Мұнайды фракцияларға бөлу арқылы жіктеу: фракцияларды қолдану. Химия, 10 сынып, қосымша материал.

Мұнай көмірсутек шикізатын бөлудің негізгі әдістері

Мұнай - көмірсутектер қоспасы болып табылатын, жанатын майлы сұйықтық, қызыл-қоңыр, кейде қара түске жақын, немесе әлсіз жасыл-сары, тіпті түссіз түрі де кездеседі, өзіндік иісі бар, жерде тұнбалық қабатында орналасады,пайдалы қазбалардың ең маңызды түрі.

Мұнай құрамына кіретін негізгі элементтер- көміртек пен сутек. Мұнайда көміртектің құрамы 83-87%, сутек 11-14%, оттегі 0,05-36%, азот 0,00001-17%, күкірт-0,2-14% аралығында болады.

Мұнай алкандық (парафиндік), циклоалкандық (нафтендік) және ароматтық көмірсутектердің қоспаларынан, сонымен қатар оттекті, күкіртті және азотты қосылыстардан тұрады. Мұнайдың гетероорганикалық қосылыстар деп аталатын соңғылары негізінен ауыр фракцияларда, әсіресе шайыр-асфальттік бөлігінде шоғырланған.

Мұнайлардың тауарлық сапасы және фракциялық құрамын оларды зертханалық айдау жолымен анықтайды. Мұнайдағы жекеленген фракциялардың белгілі-бір температура аралықтарында пайыздық мөлшері мұнайдың фракциялық құрамын сипаттайды.

Мұнайдың кәсіпшіліктегі біріншілік сипаттамасы оның тығыздығымен анықталады. Ол 760-тан 980 кг/м³-ке дейін өзгереді. Тығыздығы 880 кг/м³ болатын жеңіл мұнайларды бензиндік және майлық фракциялар болатындықтан олар өте құнды келеді.

Мұнайды өңдеудің біріншілікті және екіншілікті процестері қалыптасқан. Мұнай өңдеудің негізгі процесі –оны айдау. Мұнайды айдау- мұнайдан оны құрайтын бөліктерін немесе фракцияларын термиялық айырып алу процесі, оның нәтижесінде қойылған мақсатқа тәуелді келесі мұнай өнімдері алынады: авиациялық және автокөлік бензині, лигроин, реактивті және газтурбинді отындар, керосин, дизельді отын және мазут. Мұнайды осылай айдағаннан кейін қалған қалдықты- мазут, майлағыш майлар, парафинді, гудронды, коксті және басқа мұнай өнімдерін өндіруге шикізат ретінде қолданылады.

Мұнайдың фракциялық құрамы.

Мұнай айдаудың алынған дистиляттар және қалдықтар мұнай өңдеудің екіншілікті процестерінде шикізат ретінде қолданылады. Мұнай өңдеудің екіншілікті процестеріне, оның құрамына кіретін, көмірсутектердің құрылымының өзгеруіне байланысты, термиялық және каталитикалық крекинг, риформинг, гидроформинг, платформинг, алкилдеу, мұнай өнімдерін ароматтау, изомерлеу, полимерлеу, деструктивті гидрогендеу, пиролиз, кокстаулар жатады. Мұнай өңдеудің біріншлікті және екіншілікті процестерінде алынған мұнай өнімдері тазарту процестерінен өтеді. Алынған мұнай өнімдерінің салаларын әрі қарай көтеру үшін оларға әр түрлі енгізбелер қосылады.

Мұнай – қайнау температуралары әр түрлі көмірсутектер қоспасы болғандықтан, оны өңдеудің негізгі әдісі – айдау болып табылады. Серік газдардан және судан арылғаннан кейін, мұнай қыздырылады, сонда ол фракциялары бөлінеді.

1. 40 – 200 0С аралығында С5 - С9 көмірсутектері бар бензин фракциясы. Қайталап фракциялағанда авиациялық және автомобильдік қозғалтқыштардың бензиндері алынады.

2. 150 – 300 0С аралығында С10 - С16 көмірсутектері бар керосин фракциясы бөлінеді. Керосин шам, трактор, реактив жанармайларына пайдаланылады. Керосиннің газойлмен қоспасы – дизель жанармайы. Алғашқы екі фракция ашық түсті мұнай өнімдерін береді.

3. Мұнай қалдығынан тұтқыр, қара сұйықтық мазут деп аталынады. Мазут қазандық қондырғыларында отын ретінде қолданылады. Мазутты қосымша айдағанда – машина, ұршық, цилиндр жағармайлары алынды. Мазуттан вазелин және парафин бөлініп алынды. Вазелин медицинада қолданылады. Парафин сіңірілген сүректер сіріңке және қарындаш өнеркәсібінде пайдаланылады. Мазут өңделгеннен кейін жол құрылысында кеңінен қолданатын гудрон алынды.

Мұнай өңдеудің ең тиімді әдісі – крекинг. Оның мәнісі жоғары қайнайтын көмірсутектердің ауыр молекулаларын негізінен бензин түзетін төмен қайнайтын көмірсутектердің жеңіл молекулаларына бөлшектеу.

Экстрактивті ректификация- ұшқыштығы төмен, қайнау температурасы жақын сұйықтарды бөліп алу.

Азеотропты ректификация- қайнау температурасы әр түрлі заттарға азеотропты сұйық қосады.

Адсорбция- қатты зат бетінде бір немесе бірнеше газ және сұйықтық компонеттерінің талғампаз сіңірілу процесі. Адсорбция процесі өнеркәсіпте газдарды кептіру мен тазалауда, газдарды бөлуде, химия өндірісіндегі ағынды суларды тазарту, мұнай фракцияларын тазалауда, органикалық сұйықтықтар мен ауаны кептіруде, аналитикалық мақсаттарда қолданылады.

Адсорбцилық бір рет, көп рет және біртіндеп буландыру әдістерін есептеу.

Қайнау арқылы еріткішті буландырып, ерітіндіні концентрлеу процесі буландыру деп аталады. Буландыру әдісін сұйытылған ерітінділердің концентрациясын арттыру үшін не кристалдану арқылы еріген заттарды бөліп алу үшін қолданылады.

Буландыру процесі жәй булану процесінен ацырмашылығы булану кез келген температурада сұйықтық бетінен жүреді, ал буландыру белгілі бір қысымда қайнау нүктесіне сәйкес келетін температурада сұйықтықтың бүкіл көлемінде жүретін процесс.

Үздіксіз жұмыс істейтін қондырғыдағы өндірістік процестердің негізінен мұнайды бір рет немесе көп рет буландыру құрайды. Бір рет буландыру мен айдауда мұнайды белгілі температураға дейін қыздырады да бу фазасына өткен барлық фракцияны сұйық фазадан бір рет сиператорда бөледі. Фазаны бөлу процесін көп жүргізуде бір қабат буландыруды бірнеше рет қайталайды.

Мысалы мұнайды үш рет буландыруда алғашқысын одан жеңіл бензин фракциясын алатындай температураға дейін қыздырады да оны сұйық фазадан бөліп алады. Екінші сатысында қалған сұйық фазаны жоғарылау температураға, мысалы 3500C дейін қыздырып, одан ауыр бензин, реактивті және дизель отындарын бөледі. Бұның қалдығын гудрон дейді. Мұнайды біртіндеп үш рет қыздырып, буландырып, бу фазасын әр кезде сұйықтықтан айырады. Түзілген бу және сұйық фазаларды колоналарды ректификациялайды. Сонымен мұнайды өңдеудің өндірістік процестері бір рет пен көп рет буландырумен айдаудың жалғасуына және бу мен сұйық фазаны одан әрі ректификациялауға негізделген. Біртіндеп буландыруда қыздырудың нәтижесінде түзілген бу айдау аппаратына үздіксіз шығарылып тұрады.Біртіндеп буландыруды мұнайды зертханада колбадан, кубтан айдау тәжірибесінде, ал өндірісте мұндай айдауды ертеректе куб қондырғыларында қолданып келсе, қазір оларды пайдаланбайды.

Бір рет буландыру процесінің біртіндеп буландырудан айырмашылықтары бар.

Бір рет буландыруда төмен қайнайтын фракциялар буға айналып жоғары қайнайтын фракциялардың қажетті қысымын төмендетеді. Бұл айдауды салыстырмалы төмен температурада жүргізуге мүмкінді береді. Біртіндеп буландыруда керісінше жеңіл фракцияларды алдымен бөліп алады, ал ауырларын соңында бөледі. Сондықтан буға айналған және аппараттан бөлінген жеңіл фракциялар ауыр фракциялардың қайнау температурасына әсер етпейді. Жеңіл фракциялардың әсері арасында бір рет буландыруды пайдалана отырып, біртіндеп буландыруға қарағанда айдалатын шикізаттың температурасын 50-1000C төмендетуге болады. Қазір мұнай айдау қондырғыларында бір рет буландыруды көп пайдалынады.