Әдеби шолу

Дизел отындарының пайдалануында негізгі сипаттама болып тұтану, фракциялық құрам, тұтқырлық, кокстену, то алу, лайлану, қату температурасы, шайырлы және коррозиялық активті қосылыстар мөлшері кіреді.

    Дизель отындарының ең маңызды пайдалану қасиетінің  бірі – олардың тез оталып жәй жануы, бұл қысымның біптіндеп көтерілуін және қозғалтқыштың тоқылдаусыз жұмсақ жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Отындардың оталу қасиеті олардың химиялық және фракциялық құрамына байланысты. Бұл, бірінші кезекте, отын компоненттерінің оталу температурасымен байланысты болса керек. Мысалы, арендердің оталу температурасы өте жоғары екендігі (500-600⁰С) белгілі. Сондықтан ароматикалық көмірсутектердегі көп өнімдер дизел отыны бола алмайды. Керісінше, алкандарға ең төменгі оталу температурасы сипатты және парафинді мұнайлардан дайындалған дизел отындары жақсы пайдалану қасиетін көрсетеді.

    Дизель отындарының басқа да өте маңызды қасиеттеріне, жылдам жүруші дизелдер үшін, олардың фракциялық құрамы, тұтқырлық, қату температурасы, кокстену, күкірт мөлшері, қышқылдық, су мен механикалық қоспалар мөлшері жатады. Қолдану жағдайына байланысты шығарылып жүрген дизел отынының үш маркасының да қату температурасы жазғынікі (Л) теріс 5 жоғары болмауы, теріс 35 пен теріс 45⁰С аралығында, қысқынікі (3) теріс 55⁰С, арктикалық (А) маркаларына теріс 60⁰С жоғары болмауы қажет. Қысқы және арктикалық дизел отындары жалпы өндіру көлемінің 30% құрайды. Оларды карбамид пен парафиннен айырылған және сұйық парафиндерді адсорбциялаумен бөлуден шыққан фракциялар негізінде, тағы да жеңілденген керосин-газойл фракцияларынан дайындайды.

Дизел отындары, құрамындағы күкірт мөлшері жөнінен үш түрге бөлінеді:  I – күкірттің массалық үлесі 0,05% көп емес; II- күкірттің массалық үлесі 0,2% көп емес; III - күкірттің массалық үлесі 0,5% көп емес.

    Мұнай өнімдерін қажетсіз қоспалардан тазалауда көптеген зерттеулер жүргізілді. Соның нәтижесінде тазалаудың көптеген әдістерін ашуға мүмкіндік берді. Тазалау жанармайлардың сапасын жақсартуға жол ашты. Алғашқы жеткен жетістіктері, ол өткір иісінің жоғалуы болды. Негізінен гидротазалаудың мақсаты- S, N, O қосылыстары мен белгісіз көмірсутек қоспаларынан тазалауға негізделген. Гидро процесстердің ішенді қазіргі өндірісте ең кең таралған ол гидротазалау. Бұл процесс көмегімен жанармайдың сапасы жоғарлайды. Гидротазалау ең алғаш рет күкірті жоғары мұнай өндірісі басталғанда және отын құрамында гетерогенді қоспалардың мөлшеріне қатаң шектеулер қойылды. Гидротазалау процессі төмен температурада өтетін прцесстерге жатады. Гидротазалау реакциясы тез өтуі үшін 330-380°С тампературасы жеткілікті [8].

    Мұнай өңдеу зауыттары дизель отынын күкүртті қосылыстардан тазалау үшін негізгі екі әдісті қолданады. Ол әдістер химиялық және физико-химиялық. Химиялық әдістерге күкірт қышқылымен тазалау, сілтілік тазалау, және гидрогендеу жатады, ал физико-химиялық әдістерге адсорбциялық және абсорбциялық әдістер жатады. 

    Сілтілік тазалау негізінен қышқылдық қоспалар мен күкірт қоспалардан тазартуға негізделеді. Оның басты әдісі, сілті қышқылдармен тұз тұзеді, ал ол тұзды сумен шайғанда шығаруға болады. Тазалық дәрежесін жоғарлату үшін онда тұндыру және электр тогы қолданылады. Дизель отынын сілтілік тазалау кезінде электр жазығында компоненттерді сілтілендіріп, сілтілік қалдықтарды сумен шайып бөліп алу. Күкірт қышқылымен дизель отынын тазалау негізінен 90-93%-күкітр қышқылының аз мөлшерімен дистеляттың қалыпты температурада араласуына сүйенеді.Бұл әдісті негізінен анық емес күкірт, азот қосылыстарынан бөлу кезінде қолданады. Егер күкірт қышқылы белгісіз көмірсутектермен реакцияға тұссе, онда қышқыл эфирлер тузіледі. Бұл үрдіс төмен температурада жүргізіледі [8].

                            

    Күкір қышқылының қышқыл эфирлері суда жақсы ериді, сол себепті нитрализация кезінде тұздар түзіледі. Сумен реакцияға түсіп, сәйкесінше спирт түзеді.

                            

    Күкірт қышқылымен тазалау алдында шикізатты сілтілік тазалаудан өткізу ұсынылады. Өйткені ол тағы белгісіз көмірсутекпен әрекеттесе палимерлер түзеді.  Химиялық реакция нәтижесінде тазаланған өнім, яғни қышқыл гудрон алынады. Осы гудрон құрамына қажет емес қоспалар кіріп, сонымен бірге кетеді. Қышқыл гудрон күкірт қышқылы өндірісінде қолданыладі. Бұл тазалаудың негізгі кемшілігі оған өте көп мөлшерде реагент қажеттілігі.

    Адсорбциялық әдістің мәні, ол шикізаттың адсорбентпен жанасуына негізделеді (ағартқыш саздар, силикогель). Жанасу беті аз болсада, бұл әдісте күкірт, азот және қышқылды қоспалар адсорбцияланады. Кемшілігі- адсорбенттің бөлшектеніп қалпына келуі. Абсорбциялық әдістің жұмысы зиянды компоненттердің  еруі. Бұл әдісті еріткіштеріне байланысты екі топқа бөлуге болады. Бірінші топ: шикізат құрамындағы сұйық қоспалармен еріткіштің қалыпты температурада араласуы. Мысалы: төрт хлорлы көміртегі, этил эфиры, хлороформ. Екінші топқа жататындар полярлы органикалық қосылыстар. Мысалы : фенол, фурфурол, крезол, диэтиленгликоль. Таңдамалы түрде ерітетін еріткіштер селективті еріткіштер деп аталады. (нитробензол, фурфурол, дихлорэтил эфирі). Шикізетпен араласуы ұзағырақ уақыт алады. Дизель отынын бұл әдіспен өте сирек тазалайды. Егер тазалайтын болса, фурфуролмен тазалайды. Бұл әдістің басты кемшілігі, еріткіштердің қайта қалпына келмеуі, яғни экономикалық жағынан тиімсіз.

    Дизель отынын қоспалардан тазалаудың ең кең тараған әдісі ол-гидротазалау. Қазіргі мұнай өңдеу зауыттарында гидротазалау негізгі процесстердің бірі. Гидротазалауды кеңінен енгізу трактор, автомобиль, темір және су жолдарында жылдамдығы жоғары дизельді двигательдер енгізуге мүмкіншілік берді. Гидротазаланған дизель отынын қолдану двигательдің жұмыс мерзімін арттырды. Дизель отынын гидротазалау кезінде тек күкірт қосылыстар ғана емес, сонымен қатар азот және қышқыл құрамды қосылыстардың жоюлуы жүреді. Оның нәтижесінде жанармайдың түсі, иісі жақсарып, цитан саны және тұрақтылығы жоғарлайды. Қондырғылардың бөлшектерінің жұмыс мерзімі артады. Күкірті төмен жанармайды қолдану ауаның және қоршаған ортаның тазаруын қамтамасыз етеді.

    Дизель жанармайын гидротазалауы катализатор қатысында жүреді. Негізгі қолданылатын катализаторлар алюмо-кобальт-молибден, алюмо-никель-молибден. Катализаторлар жоғары температура мен жоғары қысымда қосылады. Гидротазалану 95 % өтеді. Егер берілген шикізат құрамында күкірт көп мөлшерде болатын болса, оған катализатор беруді баяулатып, сутегісі бар газдың беруін жоғарлату керек. Кері жағдай болса, катализатордаң кокстенуі жоғарлап, оның активтілігі төмендейді. Гидротазалау кезінде неғұрлым қысым жоғары болса, терең гидротазалану отеді. Бұл процесс әрқашанда сутегінің артық мөлшерімен өткізеді. 1м³  шикізатқа 300-400м³   көлемде сутегісі бар газ жұмсалады [3].

 

 

    1.3 Процестің физика-химиялық негіздері

    Гидротазалаудың химиялық процесі: Гидротазалаудың  жүру  процесі   негізгі  заттектердің  өзара  гидрогенизациялық  біркелкі әрекеттесуінің нәтижесінде, күкірт , оттегі және азот сутегі  катализаторларының  қатаысуымен көмірсутегі бөлінеді. Су және аммиак, олефина немесе  нафтенді қатары  табиғаттағы олефиннің бастапқы шикізатқа қатысында төменде гидротазартқыштың негізгі өзара химиялық әрекеттесу сызбанұсқасында  берілген [9].

    Күкіртті байланыстың өзара  химиялық  әрекеттесуі: Күкіртті  байланыстың  тәуелділік құрылысы  меркаптандар немесе алицикликалық сульфидтер хош иісті көмірсутегін бөледі[9].

1. Меркаптандар:

    RSH+H₂®RH+H₂S

2. Сульфидтер:

    а) ацикликалық RSR¢+2H₂®RH+R^¢H+H₂S

    б) моноцикликалық

 

 

 

 

 

 

 

 

    в) бицикликалық

 

 

 

 

 

 

 

3. Дисульфидтер:

    RSSR+3H₂®2RH+2H₂S

4. Тиофиндер:

 

 

 

5. Бензотиофиндер:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    Барлық  күкіртті байланыстың ішінде көбіне жеңіл гидрленетін меркаптандар, сульфидтер қиындауы тиофиндер бірақ тура осы жолменжасалады. Алғаш гидрлену 95%, тиофиннің гидрлену дәрежесі 40...50% құрайды. Гидрлеу жылдамдығы молекулалық  салмақтың  мұнай бөлігінің фракция салмағының өсуімен азаяды [10]. 

    Жеңіл тікелей айдау фракциясына жататын – бензин мен керосин айтарлықтай тезтазаланады, дизельді отын фракциясына қарағанда, ол жоғары молекулярлы салмағымен құрамына күкіртті қосындысымен сипатталады, тиофинге өте жақын[9].

    Оттегі  зат тектестердің өзара әрекеттесуі мен азотты байланыстары:

1. Фенол:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Циклогексанның гидроперекисі: 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Гептанның гидропериксі:    С₇H₁₅OOH+2H₂®C₇H₁₆+2H₂O

4. Пиридин:

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Хинолин:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Пирол:

 

 

 

 

 

 

 

 

    Пиридин, пиперидин, пирролдың бөлінуі жеңіл деп анықталған, хинолин, м-крезол және анилин бұлар қиындау, әсіресе м-крезол.

    Табиғаттағы металлоорганикалық байланыстарының түрлі мұнай бөліктері мен олардың өзара химиялық әрекеттесуі гидротазартқыш өте аз зертттелген. Шикізат құрамындағы металл толық түрде  катализаторда бөлініп қалады. Ал, Ванадий 98...100%-ға, никель 83...98% -ға жойылады.

Көмірсутегінің өзара әрекеттесуі. Гидротазалау процесінде бір уақыт аралығында күкіртті азотпен оттегінің құрамынан  көптеген  көмірсутегінің ағыны ағып өтеді. Гидрленген гидрокрекингтің хош иісті көмірсутегі және т.б. Парафиннің және нафтенді көмірсутегінің изомеризациясы барлық жағдайда күкірттеліп гидрокрекингтің қарқындылығының жоғары температурасымен  қысымыда  күшейе түседі.

    Жоғары температура мен төменгі қысымда нафтеннің және дегидроциклизациялы парафинді көмірсутегінің дегидрациясы жиі болады. Кейбір жағдайда гидрогенизациялық күкірттену бұл өзара әрекеттесу сутегін бөліп алуға қызмет етудің басы болуы мүмкін. Өзара әрекеттесу меншікті күкірттену т.б. Авто гидротазартқыштан ағып кетуін қамтамасыз етеді. Күкіртсіздендірудің көміртегімен өзара әрекеттесуі ерекше қызықты олефинмен хош иісті көмірсутегін қанықтыруды ұсынады.

    Зерттеу нәтижесінен көргеніміздей табанды процесс гидрленген хош иісті көмірсутегінде болады. Моноцикликалық (бензол және оның гемологы) әжептеурім сандық көрсеткіште гидрленеді.Тек жоғары парциялық қысымда (200ат одан да жоғары). Хош иісті көмірсутегін гидрлеу конденсаттандырылған сақинада оңай ағады және гидротазалау процесінде де өтуі мүмкін. 350º-500ºC градус температурада толық гидрлену өтеді шексіз біріктірулердің төменгі парциалды қысымды сутегімен салыстырғанда [10].

Гидротазалау процесінің парметрін жүргізу фракциондық  және шикізаттың құрамына тәуелді, катализатордың қабылдауымен оның жағдайының күкіртсіздендіру дәрежесінің талап етуіне қарай орындалады. Гидротазалау сипаттамасының негізгі параметрі температура болып табылады. Қысым. Шикізатты көлемді жылдамдықпен беру.Қысқаша циркуляциялы суқұрамды газдың шикізатқа және катализатор ыдысына қатынасы.

    Гидротазалауда оптималды температураны таңдау шығыс шикізаттың сапасына тәуелді, ендіру процессінің шартына байланысты, катализатордың активтілігін жоғалтуы ағымдағы уақыттың 370-400ºC аралығында жатады. Температураны жоғарлатқан кезде күкіртті қосындысының гидрлену дәрежесі өседі, максимум 420ºC-қа жетеді. Әрі қарай температураны жоғарлата берсе гидрленудің дәрежесі төмендейді: күкіртті қосындысы маңызды емес , шектеусіз көмірсутектерге жеткілікті тез (жылдам), өйткені жоғары температура кезінде өзара гидрокрекинг болады. Соның нәтижесінде шығыстағы өнім төмендейді де катализатордағы кокс үлкейеді.

    Өзара әрекеттесу экзотермиялы, бөлінетін жылу саны күкіртті қоспаға және шикізаттағы шексіз көмірсутегіге тәуелді. Жалпы қысымның жоғарлау себебінен жүйеде шикізаттың күкіртсіздендіру дәрежесі өседі, кокстың пайда болуы төмендейді де катализатордың жұмыс істеу қызметі ұзара түседі. Гидротазалау процесі 20-50атм қысымда жүргізіледі. Күкіртсізднедірудің  дәрежесінің өсу шегі қысымның өсуіне әсер етпейді. Гидротазалау тереңдігіне әсер ету , факторларын меңгерген кезде, анықталғандар, гидрлену негізінен жалпы қысымның төмендеуіне мүмкіндік береді, ал, жалпы қысымның жоғарлауы гидротазалау жүйесінде парционалды сутек қысымының өсуіне алып келеді [9].

 

 

 

    2 Технологиялық бөлім

 

 

    2.1 Шикізат, дайын өнім және реагенттер сипаттамасы

 

 

1-кесте

    Шикізат, дайын өнім және реагенттер

Шикізаттардың, материалдарды, реагенттердің, катализаторлар- дың, жартылай фабрикаттардың, дайындалатын өнімнің сипаттамасы	Мемле-кеттік немесе салалық стандарт-тың  нөмірі	Тексеру үшін міндетті болып саналатын  сапа көрсеткіштері	Норма	Дайындалатын өнімнің қолдану  саласы
1. Фракция 230-350 0С тікелей айдалатын		1. Бастапқы шикізат. фракциялық құрамы-50% қандай температурада айдалады, 96 пайыздан жоғары емес бөлігі келесі температурада айдалады. Жалпы күкірт мөлшері, % массалық Фракциялық құрамы –50% келесі температурада айдалады, 0С,жоғары емес - 600С дейін айдалады, % жоғары емес - тұну температурасы - тұтану температурасы , ашық тигельде анықталады, 0С, төмен емес	285     360   0,76       290   90   0     40	ГОСТ 305-82 сай дизельдік отынды алуға  гидротазалау блогына       ТШ СО1353-86 бойынша фракциялық құрамға  ие дизель отынын алу гидротазалау блогының шикізаты
2. Тікелей айдалатын дизельді отын		-Дизельдік индексі, кем емес -Фракциялық құрамы: –50% келесі температурада айдалады, 0С, жоғары емес -96% келесі температурада айдалады, 0С, жоғары емес -Тұну температурасы, %, жоғары емес -Тұтану температурасы ашық тигельде анықталады. 0С, кем емес	52х     280   360   -10   65х	ТИ-38 001162-73 бойынша дизель отынын алатын гидротазалау блогының шикізаты
3. Жаңа дайындалған сутекті газ		1.Сутегі мөлшері, % кем емес 2. Реагенттер, материалдар.	65	Гидротазалау блогының шикізаты
4.Регенерация-ланған ерітінді МЭА регенера-циялауының қондырғысы	Цехаралық нормалар	1.Ерітіндідегі МЭА концентрациясы, % 2.Күкіртсутектің мөлшепрі, г/л, жоғары емес 3. Тиосульфат мөлшері г/л, көп  емес	5-15   3   12,0	Газдарды күіртсутектен тазалау