Студенттің өзіндік жұмысы «Кәсіпорын экономикасы және өндірісті ұйымдастыру»
жүктеу/скачать 218,34 Kb.
|
1 2
|
Қ.ЖҰБАНОВ АТЫНДАҒЫ АҚТӨБЕ ӨҢІРЛІК УНИВЕРСИТЕТІ Жаратылыстану факультеті Кафедра «Химия және химиялық технология» Студенттің өзіндік жұмысы «Кәсіпорын экономикасы және өндірісті ұйымдастыру» пәні бойынша Тақырыбы:Шар тәрізді катализаторы бар каталитикалық крекинг қондырғысының техника-экономикалық есептеулері Орындаған:МХӨТ-301 тобының студенті Сүйентай Әнуар Марсбекұлы Тексерген:аға оқытушы Бекетова Г.К. АҚТӨБЕ-2023ж Мазмұны КІРІСПЕ
1.ПРОЦЕСТІҢ ТЕОРИЯЛЫҚ НЕГІЗДЕРІ
КІРІСПЕ Мұнай каустобиолиттерге жататын сұйық жанғыш минерал. Құрамы бойынша мұнай сұйық көмірсутектер мен күкірт, оттегі және азотты органикалық қосылыстардың күрделі қоспасы болып табылады, оларда қатты көмірсутектер мен шайырлы заттар да еріген. Сонымен қатар, газ тәріздес қаныққан көмірсутектер мұнайда жиі ерітіледі. Сыртқы көріністе май майлы, көбінесе қараңғы,жарықта флуоресцирленетін сұйықтық. Оның түсі шайырлы заттардың құрамы мен құрылымына байланысты. Кейде қызыл, қоңыр және тіпті түссіз дерлік майлар бар. Мұнай судан жеңіл.Мұнай мен судың өзара ерігіштігі шамалы, алайда интенсивті араласқанда кейде өте тұрақты мұнай эмульсиялары түзіледі. Мұнайдың тұтқырлығы құрамына байланысты әртүрлі болуы мүмкін, бірақ ол әрқашан судан әлдеқайда жоғары. Қатты каустобиолиттерден — қатты және қоңыр көмірлерден, тақтатастардан, шымтезектерден айырмашылығы — мұнайдың құрамында күл өте аз. Мұнай жанғыш материал, оның жану жылуы 42 МДж/кг, яғни қатты қазба отындарынан жоғары. Жер қойнауында мұнай қайдан пайда болды? Ол қалай қалыптасты? Бұл сұрақ әлемдік ғылымдағы ең қиын сұрақтардың бірі болып табылады. Әзірге ол біржақты шешім алған жоқ. Геологтар мен химиктердің басым көпшілігі шөгінді жыныстарға көмілген жабайы табиғат қалдықтарынан мұнайдың органикалық шығу тегі туралы теорияны жақтаушылар болып табылады.Бірақ кейбір ғалымдар мұнай көмірсутектері табиғатта бейорганикалық заттардың әртүрлі химиялық өзгерістеріне байланысты абиогендік жолмен түзіледі деп есептейді. Мұнайдың бейорганикалық шығу тегі туралы идея алғаш рет Д.И.Менделеев өрнектеген металл карбидтері мен су буы (1877). Қазір түрлі болжамдар айтылып жатыр.Жер қойнауында өте жоғары температурада көміртек пен сутектен тікелей көмірсутектердің пайда болуының басқа мүмкін жолдары туралы. Теориялық тұрғыдан белгілі бір жағдайларда көмірсутектердің табиғатта абиогенді синтезі мүмкін. Дегенмен, жердің ішкі бөлігінде орасан зор мұнайдың пайда болуын түсіндіре алатын бұл процестердің ауқымы шешуші мәнге ие болуы керек. Геологиялық және геохимиялық бақылаулардың көпшілігі және әлемдік мұнай ғылымында бүгінгі күнге дейін жинақталған деректер күні, оның ішінде әртүрлі көмірсутек түзілу процестерінің ауқымы мұнайдың органикалық шығу тегі туралы гипотезаны жақсырақ растайды. Ежелгі шөгінді тау жыныстары мен қазіргі шөгінділердің мұнайдың, тірі заттың және органикалық заттардың құрамдас бөліктері арасындағы жақсы дәлелденген генетикалық байланыс ерекше нанымды көрінеді. Органикалық текті көмірсутектердің мөлшеріне келетін болсақ, ол ерекше үлкен және мұнай мен газ кен орындарының қалыптасуын толық қамтамасыз етеді. Мұнайдың шығу тегінің органикалық теориясының мәні мынада: мұнай мен газ шөгінді жыныстарда дисперсті күйде болатын органикалық заттардан түзіледі. Шөгінді жыныстарда жиналатын негізгі органикалық материал теңіз суында дамитын, жануарлар мен өсімдіктер дүниесінің қалдықтары араласқан микрофлора мен микрофаунаның (планктон, бентос, т.б.) өлі қалдықтары болып табылады деп есептеледі. Шөгінді тау жыныстарының жоғарғы қабаттарында көмілген органикалық материал оттегі мен бактериялардың әсеріне ұшырайды және газдар (СО2, N2, NH3, CH4 және т.б.) және суда еритін сұйық өнімдер түзілуімен көп мөлшерде ыдырайды. Бастапқы органикалық материалдың химиялық және бактериялық әсерге ең төзімді бөлігі шөгіндіде қалады. Кейінірек, олар шөгінді жыныстың қалыңдығына батып бара жатқанда, бұл органикалық заттар көптеген миллиондаған жылдар бойы 1,5–3,0 км және одан төмен тереңдікте, қазірдің өзінде төмендететін ортада олар жоғары температураға (шамамен 120–150, сирек 200 ° C) және 10–30 МПа қысымға, сондай-ақ каталитикалық әсерге ұшырайды. негізгі жыныстардың әсері (негізінен саз). ). Қазіргі көзқарастар бойынша дәл осы кезеңде органикалық заттар, негізінен липидтер (майлар, балауыздар, майлар) термиялық және термокаталитикалық процестердің нәтижесінде мұнай көмірсутектеріне айналады. Мұнай түзілуі өте күрделі, көп сатылы және өте күрделі механизмінің егжей-тегжейлері әлі анық емес ұзақ химиялық процесс. Бастапқы органикалық материал дисперсті күйде болғандықтан, оның конверсияланған өнімдері мен I—мұнай мен газ да бастапқы жыныста, көбіне сазда дисперсті екені анық. Хо өзінің қозғалғыштығына байланысты мұнай мен газ, сонымен қатар су тау жыныстарының массасында қозғала алады. Геологтар бұл қозғалыстарды миграция деп атайды. Біріншілік және екіншілік миграцияны ажыратыңыз. Бастапқы тау жыныстарынан алғашқы миграция нәтижесінде мұнай мен газ көршілес кеуекті құм және карбонатты жыныстарда жиналады. Миграция әртүрлі факторлардың әсерінен болуы мүмкін: тау жыныстарының қысымы, диффузия, әсіресе газдар, сумен қозғалу, мұнай сұйықтарының газдардағы жоғары қысымда еруі және бу-газ қоспасы түрінде қозғалу, фильтрация әсерінен сығылған немесе серпіліс. төмендеу қысымы болған кезде негізгі жыныстардың кеуектері мен жарықтары арқылы және т.б. Жоба тақырыбы: Шар тәрізді катализаторы бар каталитикалық крекинг қондырғысының техника-экономикалық есептеулері. Жоба мақсаты:Стационарлық катализаторы бар каталитикалық крекинг қондырғылары көп қолданылмады. Қозғалмалы катализаторы бар қондырғылар, керісінше, барлық жерде бар. Бастапқыда шар катализаторы бар процесс әзірленді, бірақ қазіргі уақытта шаң немесе ми - сфералық катализатордың қайнаған қабаты бар каталитикалық крекингтің прогрессивті процесі әлдеқайда кеңірек қолданылады. Өзектілігі: 1.ТЕОРИЯЛЫҚ БӨЛІМ Мұнай көмірсутектерінің химиялық түрлендірулерінің көпшілігі,практикалық мәні болған кезде жүзеге асырылады катализаторлар. Катализаторлар химиялық реакциялардың активтену энергиясын төмендетуге және осылайша оларды едәуір арттыруға мүмкіндік береді.Жалпы алғанда бұл катализатордың мәні. Катализаторлардың қатысуымен реакция жүргізу процестің температурасын күрт төмендетуге мүмкіндік береді.Ол үшін оң жылу әсерімен сипатталатын реакциялар (полимерлеу, гидрлеу, алкилдеу және т. б.), ол бар бұл ерекше маңызға ие, өйткені термодинамикалық жоғары температура олар үшін қолайсыз. Демек, бұл жағдайда катализаторлар процесті жылдамдатады және ең жоғары тепе-теңдік концентрациясына қол жеткізуге ықпал етеді. Дегенмен, катализаторлар тепе-теңдік орнын ауыстыра алмайтынын ұмытпау керек, олар екеуін де бірдей жылдамдатады. Кез келген катализатор бастапқы реагенттермен белсенді әрекеттеседі, бірақ оның процеске қатысуы тек түрлендірулердің бастапқы кезеңдерімен шектеледі. Кейінгі кезеңдерде ол толығымен қалпына келтіріліп, өзара әрекеттесе алады әрекеттесуші молекулалар. Бұл неліктен аз мөлшердегі катализаторды алу үшін жеткілікті екенін түсіндіреді реакцияның соңғы өнімінің өте үлкен мөлшері. Катализатордың қатысуымен аралық жүйелердің пайда болуына байланысты химиялық реакцияның активтену энергиясының төмендеуі фактісі сөзсіз. Дегенмен, катализатордың өзімен әрекеттесу сипаты өте әртүрлі болуы мүмкін. Біртекті және гетерогенді катализді ажыратыңыз. Біртекті катализде катализатор мен әрекеттесуші заттар біртекті жүйені құрайды, мысалы, газ қоспалары немесе сұйық ерітінділер. Гетерогенді катализде катализатор көбінесе қатты фазада, ал әрекеттесуші заттар газ тәрізді фазада болады немесе бу күйі, яғни басқа фазада. Әрекеттесуші заттар мен катализатор сұйық, бірақ бір-бірімен араласпайтын жағдайлар бар. Мұнай өңдеу және мұнай-химия өнеркәсібінде негізінен гетерогенді каталитикалық процестер жүргізіледі. Гомогенді катализ.Гомогенді катализ механизмі аралық химиялық қосылыстар теориясымен түсіндіріледі. Бұл теорияға сәйкес катализатор әрекеттесуші затпен тұрақсыз реактивті аралық зат түзеді. Бұл процестің активтену энергиясы каталитикалық емес негізгі реакцияның активтену энергиясынан төмен. Кейіннен аралық қосылыс ыдырайды немесе бастапқы материалдың жаңа молекуласымен әрекеттеседі, осылайша катализаторды өзгеріссіз күйде босатады.Бұл түрлендірулер де салыстырмалы түрде аз мөлшерде сипатталады. Гетерогенді катализ.Гетерогенді катализ. Гетерогенді катализде заттардың барлық өзгерістері мен түрленулері катализатордың қатты фазасы мен әрекеттесуші заттардың газ (бу) фазасының шекарасында жүреді және көбінесе сорбция құбылысымен байланысты. Процесті келесі бес кезеңге бөлуге болады: 1) әрекеттесуші молекулалардың катализатор бетіне қозғалысы (диффузиясы); 2) катализатор бетіндегі әрекеттесуші заттардың белсендірілген адсорбциясы (хемосорбциясы); 3) катализатор бетіндегі химиялық реакция; 4) өнімдерді десорбциялау (катализатор бетінен шығару) реакциялар; 5) реакция өнімдерінің газ фазасына терең диффузиясы. Бүкіл процестің жылдамдығы ең баяу кезеңнің жылдамдығымен анықталатыны анық. Мұнда екі жағдайды бөліп көрсетуге болады. Егер бастапқы және соңғы өнімдердің диффузиясы каталитикалық реакцияның өзінен жылдамырақ жүрсе, онда процестің жылдамдығы толығымен катализатор бетінің құрамы мен қасиеттеріне байланысты болады. Бұл жағдайда процесс кинетикалық аймақта жүреді деп айтылады. Керісінше, егер диффузия катализатор бетіндегі барлық түрлендірулер аяқталғанға қарағанда баяу болса, онда жалпы реакция жылдамдығы диффузия жылдамдығымен анықталады. Бұл жағдайда процесс диффузиялық аймақта жүреді деп айтылады. Гетерогенді каталитикалық реакциялардағы активтену энергиясының төмендеуі белсендірілген адсорбция (хемосорбция) сатысын сипаттайтын күрделі физика-химиялық процестердің нәтижесінде болады. Хемосорбция – катализатор бетінде әрекеттесуші заттардың жеткілікті күшті мономолекулалық қабатының түзілуі. Химисорбцияланған молекулалар диффузиялық қабаттағы молекулалардан сапалық жағынан ерекшеленеді. Хемосорбция катализатордың валенттік күштерінің есебінен жүреді және мәні бойынша нақты химиялық реакцияға жақын. Ол белгілі бір активтену энергиясымен сипатталады және сорбцияланатын заттардың молекулаларындағы атомдық байланыстардың беріктігіне айтарлықтай әсер етпейтін қарапайым физикалық сорбциядан (адсорбция немесе абсорбциядан) ерекшеленуі керек. Хемосорбция, керісінше, әрекеттесуші молекулалардағы байланыстардың айтарлықтай әлсіреуіне әкеледі. Катализдің әртүрлі теориялары хемосорбцияның мәнін және химисорбцияланған молекулаларда болатын өзгерістердің табиғатын түсіндіруге тырысады. Бір қызығы, 1886 жылы Менделеев әрекеттесетін заттардың молекулалары катализатордың бетінде деформацияланып, олардың реактивтілігін арттырады деп жазған болатын. Дәл осы молекулалық көбіксіздену принципі катализдің көптеген заманауи теорияларының негізінде жатыр. Деформация нәтижесінде молекулалар поляризацияланады, олардағы байланыстар әлсірейді, кейде ашылады, бұл радикалдардың немесе атомдардың пайда болуына әкеледі. Көбінесе хемосорбция нәтижесінде катализатор мен сорбцияланатын заттың молекулаларынан тұрақсыз аралық қосылыстар түзіледі. Бұл жағдайларда гетерогенді катализ механизмі біртекті катализге ұқсас. Әрекеттесуші молекулалардың белсендірілген адсорбциясы қатты катализатордың барлық бос бетінде болмайды, тек бос энергиясы көбірек болатын белсенді орталықтар деп аталатындарда ғана болады. Бұл үшкір бұрыштар, шыңдар, әртүрлі бұзылулар, кристалдық шеттер, химиялық біркелкі емес аймақтар және т.б. болуы мүмкін. Жалпы алғанда, жалпы бет неғұрлым дамыған болса, соғұрлым оның белсенді орталықтары болады. Сондықтан катализаторлар активтілігінің артуы көбінесе оның жоғары ұнтақталу дәрежесімен және жақсы дамыған кеуекті құрылымымен байланысты. Сонымен, гетерогенді катализаторлар жұмысының жалпы принципі мынада: реакцияға түсетін заттардың молекулалары катализатордың активті орталықтарымен соқтығысып, әртүрлі тұрақсыз аралық қосылыстар (радикалдар немесе иондар) түзе алады. Пайда болатын реакциялардың жылдамдығы да, соңғы өнімдердің құрамы да осы қосылыстардың реактивтілігі мен табиғатына байланысты. Гетерогенді катализаторларды таңдау және пайдалану тәжірибесінде олардың селективтілігін, белсенділігін және қызметтер. Катализатордың селективтілігі немесе селективтілігі деп оның белгілі бір шикізат үшін берілген шарттарда термодинамикалық ықтималдығы бар белгілі бір типтегі химиялық реакциялардың тек бір немесе бірнеше реакциясын жеделдету қабілеті түсініледі. Катализатордың бұл өте маңызды қасиеті оның құрамымен де, пайдалану шарттарымен де байланысты. Катализатордың белсенділігі оның өнімділігін сипаттайды. Катализатор неғұрлым белсенді болса, уақыт бірлігінде бастапқы материалдардың белгілі бір мөлшерін соңғы өнімге айналдыру үшін соғұрлым аз қажет. Қатты катализатордың белсенділігі негізінен оның бетінің күйіне байланысты. Катализаторлар әдетте түйіршіктер, түйіршіктер немесе ұсақ түйіршіктер түрінде қолданылады. Бетті ұлғайту үшін катализатор жиі кеуекті беті бар тірекке (тасымалдаушыға) қолданылады. Тасымалдаушылар ретінде белсендірілген көмір, пемза, кизельгур, глинозем, силикагель және әртүрлі сорттағы жасанды цеолиттер қолданылады. Тасымалдаушы белсенділікті арттырады катализатор, оған механикалық беріктік береді және оның шығынын азайтады. Көптеген катализаторлардың белсенділігін промоторлар немесе активаторлар деп аталатын аз мөлшерде қосу арқылы арттыруға болады. Активаторлардың әрекеті әртүрлі болуы мүмкін. Кейбір заттар катализатордың ішкі бетін ұлғайтады, яғни оның құрылымына әсер етеді және жұмыс кезінде оның сақталуына ықпал етеді. Мұндай промоутерлер деп аталады құрылымдық. Басқа активаторлар катализатор бетінің химиялық құрамын өзгертеді, белсенді орталықтардың санын көбейтеді.Мұндай активаторлар химиялық деп аталады. Катализаторлардың белсенділігі әдетте осы катализаторға арналған технологиялық процесс жүргізілетін зертханалық қондырғыларда анықталады. Белсенділік мақсатты өнімнің шығымы немесе шикізатты түрлендіру арқылы бағаланады. Кейде сынақ үлгісі белсенділігі белгілі анықтамалық үлгімен салыстырылады. Каталитикалық крекинг катализаторларының белсенділігі белсенділік индексі деп аталатын көрсеткішпен сипатталады - 200 ° C-қа дейін [шикізаттың % (масса) шығымы] фракциялары,эталонның каталитикалық крекингінің нәтижесінде алынған зертханалық жағдайда стандартты жағдайларда шикізат. Катализатор ретінде әртүрлі заттар қолданылады: тотықсызданған металдар, оксидтер, қышқылдар, негіздер, тұздар, металл сульфидтері және кейбір органикалық қосылыстар. Катализаторларды таңдау, оларды өндіру мен пайдалану шарттарын, регенерациялау жолдарын зерттеу және катализге қатысты басқа да мәселелер қазір мұнай-химия технологиясының құрамдас бөлігі болып табылады. 2.ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЕСЕПТЕУЛЕР жүктеу/скачать 218,34 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2