Yessenov forum «ЖАҢа мағыналар»

213 

 

- 

мұнай өңдеу тереңдігін арттыру; 

- 

мұнай мен газды өңдеудің күрделілігі; 

- 

қалдықсыз өңдеу; 

- 

технологиялық қондырғылар мен кәсіпорындарды ұлғайту; 

- 

процестерді біріктіру; 

- 

процестерді автоматтандыру және компьютерлік басқару; 

- 

энергия  және  ресурстарды  үнемдейтін  технологиялар  мен  жабдықтарды 

пайдалану; 

- 

өнімдер  мен  жұмыс  істеп  тұрған  өндірістердің  экологиялық  тазалығын 

қамтамасыз ету; 

- 

өндірістік объектілердің экологиялық және өнеркәсіптік қауіпсіздігі және 

т.б. 

Технологияның  дамуымен  және  қоғамның  қажеттіліктерімен  мұнай  өңдеудің 

тереңдігі  мен  күрделілігі  туралы  түсініктер  үнемі  өзгеріп  отырды.  Егер  мұнай  өңдеу 

дамуының  бастапқы  кезеңінде  тереңдік  пен  күрделілік  деп  мұнайдан  жарықтандыру 

керосинін  және  дөңгелек  майын  алу  дәрежесі  деп  түсінілсе,  онда  автомобильдерге, 

авиацияға және т.б. бензин өндіруге қойылатын талаптар бірінші орынға шықты. Мұнай 

өңдеу тереңдігі қазіргі уақытта қазандық отындарына (соның ішінде МӨЗ қажеттілігіне) 

және  орны  толмайтын  шығындарды  қоспағанда,  қоғамның  қажеттіліктерін  әр  түрлі 

көмірсутектері  бар  өнімдермен  қамтамасыз  ету  үшін  мұнайды  пайдалану  дәрежесі 

ретінде  анықталады.  Ароматты  көмірсутектер  үшін  де  радикалды  ыдырау  механизмі 

ұсынылды.  Ароматты  радикалдың  түзілуі  бензолдың  (нафталин  және  т.б.)  сутегі 

атомымен  әрекеттесуі  нәтижесінде  жүреді.  Ароматты  радикалдар  рекомбинация 

реакцияларына  түседі,  бұл  түзілген  молекулалар  құрылымының  барған  сайын 

күрделенуіне  және  олардың  сутегінің  азаюына  әкеледі.  Ароматты  сақиналардағы 

байланыстар өте күшті болғандықтан алкилароматты көмірсутектердің крекингінде ең 

алдымен алкилді тізбектің жартылай ыдырауы қарапайым құрылымды алкилароматты 

көмірсутектердің  түзілуімен  жүреді.  Алкил  ароматты  көмірсутектер  бензол 

сақиналарының  қосылуы  арқылы  емес,  метил  топтары  арқылы  конденсациялануымен 

сипатталады.  Ароматты  көмірсутектер  ең  жоғары  термиялық  тұрақтылыққа  ие.  Бұл 

ереже,  алайда,  тек  ядролық  ароматты  көмірсутектерге,  яғни  құрамында  бүйірлік 

тізбектері  жоқтарға  (мысалы,  бензол,  нафталин,  антрацен  және  т.б.),  сондай-ақ  қысқа 

бүйірлік  тізбектері  бар  ароматты  көмірсутектерге  (толуол)  ғана  қатысты 

(метилнафталин).  Ұзын  бүйірлік  тізбектері  бар  ароматты  көмірсутектер  оңай  ыдырап, 

қарапайым ароматты және олефинді немесе парафинді көмірсутектер түзеді. Ароматты 

көмірсутектердің  ерекшелігі  олардың  конденсацияланған  ароматты  көмірсутектердің 

түзілуімен  тығыздалу  реакцияларына  бейімділігі  болып  табылады.  Тығыздау 

реакциялары ароматты және қанықпаған көмірсутек  молекулалары арасында да жүруі 

мүмкін.  Екі  жағдайда  да  нығыздау  өнімдері  шайырлы-асфальтты  және  кокс  тәрізді 

заттардың түзілуі үшін бастапқы материал болып табылады. Ароматты көмірсутектерге 

бай шикізат жеңіл өнімдерді алу үшін өңдеуге ең аз қажет - олар процестің қатаң режимін 

талап  етеді  және  сонымен  бірге  кокс  түзілуіне  айтарлықтай  тенденцияға  ие  болады. 

Тығыздау  өнімдерінің  түзілуі  алкил  және  финил  радикалдары  арқылы  радикалды 

тізбекті механизм бойынша келесі схема бойынша жүреді: 

 

 

214 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сурет 1 - Тығыздау өнімдерінің түзілуі алкил және финил радикалдары арқылы 

радикалды тізбекті механизм  

 

Жеке  ароматты  көмірсутектерді  (бензол,  толуол,  параксилол,  метаксилол, 

ортоксилол  және  этилбензол)  өндірудің  дәстүрлі  шикізаты  риформинг  процесінің 

катализі (реформат) болып табылады. Әдетте, бензол мен толуол алу үшін тар бензин 

фракциясы  70-105°C  диапазонында  қайнатып,  риформингке  ұшырайды,  ал  ксилолдар 

мен  этилбензол  өндірісінде  -  105-140°C.  Бұл  жағдайда  риформинг  қондырғысына, 

әдетте, арнайы қондырғылар кіреді: өнімдерді алдын ала гидрогенизациялау (алкендерді 

жою  үшін)  және  ароматты  көмірсутектерді  алу.  Егер  риформинг  қондырғысының 

мақсаты  бензиннің  жоғары  октанды  компонентін  алу  болса,  онда  шикізат  ретінде  85-

180°С  бензин  фракциялары  пайдаланылады  және  хош  иісті  көмірсутектерді  шығару 

көзделмейді. 

Мұнай  өңдеу  зауыттарының  қазіргі  уақытта  жеке  ароматты  көмірсутектерді 

өндіру бойынша қуаты аз. Дегенмен, оның құрамына шикізаттық қуаттылығы жылына 

1060 мың тоннаны құрайтын бензин фракциясының риформингтік қондырғысы  кіреді. 

Каталитикалық  крекинг  кешенін  іске  қосқанға  дейін  риформат  (риформинг  катализі) 

жоғары октанды бензиндерді өндірудің негізгі құрамдас бөлігі болды. Еуропа елдерінде 

бензиндердегі  ароматты  көмірсутектердің  (әсіресе  бензолдың)  мөлшеріне  шектеу 

қойылуына  байланысты  каталитикалық  крекинг  кешенін  іске  қосқаннан  кейін 

тұрақтандыру  колоннасында  бүйірлік  ағын  ретінде  риформинг  катализатының  бір 

бөлігін алып тастау мүмкін болды. Одан бензолды экстракциялық айдау әдісімен алу. 

Ароматты заттарды оқшаулау үшін құрамында ароматты сақинасы бар молекулалармен 

молекулааралық  әрекеттесу  күші  ароматты  емес  қосылыстардың  молекулаларымен 

әрекеттесу  күшімен  ерекшеленетін  жоғары  селективті  еріткіштерді  (экстрактанттар) 

қолдануға болады. Екі бөлу әдісі қолданылады: сұйық фазалық экстракция (Ж-Ж) және 

экстракциялық айдау (ЭА). 

Алкилароматикалық 

көмірсутектер  

Ядролық емес ароматты 

көмірсутектер 

Полициклді ароматикалық көмірсутектер 

Шайырлар 

Асфальтендер 

Карбендер 

Карбоидтар 

Нафтендер 

Парафиндер 

Қанықпаған көмірсутектер 

215 

 

Сұйық  фазадағы  еріткішпен  тепе-теңдік  күйінде  болу  әрқашан  ластанудың 

қасиеттеріне ие болады. Ол ластаудан әдетте экстракциялық қайнату және сумен шаю 

әдістері арқылы тазалауға болады. Басқа әдістермен, көбінесе экстракциялық аршу және 

сумен  жуу  арқылы  жойылатын  қоспалардың  белгілі  бір  мөлшері  болады.  Ж-Ж 

экстракция әдісінде төрт негізгі технологиялық блок қолданылады. Процесті басқару өте 

күрделі және оған қоса, еріткіш жеңіл көмірсутектермен ластануға бейім. Сульфоланды 

экстракциялау қондырғысының типтік конфигурациясы 2-суретте көрсетілген. 

 

 

 

Сурет 2 - Сульфолан қатысында ароматиканы бөліп алудың принципиальды 

схемасы 

 

Жобада  буда  қайнату  колоннасы  арқылы  ароматты  заттармен  бірге 

экстракцияланған  жеңіл  қоспаларды  жою  қарастырылуы  керек.  Тәжірибеде  еріткіш 

жеңіл және ауыр көмірсутектермен ароматты емес қоспаларды қайта өңдеу циклдерінің 

жеткілікті  үлкен  санымен  жинақтайды.  Егер  шикізатта  нафтендер  немесе  олефиндер 

жеткілікті болса, бұл әсер одан да айқын болуы мүмкін, нәтижесінде энергия шығыны 

айтарлықтай артады. 

Әдетте,  экстрактивті  айдау  тек  шикізатты  өңдеуге  мүмкіндік  береді  деп 

есептеледі, оның құрамдас бөліктері молекулаларында көміртегі атомдарының екі түрлі 

санынан аспайды, мысалы, С

6 

және С

7

. Бұл бүгінгі таңда қолданылатын экстракциялық 

дистилляция  технологияларының  көпшілігіне  қатысты.  Дегенмен,  еріткіштің  жақсы 

таңдауы және ЭА қондырғысының тиімді құрылымының арқасында бензолды, толуолды 

және  ксилолдарды  өте  кең  қайнау  диапазоны  бар  шикізатта  басқа  компоненттерден 

бөлуге болады. Бұл технология 2000 жылдан бастап өнеркәсіптік ауқымда қолданылады. 

Бензол-толуол-ксилольды  (БТК)  экстракциялық  айдау  әдісімен  3-суретте 

көрсетілген екі бағанда өндіріледі. Біріншісі – шикізаттың құрамдас бөліктері бөлінген 

экстрактивтік  дистилляциялық  колонна.  Екінші  баған  еріткіштерді  алу  үшін 

пайдаланылады,  онда  еріткіш  мақсатты  өнімнен  бөлінеді.  ЭА  колоннасында  бір 

операцияда  ароматты  және  ароматты  емес  көмірсутектердің  жеткілікті  толық  бөлінуі 

және  еріткіштегі  ароматты  ерітіндінің  рафинат  ағынынан  бөлінуі  жүреді.  Осыған 

байланысты  бұл  технология  жабдықтың  аз  бірлігін  пайдаланады  және  Ж-Ж  өндіру 

технологиясымен салыстырғанда айтарлықтай аз капиталды салымды қажет етеді. 

ЭА  қондырғысының  жұмысы  өте  қарапайым  және  түсінікті,  өйткені  бөлу 

дистилляция  арқылы  жүзеге  асырылады,  бұл  процесс  инженерлер  мен  зауыт 

операторларына жақсы таныс. Технологиялық процестің негізгі параметрлерін басқару 

216 

 

стандартты  дистилляция  колоннасының  параметрлерін  басқаруға  өте  ұқсас. 

Экстракциялық  айдау  үшін  қолданылатын  еріткіштің  түрі  еріткіштің  айналу 

жылдамдығын және экстракцияға қажетті теориялық қадамдар санын анықтайды. G-T-C 

фирмасы  Tektiv-100  деп  аталатын  меншікті  еріткішті  пайдаланады,  оның  құрамдас 

бөліктері бір-бірінің әрекетін өзара күшейтеді және соның нәтижесінде еріткіштің жеке 

алынған  кез  келген  құрамдас  бөліктеріне  қарағанда  жоғары  таңдағыштығы  мен  еріту 

қабілетін қамтамасыз етеді.  

 

 

 

Сурет 3 - GTC фирмасының ЭА тәсілімен ароматиканы бөліп алудың 

принципиальді схемасы 

 

Селективтілігі  ерекше  жоғары  еріткіштерді  экстрактивтік  айдау  жүйелерінде 

қолдануға болмайтыны қабылданған, өйткені олар экстрактивтік айдау колоннасында екі 

сұйық фазаны түзуге бейім. Шынында да, жоғары селективті бір компонентті еріткіштер 

сұйық фазалар арасындағы араластыру мен тепе-теңдікті болдырмайды; бұл әсерді басқа 

факторлармен одан әрі күшейтуге болады. Мұның бәрі дәстүрлі дистилляция процесінің 

сипаттамаларын  бұзуы  мүмкін.  Дегенмен,  қолданылатын  еріткіш  құрамының  ерекше 

үйлесімі және ЭА бағанының ішкі құрылғыларының конструкциясы екі сұйық фазаның 

пайда болу мәселесін сәтті шешуге мүмкіндік берді. 

Еріткіштің  селективтілігіне  байланысты  барлық  мәселелерді  GTC  компаниясы 

Tektiv деп аталатын меншікті еріткіш жүйесін жасау арқылы шешті. Еріткіштің құрамдас 

бөліктерінің  пайдалы  қасиеттері  өзара  күшейтілген.  Сульфолан,  n-формилмор-фолин 

немесе  гликольдер  сияқты  бір  компонентті  еріткіштерге  қарағанда  еріткіштер  жүйесі 

көмірсутектер  үшін  жоғары  селективті  және  жоғары  ерігіштікке  ие.  Tektiv 

еріткіштерімен  экстракцияның  тиімділігі  өнеркәсіпте  қолданылатын  кез  келген  басқа 

еріткіштер жүйесінен жоғары. 

4-суретте  GT-BTX технологиясын қолданатын экстракциялық айдау жүйесімен 

салыстырғанда  Ж-Ж  экстракциялық  қондырғыларының  жұмысының  іс  жүзінде  қол 

жетімді диапазонын көрсетеді.  

 

217 

 

 

 

Сурет 4 - GT-BTX салыстырғанда Ж-Ж экстракция қондырғыларының тұрақты 

жұмыс істеу диапазоны 

 

Ж-Ж  экстракция  жүйелері  айналымда  C

5

 

компоненттерінің  қажетсіз 

жинақталуына  байланысты,  молекулаларында  6  көміртек  атомыннан  аз  көмірсутектер 

бар  шикізатпен  жұмыс  істей  алмайды.  Екінші  жағынан,  Ж-Ж  экстракция  жүйелерін 

сұйық  фазадан  ауыр  ароматты  заттарды  еріткішпен  селективті  экстракциялаудың 

тиімсіздігіне байланысты шикізаттың молекулаларындағы көміртегі атомдары тым көп 

болса  да  қолдануға  болмайды.  GT-BTX  технологиясында  бұл  шектеулер  жоқ.  Жеңіл 

компоненттер өздерінің төмен құбылмалылығына байланысты ішкі қайта өңдеуді қажет 

етпестен  рафинаттар  ағынына  оңай  өтеді.  Ауыр  ароматты  заттар  еріткіште  еру 

ықтималдығы  аз  болса  да,  қайнау  температурасы  жоғары  болғандықтан  толығымен 

ұсталады. 

Шикізатты  ароматты  заттардың  құрамы  бойынша  қарастыратын  болсақ,  ЖЖ 

экстракциялық жүйелері жоғары ароматты көмірсутектері бар шикізатты тікелей өңдеу 

үшін жарамсыз екенін атап өткен жөн, өйткені көмірсутекті қоспада 75 - 80% -дан астам 

ароматты заттар болса, еріткіш фазасы қоспадан бөлінеді. Керісінше, өте төмен ароматты 

жағдайда  Ж–  Ж  жүйелеріндегі  еріткіштің  айналым  коэффициенті  мұндай  жүйелердің 

тиімді  болып  қалуы  үшін  тым  жоғары  болады.  GT-BTX  технологиясында  фазаларды 

бөлу  болмайды және бұл  процесс шикізаттағы ароматты концентрациялардың барлық 

диапазонында дерлік тиімді жүргізілуі мүмкін. 

1-кестеде  қарастырылып  отырған  екі  технологияның  әрқайсысының  пайдалану 

шығындары бойынша  артықшылығы бар салалар көрсетілген.  

 

 

218 

 

Кесте 1 - GT-BTX салыстырғанда Ж-Ж экстракция технологиясы 

 

Көрсеткіш 

GT-BTX 

Ж-Ж экстракциясы 

Негізгі операция саны 

    2 

4 

Күрделі шығындар 

Негізгі 

Негізгі +30-40% 

Ароматиканы алудың тиімділігі   99,9% 

<98% 

Ароматика тазалық деңгейі  

99,9% 

<99,9% 

Энергияны тұтыну  

Негізгі 

Негізгі +20-30% 

Шикізат құрамына қатысты 

икемділік 

C

5

-C

9

 

C

6

-C

7(8) 

Процесті басқару  

Қарапайым, тіке 

Бірнеше рецикл 

Сольвент қоры  

Негізгі 

Негізгі +60% 

Қондырғыдағы алаңның 

өлшемдері 

Негізгі 

Негізгі +50% 

 

Ж-Ж  экстракция  процестерінің  GT-BTX  процесіне  қарағанда  энергияны 

тиімдірек  ететінін,  бірақ  ол  тек  шикізаттың  құрамы    өте  шектеулі  жағдайларда  ғана 

байқалады. Қорытындылай келе, зерттеу барысында Ж-Ж экстракциялық жүйелерімен 

салыстырғанда, басқа экстракциялық айдау жүйелері GT-BTX технологиясымен бірдей 

артықшылықтарға  ие  екеніне  көзіміз  жетті.  Дегенмен,  дәстүрлі  еріткіштерді 

пайдаланатын жүйелер келесі көрсеткіштер бойынша GT-BTX технологиясынан төмен 

болды: 

•  Төмен  еріткіштің  селективтілігі.  Бұл  фактордың  салдары  бөлу  сатыларының 

көптігі, еріткіш айналымының жоғары жылдамдығы, өнімді жинаудың төмен тазалығы 

немесе  тиімділігі,  шикізаттың  шектеулі  қайнау  диапазоны  және  жабдықтың  үлкен 

өлшемдері болып табылады. 

•  Еріткіштің  екіншілік  қасиеттері.  Экстрактивті  айдау  процестерінде 

қолданылатын  басқа  еріткіштердің  қайнау  температурасы  Tective-100-ге  қарағанда 

төмен, бұл еріткішті өнім ағынынан бөлуді қиындатады. Tektiv-100 тығыздығы дәстүрлі 

еріткіштердің  тығыздығынан  10%  жоғары,  сондықтан  еріткіштің  массалық  бөлігі 

жұмсалғанда  оның  көлемдік  жұмсалуы  аз  болады.  Соған  сай  GT-BTX  процесінде 

қолданылатын аппараттардың еріткіш көлемі мен өлшемі де азаяды.  

• Кейбір басқа ЭА технологиялары құрамдастарында негізгі азот бар еріткіштерді 

пайдаланады.  Тіпті  өте  төмен  концентрацияларда  да  негізгі  азот  көптеген  төменгі 

ағынды  өңдеу  қондырғыларында  қолданылатын  катализаторлар  үшін  катализатор  уы 

болып  табылады.  Tective-100  еріткіштің  құрамында  бұл  жағымсыз  қосылыстар  мүлде 

жоқ.  Басқа  ЭА  процестерінде  құрамында  еріткіш  қоспалары  жоқ  қолайлы  сападағы 

өнімді алу үшін жоғары энергия тұтыну қажет.  

•  Алдыңғы  буынның  көптеген  ЭА  қондырғыларында  араласпайтын 

сұйықтықтардың  жанасуының  төмен  тиімділігіне,  жабдықтың  сәтсіз  құрылымына 

немесе басқа себептерге байланысты бөлу тиімділігі төмен. 

GT-BTX  технологиясын  қолданатын  экстракциялық  айдау  қондырғысы  ұзақ 

уақыт  бойы  сақталатын  өте  жоғары  жұмыс  бейімділігімен  ерекшеленеді.  Еріткіштің 

қасиеттері жұмыс кезінде іс жүзінде өзгермейді, тазарту қажет емес. Авариялық тоқтау 

жағдайында өте аз уақытта құрылғы режимге өтеді. Егер бірнеше айналым схемалары 

қолданылатын аса күрделі ЖЖ экстракциялық жүйелерінде режимге жету үшін 24 сағат 

қажет  болса,  америка  операторлары  оларды  орнатудың  стационарлық  режиміне  және 

219 

 

барлық  техникалық  талаптарға  жауап  беретін,  тіпті  барлық  шикізат    қондырғыға 

жеткізілгеннен кейін шамамен 4 сағаттан кейін, өнімдерді өндіруге қол жеткізді.  

 

ӘДЕБИЕТТЕР 

 

1.  Разработка 

и 

промышленное 

освоение 

супрамолекулярных 

энергосберегающих  нанотехнологий  добычи,  подготовки  и  глубокой  переработки 

тяжелых нефтей и природных битумов /Р.А. Кемалов, А.Ф. Кемалов, Н.Р. Муллахметов, 

Д.Ф.  Фаттахов,  А.А.  Галлиев,  М.Р.  Идрисов, Р.Ш.  Бадретдинов,  А.Т.  Файзрахманов  // 

Научнотехнологический  центр  «Природные  битумы»  Казанского  государственного 

технологического 

университета 

г. 

Казань. 

Научный 

электронный 

архив. 

URL:http://econf.rae.ru/article/4549 (дата обращения: 21.05.2013). 

2.  Ященко  И.Г.,  Полищук  Ю.М.  Парафинистые  нефти:  закономерности 

пространственных  и  временных  изменений  физико  химических  свойств  //  Известия 

Томского политехнического университета. – 2008. – Т. 313. – No 1. – С. 54–58. 

3.  Адель-Х-Рашид.  Активирование  нефтяного  сырья  в  процессах  прямой 

перегонки / Адель-Х-Рашид, Шариф-С-Ашраф, Е. И. Грушова, А. О. Шрубок // Труды 

БГТУ. Сер. IV, Химия, технология орган. в-в и биотехнология. − 2009. −Вып. XVII. – С. 

55−57. 

 

жүктеу/скачать 7,85 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: