Мунай курамы

 

 

2.2 Бензин қасиеттері

 

Бензин жеңіл тұтанатын  түссіз немесе сарғыштау сұйық, тығыздығы 700-780 кг/см³. Бензиннің ұшқыштығы жоғары, жарқырау температурасы 20-40⁰С. Бензиннің қайнау температурасы 30-200⁰С. Қату температурасы – 60⁰С. Бензин жанған кезде су және көмірқышқыл газы түзіледі. Ауаның құрамында концентрациясы 70-120 г/м³ жетсе жарылғыш қоспалар түзіледі. Бензин тез буланғыш, оңай тұтанғыш зат, буының ауамен қоспасы қопарылғыш келеді. Бензин алудың негізгі кең тараған әдістері: мұнайды тура айдау, мұнайдың ауыр фракцияларын крекингілеу, көмірсутек газдарынан бөліп алу, тас көмірді гидрогендеу және көмірсутек газдарын (изобутан, бутен, пропан) алкилдеу, т.б. Бензинді іштен жанатын қозғалтқыштардың отыны, майды, шайырды, каучукті еріткіш ретінде және т.б. мақсаттарда қолданылады. Бензиннің негізгі қасиеті – детонацияға тұрақтылығы, яғни қозғалтқыштарда бірқалыпты жану қабілеті. Оның детонацияға тұрақтылық қасиеті октан санымен шығарылады. Октан саны неғұрлым көп болса, детонацияға тұрақтылық қасиеті соғұрлым жақсы болады. Бензиннің маркалары (А-80, А-91, Аи-93, т.б.) осы қасиетке негізделген. Автомобиль санының күрт өсуіне байланысты бензин үлкен қалалар ауасын ластаушы негізгі факторға айналып отыр. Аудағы бензин буының қойыртпалылығы 100-300 мг/м³-ден көп болса, адам организміне қауіпті. Сондықтан онымен жұмыс істегенде және оны пайдаланғанда барлық сақтық шаралары қадағалануы тиіс. Қазақстанда бензин Атырау, Павлодар, Шымкент қалаларындағы мұнай өңдену зауыттарында өңделеді. Бензиннің құрамына көмірсутектерден басқа (парафинді, олефинді, нафтенді және ароматты), күкіртті, азотты, оттекті қоспалар кіруі мүмкін. Бензинді мұнайды тікелей айдау арқылы өңдеп алады, сонымен қатар крекинг, риформинг, кокстеу арқылы да алады. Қозғалқыштардың мәжбүрлі тұтандырумен ішкі жану үшін жанғыш ретінде қолданады (карбюратолы және тікелей шашырату). Кейбір бензиндерді жуғыш сұйықтық ретінде пайдаланады.

Бензиннің қату температурасы 60⁰С-тан төмен, тұтандырғыштың температурасы 0⁰С-тан төмен болады. Бензин буының концентрациясы негізінде ауада 74-123 г/м³-та жарылғыш қоспа пайда болады. Негізгі эксплуатациялық  бензиннің сипаттамасы ұшқыштық, жанғыштық, оталғыштық, химиялық тұрақтылықты, коррозиялық активті болып келеді.

Ұшқыштық фракциондық  құрам және қаныққан будың қысымымен  анықталады. Бұл көрсеткіштер бойынша  бензиндердің ажыратылуы ұшқыштығына байланысты, олардың көрсеткіштері бір-біріне жақын болады (мысалы, будың дифференциалдық коэффициенті, тұтқырлық, беттік керілуі, тығыздық, жылуөткізгіштік). Қозғалтиқыштың қызу жылдамдығы, оның детальдарының тозуы, жанармайдың шығыны, төмен температурада қозғалтқыштың жұмыс жасауы, қоректенуі жақсы, қабылдағыштығы жоғары болуы бензиннің фракциялық құрамы және қаныққан буларының қысымына байланысты. Бензиннің төмен қайнайтын фракциялары көп болып, оның қолданған кезде ол қозғалқыштың жұмысын жеңілдетеді, бірақ бу кедергілері пайда болып оған кері әсер етеді. Жаз мезгілінде қозғалтқыштың жұмысы кезінде бензин төмен қайнайтын көмірсутектердің буларының көп жиналғанға дейін қыздырылуы мүмкін, сол кезде бензонасостың массалық өнімділігі төмендейді, бензоауалық қоспа лезде қарапайымдалып және тұтану ұшқынынан оталу қасиетін жоғалтады. Бұдан басқа тым жеңіл бензиндерді қолдану төмен температурада карбюратордың мұздалуына алып келеді, оның сақталуы барысында және орнын ауыстырғанда буланужүреді,соның есебінен жанармайдың шығынын көбейтеді.

СССР кезінде автомобильді бензиндердің құрамындағы төмен  қайнайтын фракцияларына байланысты - қысқы және жазғы түрі  және авиациялық бензин болып жіктелді. Соңғысы самолёттердің  поршенді қозғалқыштар үшін арналған және бу кедергілерін әртүрлі биіктікте ұшқанда пайда болу мүмкіндігін жою мақсатымен оның құрамында төмен қайнайтын көмірсутектер аз болады.

Автомобильді  бензиндер  төрт маркада шығарылады – А-72, А-76, Аи-93 және Аи-98, мұнда сан октан саны болып есептеледі, ол моторлы әдіспен (72 және 76) немесе зерттелетін әдіспен (93 және 98) сәйкес алынады.

Автомобильді бензиндерді  фракациялық құрамға сәйкес әртүрлі  шығырады: жазғы мезгіл үшін және қысқы  мезгіл үшін. Ол бензиндердің ұшқыштығы  сыртқы ортаның температурасының деңгейіне сәйкес келу мақсатымен шығарылады. Соған сәйкес қаныққан будың қысымы да әртүрлі (ол қысқы түрінде жоғары) болып келеді. Бензиндерге октан санын жоғарылату үшін 0,5 г/кг ТЭС енгізеді, бірақ қазіргі кезде бензиндерге ТЭС қосуды алып тастау курсы қабылданған (экологиялық мотивке сәйкес) және оны жоғары октанды қосымшалармен ауыстыру енгізілген (олардың сласында алкилбензин ОС=94-96, толуол, метил-трет-бутилді эфир ОС-100-117 және т.б. қолданады).

Авиациялық  бензиндер аз винтті самолеттер мен вертолеттерге қолданылады. Оларды да төрт маркамен шығарады – Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115 және Б-70, мұнда бірінші сан – октан саны моторлы әдіспен, екіншісі – сорттылығы (%-пен). Бұл бензиндердің мезгілге сәйкес түрлері болмайды, себебі сыртқы ортаның температурасы (ұшқан кезде) жыл бойына аз өзгереді. Оларға ТЭС мөлшерін үлкен көлемде қосады (2,5-тен 3,3 г/кг-ға дейін). Олар үшін қатаң нормалар қышқылдық, шайыр мөлшері және күкірт мөлшері бойынша сақталады.

 

 

 

 

 

 

 

Кесте 3

Фракциялық құрамға  және қаныққан булардың қысымына байланысты бензиннің оптимальді көрсеткіштері

 

Көрсеткіш	Автомобильді бензиндер		Авиациалық бензиндер
	Жазғы	Қысқы
Айдау басындағы температурасы, төмен емес, 0С	35	көрсетілмейді	40
Айдау кезіндегі температурасы, 0С: 10%    шикізатта 50% шикізатта 90% шикізатта	70 115 180	55 100 160	75-82 105 145
Қайнадың соңғы температурасы, жоғары емес, 0С	195	185	180
Қаныққан буларының 380С-ғы қысымы, кПа	≤ 66,7	66,7-93,3	29,3-46,0

 

 

Қозғалқыштың жұмысының  экономикалық тиімділігі және айдалатын кездегі температура мен соңғы қайнайтын температурасына байланысты оның детальдарының тозуы 90% болады. Осы температураның үлкен мәндерінде бензиннің ауыр фракциялары қозғалтқыштың өту құбырында ұшпайды және цилиндрге сұйық күйде түседі. Сұйық бөлігі жану камерасында түгел емес ұшып, содан кейін поршенді сақиналар мен кеуектер арқылы қозғалтқыштың картеріне құйылады. Сол кезде бензиннің бір бөлігі жанбайды, осы қасиетімен қозғалтқыштың экономикалық тиімділігін төмендетеді. Бұдан басқа ауыр фракциялар цилиндр қабырғаларын жуады, ол үйкелуін жоғарылатады және үйкелген детальдардың тозуына әкеліп соғады. Келтірілген температураларды төмендету бензин қолдану қасиеттерін жақсартады, бірақ жанармайдың шығынына алып келеді.

Бензин фракцисының  сапалық көрсеткіштерінің экспресс-анализдері

Тауарлы бензиндердің және бензин фракцияларының тұрақты лабораториялық мониторингі мұнай өңдірісінің  үздіксіз процесінде жоғары сапалы өнім алу мақсатымен, сонымен қатар  өндірістегі процесте нақты технологиялық  режим жүруде тез қайтымды байланыс болу үшін  жасалады.

Сапалы бензин дайындауда тауарлы бензиндердің эксплуатациялық  қасиеттерін сипаттайтын сапалық  көрсеткіштерді білу маңызды (октан  саны, тығыздық, ароматтық көмірсутектер  мен күкірттің мөлшері, фракциялық құрам, т.б.). Сапалық қасиеттерінің ішінде маңыздысы моторлы құрылғылардағы октан саны болып табылады. Октан санының көмегімен зерттелетін отынның, яғни изооктан және гептаннан құралған калибрлік қоспалы қаиетімен детонациялық сипаттамалардың салыстырмалылығы өткізіледі. Мұнай өңдірісінде қолданатын стандартты лабораториялық әдістерді пайдалану октан санын 1-2 сағат аралығында, ал реалды жағдайда заводтың лабораториясында ереже бойынша 2-3 сағат аралығында нәтиже алынады.

Қазіргі кезде стандартты әдістермен қатар кең тараған әдіс – экспресс-әдіс. Ол спектральды анализдерді қолдануға негізделген. Араластыру станциясындағы жиі жағдай кондициялық емес бензин алу, оның сапасы түзетуді қажет етеді. Бензин фракцияларының экспресс-анализі олардың араласу процесіне бақылау жүргізеді және бұндай жағдайды мүлдем болдырмайды.

Мұнай өнімдерінің сапасы мен құрамының анализінің ИҚ-спектроскопиялық әдісті қолдану және  кезекті  математикалық өңдеу арқылы алынған  мәндер шикізаттың аралықтағы және соңғы  өнімінің біркелкі көптеген параметрлерін 3-5 минутта анықтауға мүмкіндік береді.

Берілген жұмыстың мақсаты  – экспресс-анализ үшін тікелей  айдалатын бензин фракциясын хемометриялық  әдіспен зерттеу және референтті берілгендер мен референтті сынамалардың спектрлерінің корреляциялық анализдерін жүргізеді, олардың мәндері БИК-анализатор қолданумен БИК-аумақта алынады.

Тікелей айдалған бензиннің сапасы мен көлемі

АВТ эксплуатациялық  шарттарына өзгерістер енгізгенде келесі нәтижелер жетілдірілді:

• Шығарылатын газдардың шығынын төмендету.
• Шлемалық жүйеде коррозияны төмендету.
• Колоннаның жоғарғы бөлігінде төмен температурамен секциядағы жіңішке орындардың таралуы.

Автокөліктерге арналған бензин келесі қасиеттерге ие болу керек:

1) Қоспаның біртектілігі;

2) 20⁰С-та тығыздығы 690-750 кг/м³ тең болу керек;

3) Тұтқырлығы төмен  болу керек. Тұтқырлығы температураға  тәуелді. Температура +40-тан -40- қа өзгерген кезде бензин шығыны 20-30%  артады.

4) Ұшқыштығы – сұйық  күйден газға ауысу қасиеті.Қыс  кезінде қозғалтқыш оңай іске  қосылу үшін, тез қызу үшін, жанармай толықтай жану үшін автомобиль бензині ұшқыш болу керек.

Қаныққан бу қысымы – бу қысымы жоғары болған сайын, бензиннің конденсациясы интенсивті жүреді. Жоғары қысымды бензин бу кептеліктерін түзеді. Олар қозғалтқыштың қуаттылығын төмендетеді. Тез ұшқыш болғандықтан сақтаған кезде шығынғы ұшыратады.

Төмен температуралы  қасиеттері – бензннің төмен температураға  шыдамдылығы.

Бензиннің жануы. Жануы депжанармайдың көмірсутек қосылыстары мен ауаның әрекеттесуін айтамыз. Бұл кезде жылу бөлінеді. Будың температурасы 1500 – 2400 ⁰С жетеді.

 

 

2.3 Бензин алынатын шикізат

 

Бензинге шикізат ретінде  мұнай саналады. Мұнай – көп  түрлі көмірсутекті қосылыстардан  және басқада органикалық қосылыстардан  тұратын табиғи сұйықтық; бағалы пайдалы  қазба; Мұнай құрамына бес элементтен тұратын C, H, S, O, N күрделі қосылыстар кіреді. Бұл қосылыстардың құрамында 82-87% көміртегі, 11-15% сутегі, 0,01-6% күкірт, 0-2% оттегі, 0,01-3% азот.

Көмірсутек – мұнай  мен табиғи газдың негізгі компоненті. Ең кең тарағаны – метан СН₄. Барлық көмірсутектер алифатты және циклды болып бөлінеді. Қаныққандық дәрежесі бойынша парафиндар, циклопарафиндер, олефиндер, ацетилен және ароматты қосылыстарға бөлінеді. Ұнғымадын алынған мұнай жасыл-қоныр түсті, тез тұтанғыш, өткір иісі бар май тәрізді сұйық.

Химиялық мұнай көп  түрлі: парафинді қосылыстардан  нафтенді немесе асфальтты қосылыстарға дейін өзгереді. Парафинді қосылысар  негізінен парафиндерден тұрса, нафтенді қосылыстар циклопарафиндерден тұрады. Парафинді мұнай нафтенді немесе асфальтты мұнайға қарағанда құрамында бензин көп болады, ал күкірті аз. Бұндай мұнайлар парафиндер және майларды алуда басты шикізат болып табылады. Нафтенді мұнайлардың құрамында бензин аз болады, көп мөлшерде күкірт, мазут, асфальт кездеседі.

 

 

2.4 Бензиннің жіктелуі

 

Барлық бензин түрлері  бір-бірінен құрамы және қасиеттері бойынша ерекшеленеді. Өйткені бензинді тек мұнайды біріншлік айдау  арқылы ғана емес, сонымен қатар  ілеспе газ және мұнайдың ауыр фракциясы  ретінде алады.

Бензинді октан саны, қайнау температураларына, құрамындағы күкірттің мөлшеріне қарай жіктейді.

Крекинг-бензин араласқан  кезде жанармай алынатын компоненттері  көп бензинді айтады. Бірақ бұл  түрі көптеген елдерде заңмен тыйым  салынған. Себебі, осы бензиннің  құрамында олефиндер көп мөлшерде кездеседі. Олефиндер фотохимиялық зиянды газдардың түзілуіне себеп болады. Крекинг-бензин мұнайды қосымша өндеген кезде алынады. Жай айдау кезінде 10-20% бензин алынады. Оның мөлшерін арттыру үшін ауыр және жоғары қайнайтын фракцияларды қыздырады. Нәтижесінде үлкен молекулалар үзіліп, бензин құрамына кіретін төмен молекулаларға жетеді.

Осы процессті кренкинг деп атайды. Мазуттың крекингі 450-550⁰С жүреді. Крекинг арқылы мұнайдан 70% бензин алуға болады.

Газды бензин ілеспе газдарды өндеу арқылы алынады. Газды бензиннің тұрақты және тұрақсыз түрі болады. Тұрақтының екі түрі ауыр және жеңілі кездеседі. Мұнай химиясында шикізат ретінде, органикалық синтез өндірісінде қолданылады.

Пиролиз – 700-800⁰С- тағы крекинг. Крекинг пен пиролиз бензиннің шығымын 85% жеткізеді. Кренкингті алғаш рет 1891 ж орыс инженері В.Г.Шухов ашқан.

Этилированый бензин. Бұл бензиннің құрамында антидетонатор  қорғасынның тэтраэтил қосылысы кіреді. Ол бензин құрамының октан  санын көбейтеді. Майлы, түссіз, тығыздығы 1652,4 тең сұйық. Қайнау температурасы 200⁰С. Бензинде және органикалық еріткіштерде жақсы ериді, өте улы, улылығы бойынша бірінші топқа жатады. Температураның, күн сәулесінің, судың, ауаның әсерінен айырылып, ақ тұнба түзеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Бензин фракциясының қышқылдық және сілтілік әдістері

 

   Қышқылдық  сан -дегеніміз 1 г зерттелетін заттың құрамындағы бос қышқылдарды аңықтауға кететін күйдіргіш калийдің мөлшері. Майлардың, шайырлырдың сапасын аңықтау, қышқылдық санды аңықтау әдісіне негізделген.

Мұнай өнімінің құрамындағы органикалық қышқылдардың көрсеткіші оларды бейтараптауға шығындалған сілтінің мөлшерімен анықталады. Мұнай және мұнай өнімдерінің қышқылдылығы құрамы С_nH_2n-1COOH – нафтендердің туындылары карбон қышқылдарының болуымен табылады.

Нафтен қышқылдары – ол сұйық немесе қатты кристалдық, суда аз еритін, өздеріне тән иісті заттар. Мұнай құрамында карбон қышқылдарының мөлшері коп емес. Мұнайлардың тығыздығы өскен сайын карбон қышқылдарының мөлшері де өседі. Карбон қышқылдарының ең коп мөлшері соляр және иірілу фракцияларында болады.