бұған металл беттерінің құрғақ үйкелісін тұтқыр сұйықтар қабатының өзара үйкеліп майлануымен ауыстыру арқылы қол жетеді.

Кең ауқымды температурада жұмыс істейтін май ( автомабиль, авиация және басқа майлар) үшін тұтқырлық –температуралық сипаттаманың пайдаланушылық маңызы зор.

Мотор майы тұтқылықтың температураға байланыстылығын болдырмайтын мүмкіндікке ие болуы тиіс. Бұл май жоғары температура кезінде қатты сұйылмауы тиіс, ал төменгі температура кезінде керісінше аққыштығын деасфальтизацияға және парафинсіздендіруге ұшырайтындықтан оның тұтқырлық қасиеті көп кезеңдік нафтенді, ароматты және гибридті парафин-нафтен-аромат көірсутектердің құрлымы мен молекулярлық салмағына тұтастай тәуелді.

Тоңазытқыш машиналарға, аспаптарға, моторларға арналған майлар және кейбір басқалары пайдалану шарты бойынша 30-дан 60 °С дейінгі температура кезінде қозғалғыштығын жоймауы тиіс. Майдың бұл қасиеті техникалық нормада оның қату температурасының анықталуымен бақылынады. Қату температурасының шамасы майда қатты парафиндер мен церезиндердің болуына байланысты анықталады. Төменгі температура кезінде олар кристалданады. Кристалл тор пайда болады, оған сұйық көмірсутектер қамалып, барлық жүйе қозғалғыштығын жояды.

Төменгі температура кезінде майдың «қатуы» басқа себептен де болуы мүмкін. Тұтқырлық деңгейі биік жоғары молекулярлы көмірсутектер төменгі температура кезінде молекулалардың қауымдасуына бейім келеді, ал бұл өз кезегінде тұтқырлықтың күрт артуына әкеліп соқтырады. Мұнай және синтетика майларының төменгі температурадағы қасиетін жақсату үшін оларға қату температурасын төмендететін арнайы қоспалар қосылады-депрессаторлар.

Қоспалар мотор майларының барлық турлеріне –турбина, компрессор, трансфоратор майларына және басқа кейбіреулеріне қосылады. Соңғы мезгілде өнеркәсіп жабдықтарын майлауға арналған индустриалды майларға да қоспа қосудың шұғыл қажеттілігін көрсететін жұмыстар пайда болуда. Майларға қоспалардың төмендегідей түрлері қосылады:

1. Қышқылдануға қарсы;

2. Тотығуға қарсы;

3. Депресаторлар;

4. Тұтқырлық

5. Тозуға қарсы;

6. Жуатын немесе күйеге қарсы

7. Көбікке қкрсы

8. Көпфункциялы.

Әдебиеттер

1. Эрих В.Н., Расина М. Т. және т.б. Химия и технология нефти и газа. Л. 1972, с 86-110

2. Суханов В.П. Переработка нефти. М., 1974, с. 70-74.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Детонация дегеніміз не? Детанациялық тұрақтылықтың өлшем бірлігін атаңдар.

2. Октан санын өлшеу әдістерін білесіңдер?

3. Цетан саны дегеніміз не?

4. Присадкалар және олардың түрлері қандай мақсатта қолданылады?

Лекция № 7

Тақырыбы: Мұнайды өңдеуге дайындау.

Мұнайды тұрақтандыру мен газсыздандыру. Ілеспе газдар мен газконденсаттарды өңдеу. Мұнайды сусыздандыру мен тұзсыздандыру. Мұнай эмульсиялары мен мұнай эмульсияларын бұзу әдістері.

Жер қойнауынан алынған мұнайдың құрамында ілеспе газдар деп аталатын газ болады. Әрбір алынған 1 тонна мұнайдың құрамында 50-100 м³ ілеспе газдар болады. Газдарды өңдеуге жіберер алдында және тасымалдамас бұрын осы газдарды бөліп алу қажет. Мұнайдан газдарды бөлу – газсыздандыру, сепарация мен тұрақтандыру әдісінің көмегімен жүргізіледі.

Мұнай қабаты жағдайында жоғары қысымның әсерінде газдар мұнайдың құрамында еріген күйде болады. Мұнайды жер бетіне шығарған кезде қысым түсіп, еріген газдар бөлінеді. Осы кезде оларды аулап, бөліп алу керек.

Мұнай мен газдың орын ауыстыру жағдайымен ерекшелінетін, кешендерде мұнайдың құрамынан газдарды бөлудің бірнеше схемалары бар.

Бірінші топтың схемасы скважиналардан қашық емес жерлерден мұнайдың құрамынан газдарды бөлуге сипатталған. Газдарды бөлгеннен соң орталық жинау пунктеріне тек қана мұнай жиналады.

Көп сатылы кешенді сепарациядан кейінде мұнайдың құрамында С₁ - С₄ көмірсутекті газдардың белгілі бір мөлшері қалып қояды. Осы көмірсутектер мұнайды резервуардан резервуарға айдағанда, тасымалдағанда және сақтағанда жоғалады. Газдармен бірге қымбат жеңіл бензин фракцияларыда жоғалады.

Газдардың және жеңіл бензин фракцияларының жоғалуының алдын алуы үшін, ауаның ластануын, қымбат газ тәрізді компоненттерді аулау үшін мұнай өңдеу зауыттарына мұнайды жіберер алдында С₁ - С₄ көмірсутектерін максимальды түрде мұнайдың құрамынан бөліп алу керек. Бұны негізінен мұнайды алу кешендерінің қасында мұнайды тұрақтандыру қондырғыларында жүргізеді.

Мұнайды тұрақтандыру әдісі әр түрлі болуы мүмкін. Көптеген мұнайлар үшін тұрақтандыру қондырғысында ректификацияны қолданады.

Мұнайлар құрамынан бөлінетін газдардың құрамында метаннан бастап гексанға дейінгі қаныққан көмірсутектер болады. Газдар мұнай кешендерінен газ бензин зауыттарына жіберіледі. Мұнда газконденсатты кен орындарынан алынған газ бен конденсаттарда келіп түседі. Газ бензин зауыттарында ілеспе газдар мен газ конденсаттар келесідей сатыда өңделеді:

1. газдардың құрамынан тұрақсыз бензиндерді С₃ бастап көмірсутектерді бөліп алу (газдарды бензиннен бөлу);

2. тұтынушыларға жіберу үшін бензиннен бөлінген газдарды сығу;

3. тұрақсыз бензиндерді жеке көмірсутектерге бөлу-пропанға, изобутанға, бутанға және тұрақты бензинге.

Газ бензин зауыттары газдарды кептіретін және күкірттен тазартатын қондырғылар жұмыс жасайды.

Мұнай кешендерінде тұрақтымен қатар, жылжымалы газ бензин зауыттары құрылады. Жылжымалы газ бензин зауыттары тәулігіне өнімділігі 40-100 мың м³ газ шығарады, олар шаңғыда немесе платформаларда орналастырылады.

Мұнайдың құрамындағы су мен тұздың болуы мұнай өңдеу зауыттарының жұмысына зиянын тигізеді. Судың көп мөлшерде болуы мұнайды бөлетін қондырғылардың аппаратураларында қысымды көтереді, өнімділік төмендейді, суды қыздыру үшін және булау үшін жылу көп шығындалады.

Одан да теріс әсерге хлоридтер ие. Олар, яғни хлоридтер жылуалмастырғыштардың және пештердің құбырларында жиналып жылу алмасу коэффициентін азайтады және жие-жие тазалап тұруды талап етеді. Хлоридтер, соның ішінде кальций мен магнийдің хлоридтері төмен температурада гидролизденіп тұз қышқылын түзеді. Тұз қышқылының әсерінен технологиялық қондырғылардың аппаратураларының металдары даттанып (коррозияға ұшырап) ескіре береді. Әсіресе гидролизденген хлорлы тұздардың әсерінен бөлгіш қондырғылардың конденсациялық- тоңазытқыш аппаратуралары тез даттанып ескіреді. Соңында, қалдық мұнай өнімдерінің мазуттың, гудронның құрамына жиналған тұздар олардың қасиетін, сапасын нашарлатады.

Сондықтан, мұнайды өңдеуге жіберер алдында құрамынан сулар мен тұздарды толығымен бөліп алу керек.

Тұздар мен сулардан мұнайды жер бетіне шығарып мұнай кешендерінен алған соң және мұнай өңдеу зауыттарында тазалайды. Тұздар мен сулардан тазартатын екі технологиялық процесс бар олар сусыздандыру мен тұзсыздандыру процесстері. Екі процестер мұнай эмульсиясын бұзуға негізделген. Бірақ сусыздандыру кезінде табиғи эмульсиялар бұзылады, яғни мұнайды бұрғылау суларымен үздіксіз араластыру кезінде пайда болған эмульсия. Сусыздандыру мұнай кешендерінде жүргізіледі және газсыздандыру процессі сияқты мұнайды тасымалдауға дайындауға және өңдеуге дайындаудың алғашқы процестерінің біріне жатады.

Тұзсыздандыру үшін сусыздандырылған мұнайды таза сумен араластырып жасанды эмульсияны пайда болдырады, сосын ол бұзылады. Мұнайды тұзсыздандыру мұнай кешендерінде және мұнай өңдеу зауыттарында жүргізеді.

Мұнай эмульсиялары. Мұнай мен су бірі-бірінде өте нашар ериді. Сондықтан мұнайдың құрамынан қарапайым тұндыру әдісімен судың негізгі бір бөлігін бөліп алу қиынға түспейді, бірақ су-мұнайлы эмульсия түзілсе қиынға түседі. Және осындай эмульсия жие түзіледі. Суланған эмульсияланған мұнайды өңдеуге болмайды. Эмульсия түзілмесе де, мұнайдың құрамында судың азғантай мөлшері еріген немесе қалқыған күйде болады. Ал сумен бірге минералды тұздар да мұнайдың құрамына еніп мұнай айдайтын аппаратураларды даттандырып коррозия тудырады.

Эмульсия деп бір-бірінде ерімейтін немесе нашар еритін екі жүйеден тұратын сұйықтықты айтамыз, олар бірінің құрамында бірнеше қалқыған жағдайда микроскопиялық тамшылар (глобул) түрінде болып, бір литр эмульсияға триллионы келеді. Глобулдар орналасқан сұйықтықты дисперсті орта десе, дисперсті ортада орналасқан сұйықтықты дисперсті фаза деп атайды.

Мұнай эмульсиялары мұнайдағы су типті эмульсиялармен жие кездеседі, мұнда дисперсті орта болып мұнай саналады да, ал дисперсті фаза болып су саналады. Мұндай эмульсиялар гидрофобты: суда қалқып бетіне шығады да бензин немесе басқа еріткіштерде теп-тегіс болып жайылып кетеді.

Судағы мұнай типті эмульсиясы көп кездеспейді, бұнда дисперсті орта болып су саналады. Бұл эмульсия гидрофильді: суда ол теп-тегіс жайылады да, ал бензинде батады.

Эмульсияларды тұрақтандырып және олардың түзілуіне себебін тигізетін затты эмульгатор деп аталады. Бұларға мұнайдың полярлы заттары, смола, асфальтенде, асфальтогенді қышқылдар және олардың ангидридтері, нафтен қышқылдарының тұздары, сонымен қатар әр түрлі неорганикалық қосылыстар жатады.

Парафиндердің, церезиндердің және араласқан парафиндінафтенді көмірсутектердің микрокристалдары, эмульсияланған глобулдардың бетінде адсорбцияланып өзінше қорған (бронь) түзеді.

Эмульсия қасиеті эмульгаторлардың қасиетіне байланысты болып келеді. Шикі мұнайда негізінен гидрофобты эмульсия, яғни мұнайдағы су типті кездеседі, бұл жағдайда эмульгаторлар болып смола саналады. Олар мұнайда жақсы ериді де, суда ерімейді. Смолалар мұнай-су бетінде адсорбцияланып, мұнай жағынан беттік қабатқа түседі де сосын су бөліктерінің жан-жағынан мықты қабатты түзеді.

Мұнай қышқылдарының алюминді, кальцийді, магнилі және темірлі сабындары мұнайда және оның дистилляттарында жақсы ериді, сондықтан олар гидрофобты эмульсиялардың түзілуіне жағдай жасайды. Керісінше, мұнай қышқылдарының (сілтілі тазарту реакциясының өнімі) нафтенді сабыны суда жақсы ериді де, көмірсутектерде шамалы ериді. Сондықтан олар су фазасы жағынан мұнай тамшыларын пленкамен орап беттік қабатта адсорбцияланады, осылай судағы мұнай типті гидрофильді эмульсия түзіледі.

Екі типті эмульгаторлар болған жағдайда эмульсия ауысып кетуі мүмкін, яғни бір типтен екінші типке ауысуы мүмкін. Осы жағдаймен кей кездері эмульсияны бұзған кезде пайдаланады.

Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері. Мұнай эмульсиясын бұзу механизмі бірнеше сатыдан тұрады: 1) су (бөліктерінің) глобулдарының соқтығысуы, 2) глобулдардың бір-бірімен соқтығысып үлкен тамшы түзілуі, 3) тамшылардың түсуі.

Өндірістік практикада эмульсияларды бұзу үшін келесідей процестерді қолданады: 1) механикалық-фильтрлеу, ультра дыбыстарды өңдеу; 2) термиялық-судан мұнайды тұндыру және жылыту, ыссы сумен шаю; 3) электрлік-ауыспалы және тұрақты токты электр өрісінде өңдеу; 4) химиялық-әр түрлі деэмульгаторлармен өңдеу.

Араластыру мен электр өрісінің әсері глобулдардың бірі-бірімен соқтығысуына жағдай жасайды, су мен мұнайдың тығыздық айырмашылығының өсуіне, су тамшыларының жылдам және толығымен тұнуын тездететін мұнай тұтқырлығының төмендеуіне жылу әсер етеді. Деэмульгаторлардың -арнайы беттік-активті заттардың-әсерімен су тамшыларын айналдыра орап тұратын қабаттардың құрылыстық-механикалық мықтылығы әлсірейді. Деэмульгаторлар ретінде беттік-активті заттар қолданылады. Беттік-активті заттардың эмульсияға механикалық әсері күрделі болып келеді және толығымен әлі зерттелмеген.

Эмульсияларды бұзудың термохимиялық және электрлік әдістері кеңінен қолданылады. Жоғары кернеулі электр өрісінің әсерімен зарядталған су тамшылары электродтарға қарай жақындайды. Электрод аралық аймақта өріс тазалығы өзгереді де су тамшыларының қозғалу бағыты өзгеріп олар бір-бірімен соқтығысып үлкен тамшылар түзеді.

Мұнайды тұзсыздандыру. Кейбір мұнайларды құрамында тұзы аз жер асты суларымен толығымен сусыздандыру кезінде олардың толығымен тазаруы мүмкін. Бірақ көптеген мұнайларды қосымша тұзсыздандыру қажет болады.

Кейбір жағдайда тұзсыздандыру үшін термохимиялық әдіс қолданылады, бірақ жие қолданылатыны электр өрісінде эмульсияны термохимиялық тұндыру әдісімен өңдеу болады. Соңғы типті қондырғыны электротұзсыздандыру деп атайды. (ЭЛТҚ).

Әдебиеттер

1. Эрих В.Н., Расина М. Т. және т.б. Химия и технология нефти и газа. Л. 1972, 111-124 бет.

2. Суханов В.П. Переработка нефти. М., 1974, с. 50-57.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар

1. Кешендегі мұнайды газсыздандыру қалай жүреді?

2. Газ бензин заводтарында газконденсаттарды өңдеу кезінде қандай операциялар жүреді?

3. Эмульсия және эмульсия түрлері дегеніміз не?

4. Эмульсияларды бұзу үшін өндірістік практикада қандай әдістер қолданылады?

5. Мұнайды тұзсыздандыру мен сусыздандыру не үшін жүргізіледі?

Лекция №8

Тақырыбы: Мұнай өңдеу зауыттарының негізгі аппараттары мен жабдықтары.

Емкосттар мен резервуарлар. Ректификациялық колонналар. Жылуалмастыру аппараттары. Құбырлы пештер. Құбыр желілері мен арматуралар. Компрессорлар мен сорғылар.

Емкосттар (ыдыстар) технологиялық қондырғылардан келіп түскен мұнай өнімдерін қабылдау және сақтау үшін қолданылады.

Резервуарлар жердегі және жерасты болып келеді, олар мұнайды және мұнай өнімдерін сақтау үшін қолданылдаы. Көп жағдайда жердегі резервуарларды болаттан жасайда да, ал жер асты резервуарларын темірбетоннан немесе бетоннан жасалынады. Кей кездерде резервуарларды кирпичтен, тастан және басқа да материалдардан мықты болу үшін жасайды, сонымен қатар мұнай өнімдерінің агресивті жағдайын алдын алу үшін резервуарлардың қабырғалары мен түптерін майлап, бояп қояды.

Резервуарларды пайдалану процессі кезінде үлкен «тыныс» байқалады (резервуарға өнімді айдағанда-газды ығыстыру),.

В процессе эксплуатации у резервуаров наблюдается как большое «дыхание» (при закачке продукта в резервуар – вытеснение газа, заполнявшего резервуар, при откачке – заполнение освобождающегося объема окружающим воздухом или газом), так и малое «дыхание» (из-за изменения температуры окружающей среды – при повышении температуры давление повышается и часть газа из емкости вытесняется, а при понижении понижается и резервуар заполняется воздухом).