Мұнайды айдау

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ  ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

                                  АТЫРАУ МҰНАЙ ЖӘНЕ ГАЗ ИНСТИТУТЫ

 

 

 

 

 

 

 

 

   РЕФЕРАТ

 

 

 

 

 

                                     Тақырыбы:  « Мұнайды айдау »

 

 

 

 

 

                                                                                   

                                                                                                 Орындаған: Қайратқызы А.

                                                                                                                       Гр-12 қ /б

                                                                                                  Тексерген:  Құспанова Б.Қ

                                                                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        Атырау 2013 

                                                          Жоспары:

 

1. Мұнайдың ректификациясы.

  

2. Мазутты вакуумдa айдау.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 

                                                             Мұнайды айдау

 

 

     1.1Мұнайдың ректификациясы

     Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін құбырлы қондырғыларда мұнайды айдағанда одан мөлдір дистилляттар түзіледі. Атмосфералық қысымда айдағаннан кейін пайда болатын қалдық зат ол мазут. Мазут – 330-350̊ C-тан жоғары температурада айдалатын фракция. Мұндай қондырғыларды атмосфералық құбырлы қондырғы (АҚҚ) деп атайды.

     ЭТҚ қондырғысында сусыздандырылған және тұзсыздандырылған мұнай насос арқылы жылуалмастырғышқа жіберіледі. Онда мұнай 220-230̊C температураға дейін қыздырылады да, ары қарай ректификациялық коллоннаға (РК) жіберіледі.

      Атмосфералық  қысымда біріншілік айдау барысында  мынадай өнімдер түзіледі:

      1.Негізінен пропан мен бутаннан тұратын сызылған (сұйыққа айналдырылған) газ. Құрамында газ мол мұнайды өңдегенде пропан-бутан фракциясы айдау қондырғысынан сұйық түрінде ғана емес, сонымен бірге газ түрінде де бөлініп шығады.

     2.Бензин фракциясы 30-180̊C аралығында айдалады. Бензин фракциясын автобензиннің компоненті түрінде, каталитикалық риформинг қондырғысының қажетті шикізаты  есебінде пайдаланады.

     3.Керосин фракциясы 120-315̊C аралығында айдалады. Реактивті авиация двигательдерінің  жанармайлары, шарық шаммайларында, трактордың карбюраторлық двигательдердің отыны ретінде қолданылады.

   4.Дизель фракциясы 180-350̊C аралығында айдалады. Бұрындары дизель фракциясын атмосфералық газойль деп атаған. Бұл фракцияны автомобильдерде, тракторларда, тепловоздарда, теңіз және өзен кемелерінде орнатылған дизель двигательдерінің жанармайы ретінде пайдаланады.

     5.Мазут – мұнайды атмосфералық қысымда айдағанда түзілетін қалдық. Оның бастапқы қайнау температурасы Оның бастапқы қайнау температурасы 330-350̊С. Мазут термиялық крекингтің шикізаты болып саналады және отын ретінде де пайдаланылады.

     Мазутты өңдегенде  түзілетін вакуумдық дистиллят  350-500̊C температурада айдалады  және каталитикалық крекинг пен  гидрокрекингтің шикізаты ретінде  қолданылады. Бұл фракцияны кейде вакуумдық газойл деп те атайды.

     6.Гудрон – мазутты вакуумдық айдау кезінде қалатын қалдық, ол 500̊C-та айдалады. Гудрон тұтқырлығы жоғары, 30-40̊C-та қатып қалатын өнім болып саналады. Оны термиялық крекинг, кокстеу, битум мен тұтқырлығы жоғары майлар өндіруде пайдаланады.

     Ректификациялық коллона

     Ректификациялық коллона деп арнайы қондырғылармен –ректификациялық табақшалармен немесе насадкамен –қамтамасыз етілген вертикаль цилиндр тәріздес мұнайды айдап өңдеуге арналған аппаратты айтады (1 сурет). Табақшалар мен насадка колоннаның бойымен көтерілетін будың төмен қарай ағатын сұйықпен тығыз жанасуын қамтамасыз етеді.

 

 

                                       1-сурет. Мұнайдың ректификациясы.

 

     Ректификациялық  колоннаның жоғарғы жағынан төмен  жатқан тәрелкелерге үнемі сұйық  (флегма) ағып түсіп жатады (сурет). Дайын өнімнің бір бөлігі (ректификат) конденсацияланғаннан кейін байытылған сұйық (суармалау)түрінде жоғарыдағы тәрелкеге қайтарылып отырады. Колоннаның төменгі жағынан бу үздіксіз жоғары қарай көтеріліп отырады. Колоннада бу ағымын үнемі тудырып отыру үшін колоннадан шығарылатын қалдықтың бір бөлігі қыздырылып буға айналдырылады да колоннаға кері қайтарылып отырады.

     Ректификациялық тізбектерінің құрылымы және әрекеті, олардың түрлері. Қарапайым және күрделі қоспаларды ректификациялау периодты немесе үздіксіз жұмыс жасайтын тізбектерде іске асырылады. Мерзімді жұмыс жасайтын тізбектер өнімділігі төмен қондырғыларда көп мөлшердегі фракцияларды алу және бөлудің жоғарғы нақтылығы қажет болған жағдайларда қолданады (2-cурет).

     Шикізат айдаушы  кубка 1 оның диаметрінің 2/3 биіктігіне дейін түседі, онда тұйық газдың буымен қыздырылады. Ректификациялық қондырғының жұмыс атқаруының бірінші кезеңінде қоспаның ең ұшқыш компонентін шығарып алады, мысалы, бензолдық басты, одан соң ауа температурасын көтермеле отырып, қайнау температурасы жоғарырақ компонентті алады (бензол, толуол және т.б.). Өте жоғары температурада қайнайтын қоспалар кубта қалады және кубтың қалдығын қалыптастырады. Ректификациялау процесі аяқталғаннан кейін, ол қайтадан шикізатпен толтырылады және ректификациялау қайтадан басталады. Кезеңдік процесі жылудың көп шығындылығымен және қондырғының төмен өнімділігімен шартталады.

 

2-сурет. Периодты жұмыс жасайтын қондырғының принціпті схемасы:

1-айдаушы кубы;

2-ректификациялық қондырғы;

3-конденсатор-тоңазытқыш;

4-аккумулятор;

5- тоңазытқыш;

6-сораптар.

 

 

 

 

 

 

 

 

  Үздіксіз әрекеттегі қондырғыда (3-сурет) аталып өткен көп кемшіліктер жоқ. Мұндай қондырғының принципті схемасы суретте көрсетілген. Шикізат жылу алмасу бөлімінен 1 қыздырушыға 2 түседі және әрі қарай ректификациялау тізбегінің 3 әр түрлі деңгейіне түседі. Төменгі фракцияларды 4 қайнатушыда қыздырады және содан соң қайтадан ректификациялау тізбегіне түседі.

 

3-сурет. Үздіксіз әрекеттегі қондырғының принципті схемасы:

1-жылуалмастырғыш

2-қыздырғыш

3-ректификациялық колонна

4-қайнатушы

5-конденсатор-тоңазытқыш

6-аккумулятор. 

 

     Бұл жағдайда ең ауыр бөлік қайнатушыдан тізбектің төменгі жағына түсіріледі, және сұйық тұнбамен бірге, әрі қарай ауыр фракцияларды өңдеуге жіберіледі. Ал жеңіл фракциялар жоғарыдан тоңазытқыш – конденсаторға түсіп, және әрі қарай 6 аккумулятордан ішінара кері тізбекке суландыру үшін түседі, ал ішінара жеңіл фракцияларды әрі қарай өңдеу үшін жіберіледі.

     Алынатын өнімнің  санына байланысты, ректификациялау  тізбектері қарапайымды және  күрделі болып бөлінеді. Біріншіден, ректификациялауда екі өнім алынады,  мысалы жанармай және жартылай  мазут. Екіншілері үш және одан  да көп өнімдерді шығаруға  бағытталады. Олар бір бірімен  жалғас қосылған қарапайым тізбектерді  сипаттайды, олардың әрқайсысы өзіне  түсетін қоспаны екі компонентке  бөліп отырады.

     Әр бір қарапайым  тізбекте айдап шығаратын және  концентрациялайтын секциялар болады. Айдап шығаратын немесе бумен  өңдейтін секция шикізатты өндіретін  жерден төмен орналасады. Бөліну  үшін ыдысқа берілетін шикізат  қоректендіру ыдысы деп аталады.  Айдап шығаратын секцияның мақсатты  өнімі болуы, сұйық қалдық саналады. Концентрациялау немесе бекіту  секциясы қоректендіру ыдысының  үстінде орналасады. Бұл секцияның  мақсатты өнімі болып ректификат  буы саналады. Ректификациялау тізбегінің  концентрациялау секциясының қалыпты  жұмысына суландыру және жылу беру, немесе айдап шығу секциясына өткір су буын ендіру қажет болады.

     Ректификациялық  колоннада әр табақша арқылы  4 ағын өтеді:

     1.Жоғарыда орналасқан тәрелкеден төмен ағатын сұйық –флегма;

     2.Төменде орналасқан тәрелкеден келетін бу;

     3.Төменде орналасқан  тәрелкеге ағатын сұйық-флегма;

     4.Жоғарыда  орналасқан тәрелкеге көтерілетін  бу.

     Ректификациялық  колоннаның құрлысы жоғары көтерілетін  будың жартылай конденсациялануына, сөйтіп табақшаларда жиналуына мүмкіндік береді. Жиналған сұйық фракция арнайы ағын арқылы төмен ағып кетеді. Қалған бу түріндегі өнімдер сұйық арқылы өтіп, жоғары көтеріледі.

     Көтерілу булары  мен төмен түсетін сұйық арасында  жанасуды  қамтамасыз ететін құрлымын  ішкі құрылысына сәйкес ректификациялау  тізбектері қондырылмалы, табақшалы,  роторлы және т.б. болып бөлінеді. Қысымға байланысты олар жоғары қысымдық ректификациялау, атмосфералық және вакуумдық тізбектеріне бөлінеді.

     Біріншілері  мұнайды және жанармайды тұрақтандыру, және оларды крекинг қондырғыларда  газофракциялауда және гидрогенизациялауда қолданылады. Атмосфералық және вакуумдық ректификациялау тізбектері, негізінде, мұнай қалдықтарын, қалдық мұнай өнімдерін және дистилляторларды айдауда қолданылады.

     Буларды және  сұйықтарды біркелкі бөлу үшін  қондырмалы тізбектерде қондырғы  ретінде шарлар, призмалар, пирамидалар,  цилиндрлер (әртүрлі материалдардан  жасалған) – әдетте тығыздалған  көмір шаңынан жасалынады, олардың  сыртқы диаметрлері 6дан 70мм  дейін және бетінің ауданның  көлеміне қатынасы 500-ден бастап жоғары.

     Қондырғыны  себу арқылы арнаулы табақшаларға  орнатылады, олардың бу және флегманның  ағып өтуі үшін тесіктері болады (19, 22-суреттер).

     Қондырғыларды  қолданудың мақсаты болып, бірін-бірі  қаныстыру үшін флегма мен  булардың бір –бірімен жанасу  ауданын ұлғайту болады.

     Қондырмалы  тізбектің дұрыс жұмыс атқаруы  үшін өте мәнді болып ағып  түсетін флегма мен булардың  тізбекті көлденең кесу бойынша  біркелкі таралуы болады. Бұған  жақсы әсерді қондырғы денесінің  біркелкілігі, жоғары шығатын булар  ағымын мүмкін болатын ең үлкен жылдамдығы, қондырғы қабаттарының біркелкі бөлінуі және тізбетің қатаң түрдегі тіктігі тигізеді.

     Тәжірибеде  мүмкін болған булар мен флегмалардың  алғашқы біркелкі бөлінуі бұзылады, себебі бу сұйықты тізбек қабырғасына  шығаруға және қондырғының ортасы  арқылы жылжи отыруға ұмтылады. Осыған байланысты, қондырғы бірнеше  қабатқа бөлінеді, ал қондырғылар  орналасатын табақшалардың арнаулы  конструкциясы болады, олар қайтадан  ағымдарды қондырғының әр –  бір қабатынан кейін біркелкі  қайта бөлуге мүмкіндік жасайды.  Қондырмалы тізбектерді пайдаланудың тиімділігі өте жоғары болады, дегенменде де қолайсыздықтар да бар: қондырғыны кезең- кезеңде тізбектен шәйірлік бөлшектерден бірте-бірте оларды қамтып алатын және оның сулануын төмендететін тазарту үшін шығарып алып отыру керек, сонымен қатар қондырмалы тізбектерді қолдану будың белгілі бір қысымын және түсетін флегманың мөлшерін ұстай тұру үшін өте қатаң талаптарды алға қояды.

     Тізбекте будың  қысымы төмендеуде флегманың  ағып түсуі жылдамданады және  бу мен сұйықтың бірімен – бірінің жанасу беті күрт төмендейді. Будың қысымының өсуінде флегманың ағып түсуі баяулайды, бұл оның қондырғының жоғарғы қабатында жинақталуына және будың тізбектің төменгі жағында жабылып қалуына келтіреді (тізбектің “булығуына”). Бұл бу қысымының тізбектің төменгі жағында одан әрі көтерілуіне алып келеді және қиын сәтте бу флегма арқылы тізбектің жоғарғы бөлігіне өтеді. Тізбектің “булығу” салдарынан бу мен сұйықтың жанасу бетінің күрт төмендеуі орын алады. 

     Табақшалы  тізбектерде (4-сурет) бу ағымымен флегманың жанасу бетін көтеру үшін қондырғының орнына арнаулы құрылымдағы көптеген табақшаларды қолданады. Флегма табақшадан табақшаға төмен жіберетін құбырлар арқылы ағып түседі, бұнда аралықтар, табақшадағы сұйық қабатының тұрақты денгейін қамсыздандырып тұрады. Бұл деңгей қалпақтар шеттерін флегмаға салынған жағдайда ұстап тұрады. Аралықтар келесі табақшаға ағып түсу үшін түсетін флегманың артық мөлшерін ғана жібереді. Табақшалы тізбектің әрекет принципі – бу мен флегманың бірін –бірінің қанықтыру саналады – бу қысымымен флегма қабаты арқылы төменнен жоғары қарай әрбір табақшаға өту есебінен. Будың флегмадан өте майда көпіршік ретінде өтуі есебінен бумен сұйықтың жанасу беті өте биік болады.

 

   

 

               4-сурет. Ректификациялық колоннадағы бу мен сұйықтықтың

                                       қалпақты табақшалар арқылы контакттілеуі.

 

     Табақшалар  құрылымы сан алуан келеді. Торлы,  шарбақты, каскадты, клапанды, инжекционды  және комбинацияланған табақшалар  қолданылады. Табақшалар құрылымын  нақты технологиялық талаптарға  байланысты таңдайды.

     Қазіргі кезде  мұнайлы өңдеу үшін пайдаланылып  жүрген қондырғыларда қарапайым  колонналармен бірге күрделі  колонналарда қолданылып жүр.  Күрделі колонналар бірнеше қарапайым  колонналардан құралған. Мысалы  бүйірінен шығарылған айдау секцияларды  күрделі ректификациялық колонналар (5-сурет)

 

 

 

                                5-сурет. Бүйірінен шығарылған айдау секцияларлы

                               күрделі ректификациялық колоннаның сызбанұсқасы.

 

                        I – шикізат; II – ректификат; III, IV, V – бүйірінен шығарылған өнімдер,

                                                               VI – қалдық, VII – су буы.

 

 

     Мұнайдың өңдеу  бағытына қарай өндірісте ректификация  процесін күрделі колонналардың  әр түрлі комбинациялары іске  асады. Шикізаттардың және арадағы өнімдердің аусуына байланысты күрделі ректификациялық колонналардың, мысалы, тізбектелген және асылмалы түрлері болады (24-сурет).

     Тізбектелген  колонналарда әр бір кейінгі  колоннадан ауыр өнімі біржолы  өткен колоннадан флегмасы болып  келеді (24-сурет, а). Асылмалы колонналарда  негізгі колоннаға оның әр  түрлі деңгейлерінен тіркелген  көмектес колонналарға қосымша  тазалауға дистилляттар келеді. Көмектес колонналардың қалдықтары  қайтадан негізгі колоннаға түседі (6-cурет, б).

    

                   6-сурет. Колонналардың тізбектелген (а) және асылмалы схемасы (б).

 

 

     1.2 Мазутты вакуумды айдау

     Мазутты төмендеу қысымда – 10-40 мм с.б.-нан төмен қысымда атмосфералық-вакуумдық қондырғының (АВҚ) вакуумды блогында жүргізіледі. Атмосфералы қысымда мазутты айдау тиімсіз, өткені мазуттың қайнау температурасы 400-450̊C-тан жоғары және бұл жағдайда оның газдар мен кокс түзілу процесі жүреді. Жоғарыда айтып кеткендей-төмен қысымда сұйықтықтың қайнау температурасы да төмендейді. Сондықтан мазуттың қайнау температурасын төмендету үшін оны вакуумда айдайды. Мазуттың вакуумды айдау процесі екі схема бойынша жүргізіледі:

      -бір ретті буландыру және фракцияларды бір колоннада бөлу схемасы

      -екі ретті  буландыру және айдалатын фракцияларды  екі вакуумды колонналарда бөлу  схемасы.

     Мазуттың вакуумды  өңдеу нәтижесінде вакуумды газойль немесе май фракциялары және қалдық ретінде – гудрон түзіледі.

     350-500̊C айдалатын  вакуумды газойль алу мақсатында  бір реттілік айдау жеткілікті  болып саналады. Май өндіру шикізаттың  ол үшін мазутты айдағанда  екі колонналы вакуумды схема  іске асырылады. Бірінші колоннада  кең майлы фракциясын алады  екіншісінде оны екіншілік айдау  арқылы жіңішке май фракцияларына бөліп шығарады.

     Атмосфералық  колоннадан 310-315̊C температурадығы  мазутты сорап арқылы қыздырғыш  пешке жіберіледі, 410-420̊C-қа дейін  қыздырып, вакуумды колоннаға жөнелтеді.  Бұл колонада кең фракция мен  ауыр фракция – гудрон бөлінеді. Май фракцияларын алғанда кең  фракция жылуалмастырғыштарда гудронның  жылуымен қосымша қыздырып вакуумдық  колоннада жіңішке фракцияға  ректификация арқылы бөлінеді. Вакуумды  қондырғыда арнайы сораптардың  көмегімен вакуум түзіледі.

     Орташа вакуум (680 мм с.б. дейін) түзу үшін  бір сатылы эжекторлар пайдаланады. Тереңдеу вакуум (40-70 мм с.б дейін) көп сатылы аралық конденсаторлары бар булы эжекторлар арқылы түзіледі.

     Өндірісте  екіншілік өңдеудің ЭТҚ-АВҚ комплекстің   комбинациясы жиі қолданылады.  ЭТҚ-АВҚ қиыстырылған қондырғының технологиялық схемасы 7-суретте келтірілген.

 

    7-cурет. ЭТҚ-АВҚ қиыстырылған қондырғының технологиялық схемасы:

              1-жылуалмастырғыш, 2-дегидраторлар, 3,6-ректификациялық колонналар,

                                 4-сепаратор, 5,9 – пештер, 7- буландыру колонна,

                 4,8,14- газосепаратор, 10-вакуумды колонна, 11-эжектор, 12-конденсатор,

                                13-тұрақтандыру колонна-стабилизатор, 15-абсорбер.

 

  

     120-140 ̊С-қа дейін 1-жылуалмаштырғышта қыздырылған мұнай 2-дегидраторлар кешеніне келіп су, деэмульгатор және сілтінің қатысуымен термохимиялық электросусыздандыру және тұзсыздандыру процестеріне ұшырайды. Осылайша даярланған мұнай 220 ̊C-қа дейін жылуалмастырғышта қыздырылып 3-колоннаға түседі. Жеңіл фракцияны жылуалмастырғыш пен сепаратордан өткізіп осы колоннаның жоғары жағынан шығарады, оның біраз мөлшері колоннаны саурлану үшін алынады. Колоннаның төменгі жағынан қалдығы 5-пешке барып 330̊С-қа дейін қыздырылады да 3-колоннаға ыстық сорғы, ал 6-колоннаға шикізат ретінде жөнелтеді.

     Колоннаның (6) жоғары жағынан ауыр бензин алынып, жылуалмастырғыш және 8 – газосепаратордан өтіп шығады, оның жартысы колоннаға суландырғыш ретінде оралады. Колоннаның жанынан температуралық корректорлар және буландырғыш колонналар арқылы аралық – 140-240̊ C, 240-300̊С, 300-350̊С температурада айдалатын – фракциялар алынады. Колоннаның (6) төменгі жағынан шығатын мазут 9-пешке барып 420̊C-қа дейін қыздырылады да 40мм с.б. сарқынды қысымды жұмыс істейтін 10-вакуумдық колоннаға келеді.

     Колоннаның  жоғарғы жағынан шығатын су  булары, газ тәрізді өнімдер және  жеңіл булар 12- барометрлі конденсаторға  барады, конденсирленбеген газдар  11-эжектормени сорып алынады. Колоннаның жанына вакуумды айдаудың бүйірлі өнімдері, астынан-қалдық ретінде –гудрон алынады. 3және 6 колонналарда түзілетін бензиндер 13-стабилизаторға барады. 4,8 және 14 газосепараторлардан шығатын газ 13-колоннаның тұрақтандырылған бензинімен суарланып 15-абсорберге барады. Ал 15 түзілетін құрғақ газ пештердің форсункаларына жіберіледі.

                        

                               Пайдаланылған әдебиет:

 

Г.Қ.Бишімбаева, А.Е.Букетова “Мұнай және газ химиясы мен технологиясы”

                                                                                                         Алматы 2007 ж.