Мұнайды айдау
Мұнайды айдау кезінде фракциялар немесе дистилляттар алады.
Мұнайдың фракциондық айдауы негізгі аппараты құбырлы пеш 1 және ректификациялық колонна 3 болып табылатын атмосфералық құбырлы қондырғыларда (2−сурет) тоқтаусыз процесс түрінде жүзеге асырылады. Құбырлы пеште мұнайлы газдың немесе сұйық қазандық отынның жануы кезінде бөлінетін жылу есебінен мұнай белгілі дәрежеде жоғары температураға дейін қыздырылады. Дегенмен бұл температурада көмірсутектердің крекингі байқалмайды. Ректификациялық колоннада көмірсутектер буының қоспасы буланбаған қалдықтан бөлектендіріліп, атмосфералық қысымда аса ысытылған су буы қатысында ректификациялық жолмен фракцияларға бөлінеді. Құбырлы пеш отқа төзімді кірпіштен жасалған камераға ұқсайды. Оның ішкі бөлігі біліктелген қабырғалармен бөлінген. Мұнай айдау өнімдері қайнап жатқан жылуалмастырғыштарда алдын-ала 150-180°С-қа дейін қыздырылады және 10-12 ат қысымда пештің ішкі жағына беріледі. Мұнда мұнай екі ағынға бөлінеді және өзара байланысқан көп болат құбырлардан 2 тұратын түтік арқылы ұзын (1000-1500 м-ге дейін) жол жүреді. Камераның ішкі бөлігінде бұл құбырлар шығып жатқан топкалық газдармен қыздырылады, ал сыртқы бөлікте – негізінен жанып жатқан отын факелінің сәуле шығару есебінен жүреді. Мұнай температурасы 330-350°С-қа жетеді, ал қысым құбырдағы үйкеліс нәтижесінде атмосфералыққа дейін төмендейді. Сонымен қатар пештің ішкі бөлігінде су буын 400°С-қа дейін ысытуға арналған түтік орналасады.
2−сурет. Мұнайды айдауға арналған атмосфералы құбырлы қондырғының сызбасы 1 – құбырлы пеш; 2 – змеевик құбырлары; 3- ректификациялық колонна; 4 – конденсатор; 5 – субөлгіш; 6 – насос.
Ректификациялық колонна сырт жағы асбестпен мықтап изоляцияланған, биіктігі 35-40 м және диаметрі 4-5 м болатын вертикальды болат цилиндр болып келеді. Колонна ішінде тарелка деп аталатын 40 болат немесе шойын горизонтальды аралық қабырғалар бар. Әрбір тарелканың көптеген тесіктері болады (3−сурет).
3−сурет. Ректификациялық тарелкалы колоннаның жұмысы мен құрылғысының сызбасы 1 – тарелкалар;2 – келте құбырлар;3 – қалпақшалар;4 – құйма стакандар;5 – колонна қабырғалары
Оларға төменгі жағы тісті болып келетін қалпақтармен 3 жоғарғы жағы жабылған қысқа, құбырдың жоғарысына бағытталған келте құбырлар 2 бекітілген. Осы келте құбырлар және қалпақшалар арқылы мұнайдың буы өтеді, олар колонна бойымен төменнен жоғары қарай көтеріледі. Сонымен қатар тарелкаларға суды жоғары жатқан тарелкалар төмен жатқан тарелкаларға өткізуге арналған төгу стакандары 4 бекітілген. Пештен шығатын булар мен сұйықтар қоспасы колоннаның төменгі бөлігіне түседі, мұнда қоспа бөлінеді. Буланбаған мұнай бөлігі бір тарелкадан екінші тарелкаға өту арқылы төмен ағады. Ең төменгі тарелкаға пештен аса ысытылған су буы беріледі, бұл мазутты ұшқыш заттардан толық тазартуға мүмкіндік береді. Су буы қатысында сумен араласпайтын затты айдау кезінде оның қайнау температурасы төмендейтіні белгілі, себебі қайнау оның буларының қысымы атмосфералыққа жетпеген кездегі температурада жүреді. Атмосфералыққа тең жалпы қысымның бөлігі бұл кезде су буының үлесіне келеді. Бұдан басқа су буы көпіршіктері сұйықтықты араластырып және буланудың жоғарғы жағын үлкейтеді. Ұшқыш көмірсутектердің буы жоғары көтеріліп және ректификацияға ұшырап, фракцияларға бөлінеді. Бензин буы және су буы колоннаның жоғарғы жағынан шығып, конденсаторда 4 конденсацияланады. Бензин дистилляты мен су қоспасы меншікті салмақ айырмашылығы нәтижесінде су бөлгіште 5 бөлінеді және бензиннің бөлігі насос 6 арқылы колоннаны суландыруға жіберіледі. Бұл – ұшқыштығы жоғары көмірсутектерді (су буымен бірге) буландыру секцияларында қосымша айдау үшін. Буландыру секцияларының әрқайсысы 6-8 тарелкадан тұрады, сонымен қатар мұнда түзілген булар су буымен қайтадан колоннаға түседі. Дистилляттар мұнай жылуын жылуалмастырғыштарда береді және содан кейін сулы салқындатқыштарда салқындатылады. Мұндай қондырғылардың өнімділігі (мұнайға есептегенде) 4000-6000 т/тәулік құрайды. Қазірде мұнай, сонымен қатар химия өнеркәсібінде жоғарыда аталған құбырлы пештердің орнына «жалынсыз» жанатын құбырлы пештер (4−сурет) қолданылады, себебі, олар жоғары ПӘК-ке ие. Оларда ауамен араласқан мұнай газының жануы керамикалық призманың көптеген қуыстарында жүреді. Жылу жайылған панельдің сәуле шығару есебінен түтік құбырларына беріледі. Мазуттан көп мөлшерде вакуумды құбырлы қондырғыларда аса ысытылған бу (көмірсутектердің қайнау температурасының қатты төмендеп және олардың жайылып кетпеуіне мүмкіндік береді) мен төмендетілген қысымда тоқтаусыз айдау жолымен майлағыш майлар алады. Құбыры пеште 410-430°С-қа дейін қыздырылған мазут ректификациялық колоннаға түседі. Мұнда буды ректификациялау арқылы бөлек фракциялар ретінде дистиллятты майлау майларының бірнеше түрлері алынады: төменде – автол, жоғарыда – машина майлары және ары қарай ұршық майлары. Жоғары кетіп жатқан булар конденсацияланғаннан кейін солярлы майлар түзеді, оның бір бөлігі колоннаны суландыруға жіберіледі.
4−сурет. Сәуле шығаратын панелі бар жалынсыз жанатын құбырлы пештің сызбасы А – пештің вертикаль қимасы: 1 – сәуле шығарғыш панельдер; 2 – змеевиктер құбырлары. Б – керамикалық призмадан жасалған сәуле шығарғыш панель: 1 – керамикалық призмалар; 2 – газдын жануына арналған тесіктер; 3 – газдың ауамен қоспасын жеткізетін құбырлар; 4 – жылуизоляция.
Колоннадағы төменгі қысым (50-70 мм. сын. бағ.) барометрлік конденсаторда су шашу және одан насоспен (эжектормен) су буы мен ауаны сору арқылы су буын конденсациялап алынады. Мазутты айдаудан кейін қалған қалдықтан – гудроннан – сол құрамды шайырлар мен асфальтендерді жақсылап тазартқаннан кейін тұтқырлығы жоғары қалдық майлағыш майлар алынады (авиациялық, дизель және т.б.). Егер де гудрон оған жарамсыз болса, тотықтыруға керек ауаны сол арқылы үрлеп, битумға айналдырады. Ол – қоңыр сұйық немесе қатты майлағыш масса, тас жол жасауға, сонымен қатар электротехникада және құрылыс жұмыстарында электро- және гидрооқшаулағыш материал ретінде қолданылады. Негізінен атмосфералық және вакуумды құбырлы қондырғылары біріктіріліп – атмосфералы-вакуумды құбырлы қондырғылар (5−сурет) – қолданылады, ол отынды үнемдеуге мүмкіндік береді. Мұнай дистилляттардың жылуы есебінен жылуалмастырғышта 3 170-175°С-қа дейін қыздырылады және бірінші құбырлы пештің 1 түтіктеріне түседі. Құбырлы пеште мұнай 300-350°С-қа дейін қыздырылады. Құбырлы пештен мұнай бусұйық жағдайда ректификациялық колоннаның 2 төменгі бөлігіне бағытталады, мұнда қысым төмендетіліп, фракцияның булануы және олардың мазуттың сұйық қалдығынан бөлінуі жүреді. Фракцияның булары
5−сурет. Атмосфералы вакуумды қондырғының сызбасы 1, 5 – құбырлы пеш; 2, 6 – колонна; 3 – жылуалмастырғыш; 4 – конденсатор
жоғары көтеріліп ректификацияланады, колонна биіктігі бойынша сұйық күйде дистилляттар жинақталады. Жоғарғы жақтан бензин булары шығарылады. Олар алдымен жылуалмастырғышта 3 және конденсаторда 4 салқындатылып, сұйықтыққа айналады. Сұйық бензин бөлігі ара-тұра колоннаны суландыруға жіберіледі. Колоннаның төменгі жағынан шығатын мазут екінші құбырлы пешке 5 келеді, 400-420°С қыздырылып, вакуумда жұмыс істейтін колоннаға 6 түседі. Колоннаның 6 төменгі бөлігінде гудрон бөлу, ал жоғарысында – дистилляттар жинау жүргізіледі. Мұнайдың фракциялық құрамына тәуелді бензин шығымы тікелей айдауда 3-15% аралығында тербеледі. Бензиннің октан саны құрамына байланысты 50-ден 78-ге дейінгі аралықты көрсетеді. Этил сұйықтығын қосу одан октан саны 87-95 жететін бензин алуға мүмкіндік береді. Бақылау сұрақтары
Глоссарий: абсорбция, адсорбция, крекинг, пироиз, экстракция, кристалдану, дистилляттар, октан саны, құбырлы пеш.
Әдебиеттер: 1. Г.Қ.Бишімбаева, А.Е.Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы, 2007 2. Общая химическая технология. Под редакцией И.Э.Фурмер. Москва «Высшая школа» 1997 3.С.Д.Бесков, А.В.Белоцветов, Н.Г.Ключников, Д.О.Славин. Основы химической технологии. Москва, 1962
|
