2 Дәріс-Мұнайды өңдеуге дайындау

Дәріс жоспары:

1. Мұнайдағы зиянды қоспалар

2. Мұнайды сусыздандыру және тұзсыздандыру.Эмульсия типтері.

3. Мұнай эмульсияларын бұзу тәсілдері

1.Жер қыртысымен қоысылған мұнай еріген газдармен бірге қоспалардан тұрады— топырақтың бөліктері, құм, тұз кристалдары және су. Мұнайдағы тазаланбаған қатты заттар мөлшері 1,5%дан аспайды,ал судың мөлшері белгісіз өзгере беруі мүмкін. Пайдалы қазбаның алыну жеріне байланысты мұнайдағы су мқлшері де өсе береді.Мұнай құбырларыннан мұнай қткізгенде су мөлшері бір пайыздан аспауы керек. Өңдеуге түсетін мұнай құрамында 0,3% дан су мөлшері аспауы керек.

Мұнайда кристалл түрінде кездесетін суда еріген тұздар өзін әртүрлі көрсетеді.Натрий хлориді гидролизденбейді.Кальций хлориді 10%дейінНС1түзілгенше гидролизденеді. Магний хлориді 90% дейін гидролизденеді, гидролиз бұл кезде ең төменгі температурада өтеді. Сондықтан тұздар мұнайлы құрылғылардың коррозиясының себебі болуы мүмкін. Магний хлоридінің гидролиз реакциясы:

Бұл реакция мұнай құрамындағы су арқасында өтуі мүмкін және магний хлоридіндегі кристаллизациялық судан да болуы мүмкін. Құрылғыларды өнімдердің гидролиз арқылы бөлуі жоғары температуралық айтмақта да(пештердің трубалары, буландырғыштар, ректификациялық колонналар)және төменгі температуралы құрылғыларда да өтуі мүмкін (конденсато­рлар және тоңазтқыштар).

Күкіртсутек су қатысында немесе жоғары температура әсерінен құрылғы металлымен күкіртті темір түзеді:

Fe+H₂S →FeS + H₂

Құрамында тұз қышқылы болатын болса ондағы сақтандырғыш пленка бұзылып темірлі күкіртте бұзылады:

FeS+2HCl → FeCl₂+H₂S

Темір хлориді сулы ерітіндіге айналып, босатылған күкірттісутек қайтадан темірмен реакцияласады.

Мұнайды қатты бөлшектерден судың негізгі бөліктерінен ысытылған немесе суық резервуарда ажыратады.Ал соңғы майсыздандыру мен тұзсыздандыруды арнайы құрылғыларда жүргізеді.

2.Су мен мұнай көбінесе ұиын ажыратылытын мұнайлы эмульсия түзеді.Құрамында нафтилинды қышқылдары мен күкіртті қосылыстары бар шайырлы мұнай эмульсия түзуге аса қабілеттілігімен ерекшеленеді. Мұнайдың эмульдануға икемделуі оны алу кезінде сумен әсерлесуінен де болады. Мұнайлы эмульсияның екі түрін ажыратып көрсетуге болады: судағы мұнай (С/М) немесс басқаша гидрофильды эмульсия деп те аталады және мұнайдағы су (М/С) басқаша гидрофобты эмульсяи деп те аталады. Бірінші жағдайда мұнай тамшылары сулы ортада дисперсті фаза түзеді, ал екіншісінде су тамшылары мұнайлы ортада дисперсті фаза түзеді.

Суда еритін (гидрофильді) эмульгаторларсудағы мұнай типті эмульсия түзуге себебші болады, ал ерімейтін мұнай өнімдері (гидрофобты) — мұнайдағы суды түзеді. Гидрофильды эмульгаторларға мынандай БАЗ жатады: сілтілі сабын, желатин, крахмал. Гидрофобты болып мұнай өнімдерінде жақсы еритін органикалық қышқылдарды, шайырдың сілтілік жер тұздары және батпақтын төмендисперсті бөліктері, құм, металл оксидтері және т.б. суға қарағанда мұнайда оңай еритін заттар жатады. Эмульсияға осы типті эмульгаторларды еңгізу оның қабатының ыдырауын туғызып қарама қарсы типті эмульсияның пайда болуына әсер етеді.

Мұнайдың тұрақтылығын, мықтылығын анықтайтын негізгі факторлар болып мұнайдың физико-химиялық қасиеттері, дисперстілік дәрежесі (бөлшектердің мөлшері), температура және эмульсияның түзілу уақыты табылады. Мұнайдың тығыздығы мен тұтқырлығы жоғары болған сайын эмульсия да берік болады. Дисперстену дәрежесі эмульсияның түзілу шарттарына байланысты, судағы мұнай жүйесіндетамшылау 0,2—100 мк аралығында болады.Тамшылардың саны 20 мкболғанда эмульсия аздисперсті болып саналады,ал 20—50 мк — аралығында орташадисперсті және 50 мкдан жоғары болса — дөрекідисперсті болады. Ең қиын бұзылатыназ­дисперсті эмульсиялар. Температура жоғары болған сайын мұнай эмульсиясының беріктігі кемиді.

3.Мұнайдың эмульсияларын бұзудың үш түрі кездеседі: механикалық, химиялық және электрлік.

Механикалық әдіске келесілер жатады: центрифугирлеу және фильтрлеу арқылы эмульсияны бұзу.

1.Тұнуды жаңағана түзілген беріктігі аз эмульсияларға қолданады, ол құрамындағы қосылыстардың әртүрлілігіне байланысты қабаттарға бөлініп тұрған қалыптасып келе жатқан эмульсияны жояды. Дисперсті фазаның бөліктері аз болған сайын,су мен мұнайдың тығыздықтарының әртүрліліктері болған сайын тұтқырлық көбейіп қатпарлану процессі ақырын жүреді.

Эмульсяны қыздыру оның бұзылуын жылдамдатады, өйткені ол кезде эмульгатордың қорғаушы қабатының мұнайда еруі өседі және ортаның тұтқырлығы азайып, тығыздық өседі.

Мұнайды майсыздандыру кезіндегі құрылғы мұнайдан судың тұндырушы — дегидратор–жылытқыш.Мұнай айдағыш құрылғыларда мұнайды судан бөлу үшін қосымша 120—160° Сқа дейін қыздырады және тұндыруды судың буланбауын қадағалап 8—15 am қысымды жүргізеді.Өту уақыты 2—3сағат.

2. Центрифугирлеу.Суды центрифугирлеуде механикалық қосымшалар мұнайдан центребежды күш астында бөлінедіоны келесі формуламен көрсетуге болады:

(1),

Мұндағы m – су тамшыларының массасы, г; R – айналу радиусы , см; n центрифугиялы ротордың айнауы минутпен есептегенде.

Центрлік күш пен су тамшыларыныңжылдамдығы айналу радиусына қарсы өзгереді және ротордың айналуының квадрат мәніне тең болады.

3. Фильтрлеу.Суды мұнайдан бөлу фильтрлеу көмегімен жүзеге асады ол әртүрлі сұйықтардың таңдалынып алынған затқа малынуына негізделген.

Фильтровальды колонналар көбінесе мұнайдың эмульсиясмен бұзылып қойған жерлерінде қолданылады, бірақ су тамшылары әлі төменге түспей жоғары қабатында ұсталынып тұратын болса ғана.Фильтрлеудің кемшілігі болып фильтрленетін жазықтықтың механикалық қоспалармен және керектігіне қарай өзгермелі бөліктерімен салыстырмалы тез бітелуі табылады.

Химиялық әдіс.Бұл жағдайда мұнай эмульсияларының бұзылуы беттік активті заттар БАЗ көмегімен жүреді, олар деэмульгаторлардай әсер береді.Мұнай эмульсияларының бұзылуыкелесі жағдайлардың нәтижесі болады: а) жұмыс істеп тұрғанадағы үлкен активті зат адсорбциясы одан азырақ адсорбциялық қабатты итеріп шығаруынан;б) қарама қарсы типті эмульсияның түзілуінен (фазалар инверсиясы) және в) жүйеге енгізілген деэмульгаторлармен химиялық реакциясы нәтижесінде адсорбциялық қабаттың еруі (бұзылуы). Деэмульгаторларды тұнушы резервуарлаға, трубоөткізгіштерге еңгізеді, ол ашытушы құрылғылармен мұнайлы скважиналарды байланыстырады.Химиялық деэмульгирлеу үшін мұнайды алдын ала қыздырады (1сурет).

1сурет. Мұнайды термохимиялық деэмульгирлеу құрылғысының сызбасы:1 — жылуалмастырғыш; 2 —булы жылытқыш; 3— тұндырғыш. Сызықтар: I — шикі мұнай; II— деэмульгатор; III— таза су; IV— ашыған мұнай; V — су буы; VI— тұрып қалған су.

Мұнайға әсер етуі бойынша эмульсия деэмульгаторлары электролиттер, бейэлектролиттер және коллоидттар болып бөлінеді. Электролиттер эмуль­сияның тұрақтылығын азайтады, эмульгатордың қабатының бұзылуына әкеледі, ол эмульсия құрамына кіретін ерімейтін тұзы бар тұнба түзеді.Бейэлектролиттер—эмульгатролардың қорғаушы қабатын ерітетін,мұнай тұтқырлығын азайтатын, сонысымен су бөлшектерінің тұнуын тұғызатын органикалық заттар. Оларға бензол, күкірттікөміртек, ацетон, спирттер, фенол, эфирлер, бензин және т.б жатады.

Деэмульгаторлар-коллоидтар тобына қалыптағы эмульсияны қарама қарсы типтегі эмульсияға айналдыра алатын БАЗ кіреді, ол эмульгатордың қабатын бұзып әлсіретеді. Ондай БАЗ заттарға келесі үш топ жатады: анионды-активті, катионоактивті және ионогенсіз.

АнионактивтіБАЗға карбонқышқылдары оның тұздары, сульфоқышқылдар, сульфоэфирлер, және алкилсульфонаттар т.б жатады.

ИоногенсізБАЗға этилен оксидінің октилфенолмен конденсацияға түсетінзаттар жатады, сонымен қатароксиэтилирленген синтетикалық майлы қышқылдар фракциясы С₂₀ (ОЖК), спирттер (ОЭС), блокполимерлер пропилен оксиді және этилен оксиді жатады.

Мұнайлы эмульсияларды электрлік бұзушы әдістер.

Электрлік майсыздандыру құрылғысының технологиялық сызбасы (ЭЛМҚ)2суретте көрсетілген.

2 сурет - ЭЛМҚ сызбасы: 1-булы жылытқыш; 2 - араластырғыш; 3 - электродегидраторы. I— шикі мұнай; II— сулы бу; III— деэмульгатор; IV— майсызданған тұзсызданған мұнай; V — тұрып қалған су.

Эмульгирленген мұнай жылытылған соң таза сумен араласады.Осы қоспаға деэмульгатор қосады, сосынол параллель жұмыс істеп тұрған электродегидраторға түседі. Осы жерде мұнайлы эмульсия бұзылып, су астындағы канализацияға түседі, ал мұнай тұндарғышта қалып қояды.Майсызданған тұзсызданған мұнай мұнайсақтағышұа айдалып сосын ғана мұнайпроводқа түседі.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: мұнайдағы зиянды қоспалар, мұнайды тұзсыздандыру және сусыздандыру әдістері мен тәсілдері. Мұнай эмульсияларының түрлері. Мұнай эмульсияларын бұзу әдістері: механикалық (тұндыру, центрифугалау, фильтрлеу), химиялық, электрлік.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Мұнайда қандай улы заттар болады?

2. Мұнай эмульсиялары қалай түзіледі? Мұнай эмульсияларының түрлерін атаңыз.

3. Мұнай эмульсияларын бұзу үшін қандай тәсілдер қолданылады?

Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 174-180.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 127-144 б.

Дәрістер 3-5 –Мұнайды біріншілік өңдеу

Дәріс жоспары:

1. Мұнайды өңдеу әдістері. Біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау.

2. Буландырғыш агент қатысында айдау. Вакуумды айдау.

3. Азеотропты немесе экстрактивті ректификация.

1. Мұнайды айдаудың бірінші және екінші тектілігі ажыратылады.Біріншілк процесстерге мұнайды фракциядан айыру жатады, ол кезде оның ассортимент бойынша потенциальды мүмкіндіктері қолданылады, алынатын шикізат мен жартылай шикізаттың саны мен сапасы ажыратылады бұл— мұнайды айдау.

Айдау біртекті, көптекті және біртіндеп булау арқылы айдау болып бөлінеді.

Біртекті булаумен айдау кезінде мұнайды белгілі температураға дейін қыздырып оны фракциядан бөліп алады, ол булы фазаға өтеді. Мұнайды алдын ала температурасы орнатылған имек түтікте(змеевике) қыздырады.Температураның жоғарлауына байланысты буда көбейе береді,ол сұйық фазамен тепе теңдікте болады және осы кезде берілген температурада бусұйықтықты қоспа жылытқыштан кетіп адиабатты буландырғышқа түседі, ол өз кезегінде цилиндр онда булы фаза сұйықтан ажырайды. Булы және сұйық фазаларды температура бұл кезде бірдей. Мұнайды фракцияларға айдау кезінде тура бөлу бірінші текті айдауда ең нашар (1сурет).

1 сурет - Біртекті булы айдаудағы ЖТҚ қисығы: 1 –бастапқы фракция, 2,4,6 – булы фазаның жеңіл фракциялары; 3, 5, 7 – сұйық фазаның ауыр фракциялары

1суретте тарқатылған қисықтардың суреті (ЖТҚ - жеке температуралық қисықтар) 40 — 285°С фракциясында бейнеленген.Суретте дайын болған өнімдердің температуралары бір бірінен аз ажырайтыны көрсетілген.

Көптекті булы мұнайды айдаумұнайды этапты қыздыру арқылы жүзеге асады және әрбір этапта мұнай фракция бойынша алынып отырады. Әрбір этапта температура жоғарылай береді.

Егер мұнайды біртекті булауда пайда болған бу сұйық фазадан бөлініп отырса, ол ондай буланудың саны көбейе берсе онда ондай айдаубіртекті булану арқылы айдау деп аталады.

Егер фракицяларды тура әрі нақтылы бөлу керек болмаса, онда біртекті булы айдау тиімдірек.Сонымен қатар мұнайдың максимальды қыздыру температурасы 350 — 370°С, ал одан көп болып кетсе көптеген өнімдер көптекті мен ақырын өтетін айдауға қарағанда булы фазаға өтіп кетеді. 350 — 370°С тан жоғарыда қайнайтын заттар үшін мұнайдан фракцияны бөліп алға вакуум немес су буын пайдаланады.

2. Ректификациялық колоннаға буландырғыш агентті мұнайды айдаудан қалған жоғарықайнаушы компоненттердің концентрациясын жоғарылату үшін еңгізеді. Буландырғыш агент ретінде бензиннің, лигориннің, керосиннің булары және көп жағыдайда су буы қолданылады.

Су буының қатысында ректификациялық колоннада көмірсутектердің парциальды қысымы азайады, сонымен бірге әлбетте қайнау температурасы да төмендейді. Нәтижесінде төменқайнаушы көмірсутектер біртекті буланудан кейінгі сұйық фазада қалған көмірсутектер булы жағдайға өтеді сосын сулы бумен колоннаның жоғары жағына көтеріледі. Су буы бүкіл ректификациондық колоннадан өтіп жоғарға өніммен кетедіондағы температураны 10 — 20°Сқа азайтып кетеді. Тәжірибелерде қызып кеткен бу қолданылады оны колоннаға температурамен еңгізеді берілетін температурамен бірдей немесе одан біраз жоғарырақ болады (әдетте қанықпаған бу температурасы 350 — 450°С ,2 — 3ат қысымда болады).

 Су буының әсері келесілермен көрсетіледі:

Қайнап жатқан сұйық қатты араласып азқайнайтын көмірсутектердің булануна әсер етеді;

Көмірсутектердің булануында су буының ішінде көптеген көпіршіктер түзеді сондықтан ол буланудың үлкен аймағын түзеді;

Су буының таралуы буланатын қоспалардан, оның табиғатына және колоннаның төменгі шарттарына тәуелді.Ректификация жақсы болу үшін төмендегі колоннадағы сұйық фаза жидкой мөлшермен 25% аймағы булы аймаққа айналуы керек.

Буландырушы агент ретінде инертті газ қолданылса онда жылуға көп тиімділік болады, ол жылу қызып кеткен газ үшін қолданылады, сонымен қатар конденсацияға кететін суда аз қолданылады. Күкіртті шикізатты айдау кезінде көбінесе рациональды инертті газ қолданылады, өйткені күкіртті қосылыстар ылғал қатысында құрылғыда коррозия туғызады. Буландырушы агент ретінде мұнайдың жеңіл фракцияларын қолданған тиімді — лигроинды-керосинді-газды фракция, өйткені күкіртті шикізатты ашық су буында оны бөліп алады, вакуум және вакуумтүзуші құрылғы инертті газбен жұмыстың қиындықтарынан құтқарады.

Буланатын агенттің қайнау температурасы төмен болған сайын оған қатысты айдау температурасы азаяды.Бірақ буландырушы агент жеңіл болған сайын оны айдау кезінде соншалықты жоғалтады. Сондықтан буандырушы агент ретінделигроинды-керосинді-газды фракцияны қолдануға кеңес береді.

Вакуумда мұнайды айдау. Мұнайды айдаудың нәтижесінде атмосфеарлыққысымда350 — 370°С температурада мазут қалады оны айдау үшін арнай шарттар қарастырылуы керек ол шарттар крекинг және максимальды дистлятор мөлшерінен аспауы керек. Фракциялан мазутты бөліп алудыңең танымалы әдісі вакуум астында айдау. Вакуум көмірсутектің қайнау температурасын азайтады сонысымен 410 — 420°Ста дистиллятты алады,ал онда қайнау температурасы 500°С ( атмосфералық қысымға өлшенген).

3. Көмірсутектердің тазалығының жоғары болуы үшін айдаудың арнайы түрлері қолданылады: азеотропты немесе экстрактивті ректификация. Бұлар бөлініп алынатын көмірсутектердің ұшқыштығын және осы жүйедегі артық заттардың болмауын қарастыруға негізделген.

Ұшқыштық (u₁) булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесімен анықталуы мүмкін:

u₁=y₁/х₁

мұндағы y₁және  х₁ — булы және сұйық фазаларда көмірсутектердің мольдік үлесі

Көмірсутектерді бөлудің жеңілдігі оның ұшқыштығына салыстырмалы тәуелді. Екі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы (α) олардың ұшқыштық арақатынастарымен анықталады (u₁ және u₂), яғни

α= u₁/u₂= y₁х₂/y₂х₁.

Рауль мен Дальтон заңдарына сәйкес

y₁=P₁x₁/p     және     y₂=P₂x₂/p,

мұндағы P₁және P₂ — көмірсутектердің қаныққан буларының қысымдары, x₁және x₂ — сұйық фазадағы көмірсутектердің мольдік үлестері, p — жүйенің жалпы қысымы. Осыдан

α=P₁x₁/px₁ : P₂x₂/px₂= P₁/P₂.

Яғни идеалды ерітіндідегі көмірсутектің салыстырмалы ұшқыштығы ертітіннің қайнау температурасы кезіндегі таза заттардың қаныққан буының қатынасымен тең келеді, ол бірге жақын болған сайын ол көмірсутектерді айдау арқылы бөлу де қиындай береді.

Бөлінетін көмірсутектердің ұшқыштығын арттыру үшін еңгізілетін үшінші компонент алдынғы көмірсутектерге қарағанда ұшқыш болады, оны ректификациондық колоннаның жоғары жағынан еңгізіп еріткіш деп атап, төменгі жағынан тұнбамен бірге шығарады. Мұндай ректификация экстрактивті деп аталады. Ерітіндіге қойылатын шарттар: 1)қайнау температурасы жоғары болу керек, себебі бір фазамен алынған ерітінді компонентін айдау кезінде еркін ажырата алу үшін; 2) бөлінетін компоненттерді жақсы еріту керек, өйткені болар тарелкада екі сұйық фаза түзбеуі керек.Экстрактивті ректификацияда еріткіш ретінде фенол, крезолдар, фурфурол, анилин және алкилфталаттар қолданылады.

Бастапқы затқа қарағанда қосылған зат ұшқышырақ болса, онда оны ректификациондық колоннаға шикізатпен бірге еңгізіп жоғарыдағы өнімнің буымен бірге шығарады. Мұндай ректификацияны азеотропты деп атайды. Бұл жағдайда азеотропты қоспаны еңгізілген заттардың бірі шикізаттың бірімен түзеді.Оларды алып кетуші деп атайды.

Оларға қойылатын талаптар: 1) Ол айдалынынатын бір немес бірнеше компоненттердің бірімен ылғи ұайнап тұратын қоспа түзуі керек. Азеотропты ректификацияда алып кетуші ретінде мелит және этил спирттері, метилэтилкетон (МЭК) қолданылады; 2) Айланынатын заттың температурасына жақын қайнау температурасын ие болуы керек. Бұл қоспа компоненттері мен азеотроп температурасы арасындағы айырмашылықты айқын көрсетеді; 3) Азеотропты қоспадан еркін ажыратылып көрініп тұруы керек.

Көбінесе бөлу толықтай болады, оны тек температурадан ажыратып алуға болады.Ол жүйенің идельды екенінен алыс екенін көрсетеді.

Алыстатуды бағалау үшін тұзетуші коэффицент еңгізеді, ал ол фактикалық активтілік коэффиценті болып табылады, яғни

p₁=j₁P₁x₁.

Активтілік коэффициентіj қоспаның басқа компоненттерінің және олардың концентрацияларының физико химиялық функциясының құрамы болып табылады. Әрбір компоненттің активтіліккоэффициентіконцентрациясының өсуіне қарай 0 ден 100%ға дейін өседі, бірақ әрбір қоспа компоненті үшін дәреже әртүрлі болады.Сөйтіп нақты қоспалар үшін салыстырмалы ұшқыштық будың қаныққан қысымы мен активтілік коэффицентіне тең:

a=j₁P₁/j₂P₂.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:мұнайды өңдеу әдістері, мұнайды өңдеу әдістерінің классификациясы, бір ретті буландыру, көп ретті буландыру және біртіндеп буландыру, буландыру агент қатысында айдау, вакууді айдау, азеотропті немесе экстрактивті ректификация

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Мұнайды және мұнай өнімдерін өндеу әдістері қандай?

2. Мұнайды біріншілік өндеудің физикалық-химиялық негізі қандай?

3. Неліктен мазутты вакуумда айдайды?

4. Азеотропты ректификация дегеніміз не? Қандай жағдайда оны қолданылады?

Қолдануға ұсынылған әдебиеттер:

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 194-216.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 144-166 б.

Дәріс 6– Мұнай және газды біріншілік өңдеу процестерінің аппаратуралық рәсімдеуі

Дәріс жоспары:

1. Ректификациялық колонналар.Құрылымдар.

2.Ректификациялық колонналаржіктелуі.

3.Ректификациялық колонналардыңматериалдықжәне жылулық баланстары.Колоннаныңтемпературалықрежимі.

4. АВТ қондырғыларының күрделі колонналары.

1.Қарапайым және күрде қоспалардыңректификациясы үздікті және үздіксіз жұмыс істейтін колонналарды жүзеге асырылады.

Үздікті жұмыс істейтін колонналар аз өнімділікті өндірісте қолданылады керектігіне қарай жоғары айқындылықты бөлу мен үлкен санды фракцияны жүзеге асыруда да қолданылады. Ондай құрылғының классикалықсызбасы 1-суретте көрсетілген.

1сурет - Үздікті ректификация құрылғысының сызбасы: 1 – куб, 2 – ректификациондық колонна, 3 – конденсатор-тоңазтқыш, 4 – аккумулятор, 5 – тоңазтқыш, 6 – сорғыш. Сызықтар: I – шикізат, II-булар, III – жоғарыдағы шикізат буы, IV – жоғарығы шикізат, V-суландырғыш VI-кубдық қалдық, VII-су, VIII-су буы	2 сурет - Екі компонентті үздіксіз ректификациондық құрылғы сызбасы: 1- жылытқыш, 2-ректификациондық колонна, 3-жылуалмастырғыш, 4-конденсатор-тоңазтқыш, 5-қайнатқыш.Сызықтар: I – шикізат, II-изопентан, III-н-пентан

Шикізат айдағыш куб 1ге жоғарыдан түседі оның диаметрі 2/3, ол жерде бумен жылыту жүреді.Ректификациондық құрылғының бастапқы жұмысы кезінде қоспа компонентінің ұшқыщ заттарын жинап алады, мысалға бензолды головка, сосын айдау температурамын жоғарылатып қайнау температурасы жоғарырақ компоненттерді (бензол, толуол т.б) айдауға кіріседі. Қайнау температурасы одан да жоғары компонент қоспалары кубта кубтық қалдық құрып қалады.Ректификация процессінің аяқталуымен ол ұалдықты суытып сорып алады.Процесстің үздіктілігі жылудың шамадан тыс жұмсалуы мен қондырғының өндіргіштігінің аздығымен түсіндіріледі.

Үздіксіз жұмыс жасайтын құрылғы жаңа айтылған кемшіліктердің бәрінен ажыратылған. Құрылғының принципиальды сызбасы 2суретте көрсетілген. Шикізат жылуалмастырғыш 1 арқылы жылытқышқа 2 түседіодан соң ректификациондық колоннаның 3 әртүрлі деңгейіне өтеді. Төменгі фракциялар жытылқыш 4 те қызып қайтаданректификационды колоннаға лақтырылады. Осы кезде ең ауыр бөлігі қыздырғышқа колоннаның төменгі жағымен түсіп сұйық қалдықпен бірге ары қарай ауыр фракцияның өңделуіне жібіріледі. Ал жеңілфракция конденсатор-тоңазытқышқа 5 түсіп, одан ары аккумуляторға 6 түсіп бөліктерімен суландырушы колоннаға артқа қарай түсіп, қалған бөліктері жеңіл фракцияның өңделуіне жіберіледі.

Ректификациондық колонналар алынатын заттың мөлшеріне қарай қарапайым және күрделі деп бөлінеді.Алғашқысында ректификация кезінде екі өнім алады.Екіншілері үш немесе одан да көп өнім алуға арналған. Олар өз кезегінде бірнеше қарапайым колонналар жиынтығын құрайды, әрбіреуі оған түсетін қоспаға екіден кем болмайды.

Әрбір қарапайым колоннада итергіш және концентрациялық секциялар болады. Итергіш немесе қарсы тұрушы секция шикізат енгізілетін бөліктен төменірек орналасады. Бөлуге арналған шикізат түсетін тарелка, тамақтандырушы тарелка деп аталады.Итергіш секцияның негізгі шикізаты болып сұйық қалдық табылады. Концентрациондық немесе қатаңдатқыш секция тамақтандырушы секцияның астында орналасқан. Осы секцияның негізгі шикізаты ректификат булары болып табылады.Ректификациондық колонналардың дұрыс қалыпты жұмысы үшін конденсациондық секция колоннасынан су келу керек, жылуыды еңгізу арқылы және ыстық су буы арқылы итергіш секцияға түседі.

2.Ректификациондық колонналар тарелкалы, роторлы, насадкалы және т.б. болып бөлінеді.Қысымға тәуелділігіне қарай ректификациондық колонналар қысымы жоғары колонналар атмосфералық және вакуумды болып бөлінеді.Біріншілері мұнай мен бензиннің стабилизациясында, крекинг құрылғыларында газофракционирлеуде, гидрогенизация процесстерінде қолданылады. Атмосфералықжәне вакуумды ректификациондық колонналармұнай, мұнайқалдықтары мен дистилляторларды айдауда қолданылады.

Насадкалы колоннада бу мен сұйықты бірдей мөлшерді таратып орналастыру үшін— 1 (3сурет.) насадка ретінде — 2 әртүрлі материалдарданшарлар, призмалар, пирамидалар, цилиндрларқолданылады.

3 сур. Насадкалы колонна сызбасы: 1- насадка қабаты, 2-бөлуші тарелка, 3-бөлуші сұйық, 4-жолкөрсетуші конус.

Насадканы арнайы тарелкаға шашыраптып орналастырады— 4 онда флегмамен будың өтуіне арналған ойық болады — 3. Насадқаны қолданумақсаты флегмамен соғысу аймағы үлкен болғандықтан оған будың араласып кетпеуі үшін.Осыған байланысты насадқа бірнеше қабаттарға бөлінеді, ал насадкалар орналастырылатын тарелкалар келіп жатқан ағынды бөліп тұрушы арнайы конструкциялы болады. Насадкалы колоннаны қолдану тиімділігі өте жоғары.Кемшіліктері: 1) насадканы ылғи насадканы жауып жұмыс істеуін нашарлататын қалатын шайырлы бөлшектерден тазалап отыру үшін колоннадан алып шығып отырады.2)бу қысымы мен флегмаға тусушінің санын арнайы мөлшерде қадағалап отыру.

4 сур. - Қалпақты құрылғы тарелкалары: 1-пластина, 2- стакан, 3-қалпақ , 4 бу патрубогы , 5-қалпақ кесінділері ,6-сақиналы аймақ , 7 бөгет 8- колоннаның қабырғасы.

Тарелкалық колонналарда 1 (4сурет ) флегма мен будың әсерлесу аймағын үлкейту үшін арнайы конструкиялы насадкалы тарелка қолданылады. Тарелка өз кезегінде формасын өзгерткен пластинаға ұқсайды 4 және жауып тұрушы қалпақ 3 сілтімен бірге 5 (кесінділері).патрублар, сақиналы аймақ арқылы 6 және тесіктер арқылы тарелкаға сұйық қабаты арқылы өткізіледі.Сұйық қабатының тұрақтылығын жерасты аралықпен тұрақты етеді(перегорордок) 7. Артық салмақты ағып кететін станканмен т-мен жатқан тарелкаға салады. Тарелкалы колоннаның жұмыс істеу негізі флегма мен газдың бірге байытылуымен тығыз бацланысты, газ қысым астында жүреді соның өтуі арқасында жоғарыдан төменгі қабатқа әрбір тарелкаға флегма өтеді. Соның арқасында бу флегмадан кішкентай көпіршік болып бумен сұйықтың араласу аймағына өтеді.

Тарелкалардың конструкциясыәрқилы. Сеткалы, решеткалы, каскадты, клапанды, инжекционды және комбинирленген тарелкалар қолданылады.

Өндірісте ректификациондық колоннаның күрделі құрылғылары қолданылады, ол әртүлі колонналар мен әрқилы типтерді біріктіреді.

Колонналардың қосылу мүмкіндігі бар:

Соңғысы алдыңғы колоннадағы ауыр шикізатты алып отырады ол өз кезегінде оның алдындағы колонна ұшін флегма қызметін атқарады. Ілініп тұрған колонна көмекші, оған әр колоннадан алынған дистилятор түсіп ұосымша тазалауға түсіреді.

Көмекші колонналардың қалдықтары артқа қарай негізгі колоннаға лақтырылады.Бір біріне көмектесуші колонналардың қосылуы мүмкін, ол уақыт колоннаның бірінде негізгі шикізат шықса( төменгі орналасқан цикл бойынша) ал екіншісі флегма қызметін атқарады (цикл бойынша жоғары да орналасқан).Көмекші колонналар әртүрлі концтрукцияға ие бола алады, әртүрлі тарелка типтері де болады, технологиялық шарттары (қысым, температура) т.бәртүрлі болады.

3. Қарапайым колонна үшін материалдық баланс режимі келесідей болады:

Мұндағы L және α – аз қайнайтын компонентті шикізат үшін концентрация мен шикізат мөлшері (АЕК); D және x_D – АЕК колоннаның жоғары жағынан келетін ректификат концентрациясы; Rжәне x_R – колоннаның төменгі жағынан келетін қалдық мөлшері мен оның концентрациясы;

Ректификационды колоннаны қорғашан ортадан алыстады, сондықтан ортаға жылудың шығып кетуі аз осы арқылы жылулық балансты азайтуға болады. Барлық ректификациондық колонна үшін жылулық баланс теңдеуі бірдей, келесідей өрнектеледі:

Мұндағы L-колоннаға түсетун шикізат мөлшері, кг; е- ібулы фазада температура кезіндегі шикізат бөлігі t₀; q^п_t0 – температураны колоннаға еңгізу кезіндегі булар энтальпиясы t₀, ккал/кг; (1-е) – сұйық фаза бөлігі;q^ж_t0 – температуре кезіндегі сұйық энтальпиясы t₀, ккал/кг; Q_R –қыздырғыш арқасындағы еңгізілетін жылу мөлшері ккал; Dq^п_tD –температура кезіндегі ректификатқа бумен енген жылу мөлшері t_D, ккал; Rq^ж_iR –белгілі температура кезіндегі еңгізілген сұйықтың жылу мөлшері t_R, ккал; Q_D – сумен тазаланып алынған жулы мөлшері, ккал.

Бұл теңдеу бойынша Q_Dтабуға немесе керісінше Q_Rтабуға болады.Егер колонна қыздырғышсыз жүмыс істесе,онда Q_R=0.

Температуралық режим процесстің негізгі параметрі болып табылады, ол заттың ректификациясымен реттеліп отырады. Ең маңызды температуралық нүкте болып еғгізілетін шикізат пен ректификация өнімінің температуарсы табылады. Ректификациондық колоннаның температуралық режимін біртекті булану кезіндегі қисықтар көмегімен анықтауға болады.

Айдалатын мұнай жеңіл болған сайын, қисық тұзу емес, ал буландырғыштағы қысым аз болған сайын мұнайдың шығатын жеріндегі температура аз болады. Мұнайды атмосфералық қсым кезінде айдаукезінде шикізат температурасы (ректификациондық колоннаға шикізат енер кезде) 320-360 ⁰С болады. Жанындағы нүктелердің температурасы нольдікке келеді ол парциальды қысымға тең. Алынатын заттың фракциондық құрамы және енгізілетін су буы жанындағы нүктедегі температуралары мынағын тең: лигроинды дистиллятта 135-165 ⁰С, керосиндіде 165-225 ⁰С, дизельдіде 210-265 ⁰С, веретендіде 245-270 ⁰С, машиналыда 270-290 ⁰С, жеңіл цилиндрде 290-320 ⁰С, ауыр цилиндрде 320-360 ⁰С. Мұнайлы будың температурасын100%-дық қисық бойынша анықтайды сонымен қатар қоспының парциальды қысымы су буымен қосқандағына да пайызбен анықтайды.Колоннадағы қалдық температурасы су буымен жұмыс істесе ондағы температура 20-40 ⁰С

4. Мұнай мен оныңқалдықтарын фракциондау кезінде дистилляттың үлкен мәнін алады.Мұнай бөлулер үшін азколонналы жүйе қолданылады.АВТ ның күрделі колонналары келесі түрлерге бөлінеді: вакуум колонналар, бу айдаушы колонналар. Бу айдаушы колонналарда жеңіл фракцияларды су буымен айдау жүреді.Конструктивті айдаушы колонналар ректификациондық колонналардың ішінде орналастырылуы мүмкін немесе арнайы жеке колонкаларда болуы мүмкін.Ішкі айдағыш колонналар өзіне орта есеппен 2-3 қақпалы тарелка, бір саңырау мойындықты болуы мүмкін. Осы мойындықпен мұнай булары төменгі секциялан жоғарысына арапылады. Төзімді айдаушы колонналар бірсекциялы немесе көп секциялы болады. Жандық итеру айдауға сәйкес үстіңгі тарелка арқылы ағып өтеді. Қажетті шартына қарай төзімді колнналар4 пен 8 аралығында тарелкаға ие бола алады.

5сурет - Вакуумды колонна сызбасы: 1-корпус, 2-ректификиционды тарелкалар, 3-қарсы тұрушы, 4-конденсатор, 5-отстойник, 6-тоңазытқыш

Вакуумды колонналар өте жоғары температурада терең вакуумда қайнау температурасы жоғары көмірсутектер ректификациясында қолданылады(5сурет). Тарелка саны айдау кезіндегі тура бөлу санының туралығына тәуелді.Шикізат ретінде майлы дистиляттарды бөлуде олардың саны 8-14, ал май өндірісі үшін – 38-42. Шикізат еңгізбес бұрын колоннаға қарсы тұрушы тарелкалар орналастырылады. Тарелка флегмамен суланады. Ол көбіктенуге қарсы қолданылады, сосын шикізатпен бірге пештен силикон ретінде шығарылады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:ректификалық колоналардың құрылысы. Ректификациялық колонналардың классификациясы. Ректификациялық колоналардың материлдық және жылулық баланстары, колонналардың температуралық режимдері, АВТ колоналардың күрделі қондырғылары

Өзін-өзі бақылауға аранлаған сұрақтар:

1. Ректификациялық колонналардың жіктелуі.

2. Ректификациялық колонналардың материалдық және жылулық баланстары қалай есептелінеді?

3. Ректификацияның айдаумен салыстырғанда артықшылықтары қандай?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. С. 208-216.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 155-163 б.

Дәріс 7–Жылуалмастырғышқұрылғылары

Дәріс жоспары:

1.Жылуалмастырғыш құрылғылардың жіктелуі мен құрылысы

2. Жылуалмастырғыш құрылғының есептелуі.

3. Түтікше пештер:классификациясы, температуралық режимі

4. Жылулық баланс. Негізгі жылулық көрсеткіштер

1.Жұмыс істеу принципіне қарай жылуалмастырғыш құрылғылары беттік және араластырғыш құрылғылар болып бөлінеді. Беттік жылуалмастырғыш құрылғылардың орталары қатты қабырғалармен бөлінген. Араластырғышты жылуалмастырғыш құрылғыларда жылуберілу араларында шелсіз, жылуалмасушы орталар арасындағы байланыс арқылы жүзеге асады.Беттік жылуалмастырғыштардың конструктивті оформлениесі мынадай түрлерге бөлінеді: жылан тәрізді «құбыр құбырда» және қозғалыссыз трубкалы торлы терілітрубкалы, U тәрізді басы айланбалы трубкалы. Монтаж тәсілі бойынша тік, көлденең және иілімду құрылғылар болып бөлінеді.

«Құбырда құбыр» жылуалмастырғыш бірі бірінде орналасқан концентрациялық екі құбыр, онда жылуберілу коэффиценті жоғары және жылуалмасушылар арасындағы қозғалыс жылдамдығын жеңіл түрде жоғары өте алады. Оларды жоғары тұтқырлықты, тезқататын гудрондар мен қалдық крекинкті заттардың жылу регенерациясы үшін қолданады.Ыстық жылутасымалдағыштарды құбырдың ішінде шайқайды.

Теріліқұбырлы жылуалмастырғыш қозғалмайтын трубкалы торлы болады, оларды трубалы пучокпен қосқандағы құрылғы мен корпусының температуралар айырмасы 50⁰С.Оларды беттік жылуалмасуда11-350 м²де 2-25 ат. қысым астында жұмысқа дайындайды. Труабкалы пучоктар болат трубалардан дайындалады, диаметі 25 немесе 38 мм иал ұзындығы 3-6 м болады. Кемшіліктері: трубоаралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, труба мен корпус арасындағы температураның әртүрлілігін ескеретін компенсациялы құрылғының жоқтығы.

U тәрізді жылуалмастырғыш жоғары қысымды процесстерде қолданылады.Трубкалы пучок қозғалмайтын трубалы тордан,U- тәрізді трубадан тұрады. U- тәрізді трубадан тұратын пучок корпус пен пучок арасындағы көріністі сырттан қарағанда минимальды азайтуға көмектеседі.Нәтижесінде жылутасымалдағыштығ қозғалыс жылдамдығы өседі, трубоаралық аймақтың жылубері коэффиценті өседі. Кемшіліктері: трубалар аралық механикалық тазалаудың мүмкін еместігі, көп жүретін жылуалмастырғыш трубалар арасындағы сұйықтың таралуының икемділігінің аздығы.

Басы қозғалмалы жылуалмастырғыштардың ерекшеліктері жүзу мен орынауыстыру мүмкіндігінің кеңдігі. Пучка мен корпус арасындағы температуралар компенсациясын қалыптастырады. Құрылғының конструкциясы трубкалы пучокты алып шығып олардың яғни трубалар арасындағы аймақты тазалауға мүмкіндік береді. Әржерде орналастырылған коробка перегордка құрылғыда екі немес үш немесе одан да көп жулыалмастырғышты трубкамен қозғалуына мүмкіндік береді. Қиындылары бар перегородкалар қиылыстарда спирал бойымен жұмыс істеу ортасы мен трубааралық жылу алмасу коэффицентін өсіреді.

2. Жылулық балансты есептеудің бірінші этапы болып келесі теғдеу табылады:

Мұндағы Q – жылу алмасудың бетінен берілген жылу мөлшері, ккал/ч, G₁және G₂ – жылытатын және ысытатын жылутасымалдағыштардың мөлшері һ, кг/ч, және - ысытатын ағынныңастапқы және соңғы температуралары , ккал/кг, – қыздыратын ағын энтальпиясының құрылғыдан бастапқы және соңғы температуралары , ккал/кг, η – жылуды қолдану коэффициенті (0,95-0,97).

Жылуалмастырғыш беттігі F мына формуламен анықталады:

Мұндағы К – жылуберу коэффициенті, ккал/(м^2.ч^.град); τ_ср –температуралардың орташа жылдамдығы , ⁰С.

Жылу беру коэффициенті келесі формулеамен анықталады:

Мұндағы δ_ст – трубалар қабырғасының қалыңдығы, м; λ_ст – металл трубаларының жылуөткізгіштігі, ккал/(м^.ч^.град); α₁ и α₂ – қабырғанының екі жағының да жылу беру коэффициенттері , ккал/(м^2.ч^.град).

Жылуберу коэффициенті жылутасымалдағыш денелердің физикалық құрамы, ағынның жылдамдығы мен бағыты, материалдар, ұзындығы, диаметрі және беттіктрубалар жағдайы. Жылуберу коэффициенті көп болған сайын, жылутасымалдағыш ағынының жылдамдығы соғұрлы көп, тұтқырлығы азая береді.

Мұнай мен су буы қоспаларының конденсация кезіндегі жылу беру коэффицентін араластыру ережелерімен анықтайды:

Мұндағы α_ипжәне α_вп – су буы мен мұнай арасындағы жылуберу коэффициенті, ккал/(м^2.ч^.град), Q_нп жәнеQ_вп – су буы мен мұнай конденсациясы кезіндегі жылу мөлшері, ккал/ч.

Тура немесе қарама қарсы ағындардың орташа әртүрлілігін келесі формуламен анықтайды:

мұндағы Δt_нжәне Δt_к – жылутасымалдағыштар арасындағы үлкен және кішкентай температуралар айырмашылығы. Аралас немесе басқаша жылуалмасу кезіндегі температуралардың әртүрлілігіндегі токты келесі формуламен анықтайды:

Мұндағы τ_{ср.прот} – қарама қарсы тоққа және оған қарсысына да арналған температуралар әртүрлілігінің орташа жылдамдығы, ε –түзету коэффициенті.

3. Мұнайөнімдерін өнрдіру өндірісіндегі трубкалы пештер мұнайлы шикізаттан моторлы бензин және басқа өнімдер (керосин, газойль, солярлы май) өндіруде, сонымен қатар химиялық өнімдер(этилена, пропана, бутана) өндірісі үшін де қызмет етеді. Технологиялық ортада трубкалы пештер арқылы (шикізат) трубадан өтеді, олар келесі қасиеттермен сипатталады:шикізат бойынша өнімділігі; кдж/ч пен берілетін пайдалы шикізат салмағымен,(ккал/ч); беттік жылулықкернеу жылуымен, яғни1м²беттік шикізат трубасы арқылы берілетін жылу мөлшерімен анықталады:в кВт/м²(ккал/м²ч);

Жылу берілу әдісіне қарай оттық камера мөлшері мен конфигурациясына, жанушы құрылғылардың орналасуына қарай, технологиялық ағынмен трубалар типіне қарайкелесі типтерге бөлінеді: 1. тік–жанатын құрылғының цилиндрлік әртүрлі орналасуына байланысты радиантты немесе радиантты– конвекционды типтер болады; 2. Коробка формалы жанғыштардың астыда орналасуы немесе экрнадардың тік немесе көлденең орналасқан түтінді камералы; 3. Жоғарыдан түтіндік камералы жіне орталықты көлденең экранды жіңішке камера;жыланды және соған байланысты жанғыштардың орналасуы секциондық немесе цилиндрлік пештері; 4. Коробка тәрізді көп камералы пештер;

Пеште жағармайдың жану тәсіліне қарай олар бос көлденең факелды, суасты ауада жоғары факелды, жайылған факел, жалынсыз ауада қабырғаға жанғыш панель қолдану арқылы жану болып бөлінеді.

Үлкен көлемде өнім жағатын жағу пештері жылукернеуімен оның көлемімен және түтінді газдардың кетуші температуралармен сипатталады.

Жағармайдың түріне қарай жа,атын пешке ауаның берілуіне әртүрлі типтң жанғыш құрылғылар қолданады: газды немесе комбинирленген–жануға немесе инжекционды атмосфералық қысым астында газдысұйықты беру принципімен жұмыс жасаушы құрылғылар.

Түтіндік газдарды жылу утилизациясы арқылы жұмыс жасайтын суды жылытуға жылан тәрізді құрылғы, мұнайөнімдері немесе оны қыздыруға арналған бу радинатты немесе конвективті камера арасында орналасқан немесе негізгі технологиялық ағындағы және буды шығаруға немесе ауаны жылытуға арналған жанғышқа берілетін жағармайды үнемдеуге арналған котел утилизаторлар болады.

МӨЗ ауажылытқыштарға келесі типтілер қолданылады:регенеративті айналдырғыш, рекуперативті жайпақ немесе ребристті трубкалы жанып жатқан ауаны берілуі.

Температураның маңызды нүктелері болып келесілер жатады: кіре берісте немесе шығардағы жылан тәрізді пештердегң шикізат температура,борлы пештерден газ түтінің шығу кезіндегі температуралар.

Мұнайдың пешке енуі кезіндегі температурасы жылу регенерациясының дәрежесіне тәуелді және ол құрылғыда 170-220 ⁰Сты құрайды. Пешке түсетін мұнай температурасы жоғары болған сайынодан шығатын газ түтінінің температурасы соғұрлым аз болады. Ол жағармайдың жануына түсетін ауаны жылытуға арналған газ түтінінмен алды алынуы мүмкін.

Пештен шикізаттың шығуы кезіндегі температура фракционды шикізат құрамы мен пештен шығардағы қысымға тәуелді болады. Бұл температураның тұрақтылығы термолегулятормен қалыптастырылады. Булыжылытқыш температурасы. Буменқыздырғыш түтінді газдың температурасы 450-550 ⁰С болатын жерге орналасытырылады. Бумен жылыту температурасы 350-400 ⁰Сты құрайды.

Конвекционды камераға түсетін, түтінді трубаға бағытталған газ температуралары пешке түсетін шикізат үшін 100-150 ⁰Сдан аспауы керек.

4. Трубкалы пештегі жылулық балансы былайша өрнектеледі:

Жылулық балансты есептеу 1 кг жағармайға жүргізіледі.

Жылудың кету теңдеуі:

,

Мұндағы q_пол., q_ух., q_пот. – пешпен пайдалы қабылданатын, газ түтінімен жоғалтылатын, қоршаған ортадаға кететін шикізат, кДж/кг.

Жылудың келу теңдеуі:

,

мұндағыC_т, C_в, C_ф.п. – жағармайдың, ауаның, форсункалық су буының сәйкесінше жылусыйымдылығы, кДж/кг;t_т, t_в, t_ф.п. – су буының, жағармайдың, ауаның температуралары, ⁰С.

Жағармайдың, ауаның, су буының жылуы әдетте үлкен емес және оларды көбінесе техникалық есептеулерде қолданады.

Сонымен, жылулық баланс теңдеуі келесі түрде болады:

,

а

немесе ,

осыдан пайдалы қимылдың трубкалы пештегі коэффициенті шығады:

,

мұндағы , – сәйкесінше газ түтінімен кететін жылу, қоршаған ортаға кететін жылу, жағармайдың төмен жылу өткізгіштігі.

Трубкалы пештердің жұмысының негізі көрсеткіші болып пайдалы жылулық салмақ, жылытқыш беттіктің жылулық кернеуі жіне оттық аймақ, пештің пайдалы жұмыс коэффиценті.

Пештің маңызды сипаттамасы болып пайдалы салмақ жылуы, яғни пеште шикізатқа пайдалнылған жылу мөлшері (кВт немесе кДж/сағ).

Трубкалы пештің жұмысының маңызды көрсеткіштері болып беттік жазықттың жылулық кернеуінемесе жылу ағынының тығыздығы, яғни 1 м²жазықтықты жылытуға кеткен уақыт бірлігінің жылу мөлшері (Вт/м²).

Пештегі трубалардың орташа жылулық кернеуі,радианттық және конвекциондық трубалары,сонымен қатар әр аймақтағы трубалардың жылукернеуіні болады.Жылулықтың кернеуінің үлкен мәні жазықтықтың жылулығымен сипатталады, яғни жазықтық арқылы жылу пешке және оның әрбір бөлігіне қаншалықты эффективті берілетіні. Барлық пеш жазықтығының орташа жылулық кернеуі жоғары болған сайын, соғырлым жылу мөлшерін беруші пеш мөлшері кішірейіп,соған байланысты құрылғының шығыны аз болады.

Алайда жылукернеунінң шамадан тыс жоғары болуы пештің қалыпты жүмысына бөгет болып, трубаның бұзылуына әкеледі.

Оттық аймақтағы жылу кернеуі жылу мөлшерімен сипатталады, яғни жағармайдың жануы кезіндегі уақыт бірлігінің жану көлем бірлігіне теғ деген сөз (Вт/м³). Бұл мән айқындылығына қарай жану көлемінің тиімділігімен сипатталады. Жанғыш трубкалы пештердің мөлшері көп жағыдайда жылудың бөлінуіне тәуелді емес, пештің конструктивті ерекшеліктеріне және жылулық кернеудің радинаттық трубалы жазықтық жылуына берілетін мәніне тәуелді.

Трубкалы пештің пайдалы жұмыс жасау коэффиценті үлкен, ол жағармайдың жануы кезіндегі пайдалы жұмсалған жылу бөлігін сипаттайды. Жағармайдың толық жануы кезінде ол мән басты түрде ауа мен газ түтінінің шығуның коэффицентіне, сонымен қатар трубкалы пештің жылулық изоляция дәрежесіне тәуелді.Ауаның артық шығатын коэфиценті азайтылған, сонымен қатар газдан шығатын түтінде азайтылған,ол пештің к.п.д сын көтеруге көмектеседі. Ауаны сору кезінде тығыздықты емес жерлерден ауаның артық коэфиценті көтеріледі ал ол керісінше пештің к.п.д сын азайтады. Трубкалы пештерде пайдалы коэфицент мөлшері 0,65 ден0,85аралығында болады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:түтікше пештердің классификациясы, температуратуралық режим, жылулық баланстары, негізгі жылулық параметрлері.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Жылуалмастырғыш аппараттар қалай жіктелінеді?

2. Түтікше пештердің міндеті мен жіктелуі қандай?

3. Жылуалмастырғыш аппараттардың жылулық балансы қалай есептелінеді?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Владимиров А.И., Щелкунов В.А., Круглов С.А. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки. – М.: Недра-Бизнесцентр.2004. С. 183-187.

2. Скобло А.И, Молоканов Ю.К., Владимиров А.И. Процессы и аппараты нефте-газопереработки и нефтехимии. – М.: Недра. 2005. С. 504-565.

Дәріс 8, 9- Мұнай мен мазуттарды біріншілік айдаудың өңдірістік қондырғылары

Дәріс жоспары:

1. Түтікше қондырғылардың жіктелуі

2. Атмосфералық құрылғылар

3. Вакуумдық құрылғылар

4. Атмосфералық-вакуумдық құрылғылар

5. Комбинирленген құрылғылар

1. Трубкалыректификциондық колонналардың қысымына қарай құрылғылар атмосфералық(АТ), вакуумды (ВТ), және атмосферлі-вакуумды (АВТ) болып бөлінеді. Трубкалық құрылғылар булану дәрежесіне қарай бір- екі- үш- төртдәрежелі буландарғыштар болып келеді.

Бірдәрежелі мұнайдың булануына қарай құрылғлар атмосфералық қысым астында ректификциондық колонналардың бірінде тұтқырлы цилиндрге дейін барлық дистилятта бензин алады.

Екідәрежелі буландыру құрылғыларда гудронға дейін айдау екі дәрежеде жүзеге асады: бірінші мұнай мазуттан атмосфералық қысымда айдалады, ал ол сосын вакуумде гудрон қалдығы қалғанша айдалады. Бір процесстер екі ректификциондық колоннада жүзеге асырылады, біріншісінде атмосфералық қысым қалыпты ұсталса, екіншісінде вакуум астанда жүреді.

Мұнайды үшдәрежелі буландыру арқылы айдау құрылғысы үш колоннада жүзеге асырылады: 2 атмосфералық және бірі вакуумды. Үшдәрежелі мұнайды буландырушы құрылғының ерекшелігі болып АВТ құрылғысының бірі атмосфералық ал қалған екеуі вакуумды колонналармен жүзеге асырылуында. Екінші вакуумдық колонна гудронды аяғына дейін буландыру арналған, онда гудрон негізгі колоннаға қарағанда вакуумдық колоннада тереңірек ұсталынады.

Төртдәрежелі буландыру құрылғысы өз кезегінде АВТ құрылғысын көрсетеді, басқы бөлігінде бензинделген атмолсфералық колоннамен және аяққы жағында гудронға арналған буландыруды аяғына дейін жеткізетен вакуумды колоннадан тұрады.

2. Мұнайды бәртекті буландыруға арналған құрылғылар.Бұл құрылғыларда тұрақтыланған және тұзсыздандырылған мұнай (1сурет) жылуалсамтырғыш арқылы 4араластырылыпжылантәрізді трубкалы пеш арқылы 1 ректификационды колоннаға2түседі.Бұл колоннаның жоғары жағындағы артық қысым мөлшермен 0,2 amқысымға тең болады, ол өз кезігінде конденсатордың гидравликалық қарама қарсылыққа сәйкестіндіреді;ал колоннаның төменгі жағынан қыздырылған су буы беріледі.Колннадан қайнау температуралары бойынша ерекшелініп бөлінетен келесі фракцияларды бөліп алады: бензинді, лигроинды, керосинді, газойлды, тұзды және т.б. Лигирленген фракциялан төменқайнаушы температуралы компоненттерді итергіш колонна 3 арқылы айдайды, ол өз кезігінде қыздырғышпен қамтамасыз етілген.Құрылғылар жеңіл мұнаймен 1000 т/күніне өңделеді. Фракция шығымы мынаны құрайды : бензинді 26—30%, лигроинды 7—14%, керосинді 5—8%, газойлы жәнетұзды 19—20%, жеңіл және ауыр парафинді дистилят 15—18%, ал қалғаны — гудрон. Ректификационды колоннада төменгі жағында шикізат еңгізу ге арналған 6 тарелка орналастырылған, одан жоғарырақ — 32 тарелкалар бар; онымен қоса жанғыш секцияның әрбір бесеуінің ішінде 3 тарелкадан орналастырылған, яғни барлығы 53 тарелканы құрайды. Жағармай шығыны2,5 % құрайды, мұнайға түсетін су буының мөлшері 6% .

Артықщылықтары: өқрылғы сандарынын аздығы, соған байланысты коммуникациялықсызықтардың аздығы, кішкентай (компактный), құрылғының алатын орыннының аздығы, пештегі шикізатты қыздырыу температурасының төмендігі, су буымен жағырамай шығынының аздығы. Кемшіліктері: пеш трубалары мен жылуалмастырғыштарда шикізат ағынына гидравликалық қарсыласудың жоғарылығы, нәтижесінде шикізаттың энергия шығыны көбейеді; трубалар мен жылуалмастырғыш құрылғыларда жоғарыс қысымға қарсы тұру, соған байланысты жылуалмастырғыштың геометриялық бұзылуының арқасында мұнайдың дистиляторға түсу мүмкіндігі азаяды.

1сурет-Гудронға дейін мұнайды айдауға арналған трубкалы құрылғы сызбасы: 1 — трубкалы пеш; 2 — ректификационндық колонна; 3 —буландырғыш колонна; 4 —жылуалмастырғыш; 5 —тоңазытқыштар; 6 — конденсатор-тоңазытқыш. Сызықтар: I —мұнай; II — жоғарғы шикізат; III — жандық шикізат; IV — гудрон; V — су буы ; VI —су.

3. Мұнайдың мазутқа дейін екідәрежелі булану құрылғылары. Бұл құрылғылар үшін труба пешіне түспес бұрын мұнайдың бөліктерінің булануы тән. Булану буландырғышта өтуі мүмкін немесе тарелкалы ректификациондық колоннада да өте алады.Шикізат тұрақтандырылған, біраз суланған күкіртті мұнай бол,ан кезде буландырғыш қолданылады. Еріген газы бар (күкіртті сутекті қоса есептегенде) су мен тұзы бар мұнайды бензинсіздендірілген ректификационды колоннаға бағытталады.

2 суретте құрылғының сызба нұсқасы берілген. Тұзсыздандырылған мұнай екі ағынмен араластырылып жылуалмастырғышқа 11барады сосын водогрязеотделитель12арқылы 200° С температурада буландырғыш 2ге түседі, онда булы және сұйық фазаларға бөлінеді.Булы фаза негізгі колоннаға 3бағытталады,сол жерге 1 330—340 °С температураға дейін пеште қыздырылған соң сұйық фаза түседі.Колонна 3концентрациондық бөлікері бар 31 тарелкадан тұрады, жылу циркуляциондық суытқыштар арасынан с 10, 17 және 25 тарелкалары арқылы өтеді.

2 сурет - Екідәрежелі булану құралғының схемасы: 1 — пеш; 2 — буландырғыш; 3 — ректификациялық колонна; 4 — бензин конденсаторы; 5 — субөлгіш; 6 — газосепаратор; 7 — колонналар; 8 — булану колонналары; 9 — тоңазытқыштар; 10 —жылуалмастырғыштар. Сызықтар: I — газ; II — (-140° С фракциясы); III —су буы; VI — 140— 240° С фракциясы; V — мұнай; VI — 240—300° С фракциясы; VII — 300—350° С фракциясы; VIII — мазут; IX —суарлану.

Қосымша погонретінде 140—240, 240—300 және 300—350° С фракциялары алынады. Колоннаның негізгі өнімі - II (н. к. —140° С). Оның булары конденсатор 4 арқылы өтіп, конденсат субөлгішке 5, содан әрі газосепараторға 6 түседі.Конденсаттың бөлігі ІХ суарлану ретінде қолданады, оның балансты мөлшері сілтілік тазартуға колоннаға 7, одан кейн тауар паркіне бағытталады.Конденсирленбеген көмірсутектер Iгазфракционирлейтін І құрылғысына бағытталады. Колоннаның қалдығы - мазут.

4. Вакуумды трубкалық құрылғыларды мұнай өңдеуінің атмосфералық сатысымен бірыңғай комплексе ортатады. Атмосфералық және вакумдық процестерін бір құрылғыда комбинирлеудің келесі артықшылары бар: коммуникациялық линиялардың азаюы, аралық сыйымдылықтар санының төмендеуі, ықшамдылық, қызмет ету ыңғайлығы, дистилляттар мен қалдықтардың жылуын толықтай пайдалану мүмкіндігі, металл және эксплуатациялық шығындардың кемуі, еңбек өнімділігінің жоғарлауы.

Вакуумды колоннаның жоғары жағынан алынған газойль кең фракциядан тұрады және каталитикалық крекингтің бастапқы шикізаты ретінде қолданылады.Мұндай құрылғының құрамды бөліктері – атмосфералық колонна 2 және екі кезектесіп жұмыс істеп тұрған вакуумды колонналар 4 және 5.Біріншіден үш май дистилляттары және қалдықтан - жартылай гудрон VII. Қалдық бөлігі қалдық майды алу үшін шикізат ретінде, қалғаны пештің имек түтігі арқылы екінші вакуумды колоннаға беріледі. Вакуумды колонна 10—15 мм рт. cm қысымда жұмыс істейді.Бұл колоннада каталитикалық крекинг немес гидрокрекинг үшін ауыр дистиллятты шикізатты алады. Айдаудың қалдығы – гудрон XIII- жол битумы ретінде қолданады. Лигроинфракциясы каталитикалық риформингке жіберіледі.

3 сур. Күкіртті мұнайдың атмосфералық –вакуумды айдау құрылғысыныңсызбасы: 1 — трубкалы пештер; 2 — атмосферналық колонна; 3 — вакуумды колонна; 4 —буды айдау колоннасы; 5 — конденсатор-тоңазытқыш; 6 — су бөлгіш; 7 — жылуалмастырғыш; 8 — тоңазытқыш; 9 — барометриялық конденсатор. Сызықтар: I —мұнай; II —қапталдағы өнім; III — жоғарғы өнім;IV — газ; V — мазут; VI — гудрон; VII — су буы ; VIII —су; IX —конденсирленбегін бу мен газ

5. Бір құрылғыда әртүрлі процесстердің комбинациясы болуы мұмкін: ЭЛОУ — АТ; АВТ — бензинді фракцияны екіншілік айдау; мұнайды біріншілік айдау— вакуумды газдыңкаталитикалық крекингі— гудронды деструктивті айдау;мұнайды біріншілік айдау— қайнап жатқан кокста мазутты кокстеу.

4сурет–ЭЛОУ-АВТ комбинирленген құрылғының сызбасы : 1-электродегидратор; 2 — бензинсіздендірілген колонна; 3—негізгі атмосфералық колонна; 4— вакуумды колонна; 5 — стабилизационды колонна; 6 — абсорбер; 7- атмосфералық пеш; 8- жулуалмастырғыш ; 9-конденсаторлы-тоғазытқыштар; 10— газдысепараторлар; 11-бу айдаушы колонналар; 12 — барометрикалық конденсатор; 13 — эжектор; 14 — булы жылытқыш; 15 — вакуумды пеш. Сызықтар: I — мұнай шикізаты; II — сусыздандырылған және тұзсыздандырылған мұнай;III — бензинсіздендірілген мұнай; IV — мазут; V — тұрақты бензин; VI—атмосфералық колоннаның жанындағы өнімі; VII —вакуумды колоннаның қосымша өнімі; VIII — гудрон; IX — су буы ; X–айналымдағысу ; XI–аммиакты су; XII – құрғақ газ; XIII – қысылған газ; XIV —конденсирленбегін бу мен газ;XV–жеңіл бензин; XVI–ыстық су ; XVII - ауыр бензин; XVIII- су, деэмульгаторлар мен сілті.

Жылуалмастырғышта 8 жылытылған мұнай I 120—140° С температурада дегидраторда1термохимиялық және электромайсыздандыруға су, деэмульгатор және сілті қатысында төзсыздандыруға түседі. Осындай жолмен дайындалған мұнай басқа жылуалмастырғышта 220С температураға дейін қыздырылып 2 колоннаға түседі. Ол колоннаның үстінде жеңіл бензин XV фракциясы алынады. Қалдық III колонна 2 астынан пешке 7 түседі, онда 330° Сқа дейін қыздырылып , колонна 3ке түседі. Мұнайдың басқа бөлігі пештен 7 колонна 2ге ыстық су ретінде қайтарылады. Колонна 3 үстінен ауыр бензин XVII жиналады , ал буландырғыш колонна11арқылы жиналған фракцияларды VI (140-240, 240-300 и 300-350° С)ары жіберіледі. Мазут IV колонна 3тің астынан пешке 15 жіберіледі, онда 420° Сқа дейін қыздырылып ары қарай вакуумды колонна 4ке түседі, ол қалдықты60 мм рт. ст қысым астында жұмыс істеп тұрады. Су булары, таратылған газ тәрізді өнімдер және жеңіл булар XIV колонна 4 устінен барометриялық конденсаторға 12 түседі, онда конденсирленбеген газдармен эжекторға 13 келеді . Қосымша колонналар 4 фракция VII, қалдық — гудрон VIII болып табылады.Нәтижесінде комбинирленген АВТ және ЭЛОУда мұнай тиімді өңдеуге түседі, өзқұндылығы азайып шығын есебінен жылуды жоғалтуы артады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер:түтікше, атмосфералық, вакуумды, атмосфера вакуумдық, комбинирленген қондырғылардың құрылысы, жұмыс істеу принципі, классификациясы, технологиялық схемалар, қондырғылар.

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Қандай жағдайларда вакуумдық трубкалық қондырғылар қолданылады?

2. АВТ схемасында атмосфералық колоннаның міндеті қандайТ?

3. Біртекті булану қондырғыларының артықшылығы мен кемшіліктері қандай?

4. Трубкалық қондырғылар қалай жіктелінеді?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. Владимиров А.И., Щелкунов В.А., Круглов С.А. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки. – М.: Недра-Бизнесцентр.2004. С. 183-187.

2. Скобло А.И, Молоканов Ю.К., Владимиров А.И. Процессы и аппараты нефте-газопереработки и нефтехимии. – М.: Недра. 2005. С. 504-565.

Дәріс 10– Екіншлік айдау, айқын ректификация, азеотропты және экстрактивті ректификацияның қондырғылары

Дәріс жоспары:

1. Бензинді екіншілік айдаудың құрылғысы

2. Ароматты көмірсутектерді бөлудегі айқын ректификация құрылғысы

3. Азеотропты ректификация құрылғысы

4. Экстрактивті ректификация құрылғысы

1.Шикізаттық каталикалық риформингі үшін бензинді екішілік айдау құрылғысы қолданылады. Бензиннің каталитикалық ароматизациясы үшін одан келесі фракцияларды бөліп алады: 62-85 ⁰С (бензолды), 85-120 ⁰С (толуолды) және 120-140 ⁰С (ксилолды). Ең көп таралған бензинді фракция (1сурет)жылуалматырғыштарда 10 мен9да колонна 1ге түседі.

1сурет.Бензинді екіншілік айдау құрылғысының сызбасы: : 1,2,3 – ректификационды колонналар , 4- отты қыздырғыштар, 5-конденсаторлар, 6-сулы сыйымдылықтар, 7-булы қыздырғыштар, 8- соңғы тоңазытқыш, 9- булы жылытқыш , 10-жылуалмастырғыш, 11-бу итергіш колонна. Сызықтар : I – фракция 62-85 0С, II-фракция -62 0С, III-фракция 140-180 0С, IV-шикізат , V-фракция 120-140 0С, VI-фракция 85-120 0С, VII-газ, VIII-фракция -85 0С

Бастапқы өнім болып фракция - 85⁰С табылады. Суландырушы ретінде колонна1 де араластырылған бу будың бір бөлігімен конденсирленеді, қалған бу колонна2 ге бағытталады. Колонна 1дегі қалдық колонна3ке аударылады ал бір бөлігі пеш 4 арқылы циркуляцияға түседі ол сол бастапқы колонна 1 арқылы жүреді. Колоннаның 2 негізгі фракциясы - 62⁰С, ал қалдық – фракция 62-85⁰С. Колонна 3 тегі бастапқы өнім ретінде фракция 85-120 ⁰Сты алады. Колонна 3 бу итергіш колонна11 мен байланыстырылған, онда фракция 120-140 ⁰С. Остатком колонны 3 является фракция 140-180 ⁰С бар. Қалдық пеш арқылы циркуляцияланады ол ректификациондық колонна арқылы арнайы жылуға айналдырылады. Әр колоннада 60тарелкадан болады.

2. Көп циклды ароматты көмірсутектер жеке көмірсутектерді алу жоғарылығына байланысты болады. 1 суретте бензол, толуол, ксилолдың бөліну құрылғыларының сызбасы берілген.

1сурет.Ароматты көмірсутектерді бөлу құрылғыларының сызбасы:1-бензолды колонна, 2-толуолды колонна, 3-ксилолды колонна, 4-қайнатқыш, 5-пеш, 6-конденсаторлар, 7-сулы сыйымдылық. Сызықтар: I-шикізат , II-бейорганикалық көмірсутектермен бензолдын қоспасы, III-бензол, IV-толуол, V-ксилолдар, V- С9+высш жоғары ароматты көмірсутектер

Экстракт I өз кезегінде ароматты көмірсутектердің қоспасын көрсетуші зат, адсорбциялық тазалаудан кейін белгісіз қоспалар мен шайырлар бензолды колоннаның 1 орталық бөлігіне түседі, оның жоғары жағында бензолдың бөлігімен бейароматты көмірсутектерден азеотропты қоспа жиналады ІІ, ал қосымша болып тазалығы жоғары бензол ІІІ табылады.Колонна қалдығы 1 – ароматты көмірсутектердің ауырырақ қоспасы толуолды колоннаға 2 бет алады, онда ректификат ретінде толуол IV алынады,ал қалдық ретінде–ксилолдар қоспасы V, қалдық– фракция VI (С_{9+высшие}). Ректификациялық колонналарда 30-40 тарелкадан болады.

Басқасына қарағанда ксилол изомерлерінің қоспасы қиынырақ бөлінеді, өйткені қайнау температурасына өте жақын. Мұндай изомерлерді бөлу өндірісте жоғары тура ректификациялы және төмен температуралы кристаллизациялы комбинирленген процесстермен жүзеге асырылады.

3. Азеотропты ректификация салыстырмалы ұшқыштығы аз коэфицентті заттарда қолданылады, сонымен қатар азеотроптүзуші қоспаларда да қолданылады(соның ішінде құрамы жағынан азеотроптыға жақын заттар). Азеотропты ректификация кезінде бөлуші агент С бөлінуші азеортропты қоспаның кез-келген бір компонентімен қоспа түзеді. Бөлуші агент ретінде А және В(ол азеотропы максимумды немесе минимумды қайнау температуралы) компоненттерімен гомоазеотроп түзетін заттар қолданылады немесе гетероазеотропты, өз кезегінде бөлінуші үш компонентті қоспаны біріктіредіА,В және С агенті. Барлық жағыдайда бөлінетін қоспаның бир компоненті азеотропты ректификациялы колоннада ыланса практика жүзінде жақсы нәтиже береді.

2суретте Азеотропты ректификация құрылғысығының приницальды сызбасы берілген, ол кезде бөлуші агент ретінде С болады, ол А гомоазеотропымен минимальды қайнау температурасында қоспа тұрады.

Бөлуші агент С колонна 1 түседі ол А+В қоспасынан жоғары болмайды, бірақ ағымдағы қоспамен бірдей болады. Колоннаның жоғарғы жағынан А+С гомоазеторпты қоспа ретінде буы конденсатор 3 конденсирлену арқылы әкелінеді, ал төменде кубокты қалдық ретінде практикалық таза компонент В қолданылады. Гомоазеотроп азеотропты ректификациялық колоннада С агентін таза бөлуші А компонентімен бөлуге түседі (арнайты туйіршек 2де).

2сурет. Азеотропты ректификацияға арналған құрылғы сызбасы: : 1- азеотропты ректификацияға арналған колонна , 2- А және С компоненттерін бөлуге арналған түйіншек , 3- конденсатор, 4- қайнатқыш ; I- салқындатқыш су, II- ысытатын бу, III-конденсат, IV- бөлуші агентті қалпына келтіргіш.

Соңғысы қайтадан азеотропты ректификацияға арналған колоннаға қайтып келеді.Азеотропты ректификациялық сызбада энегрия сыйымдылықтысы әрі күрделісі азеортопты ректификацияны бөлуға арналған туйіншек.

Мұнай комплекс негізінде келесідей гетероазеотропты қоспаларды бөлу үшін қолданылады: н-бутилды спирт - су, винилацетат - су, майлы альдегид - су. Тура осындай комплекс гомоазеотропты қоспаларға жаңа комппонентті қосу арқыды бөлу үшін де қолданылады, нәтижесінде компоненттермен гетероазеотропты ағымдағы қоспа да түзеді. Мұндай бөлудің мысалы көмірсутектер қатысында (бензол, толуол, гексан) сприттерді (этилді, изопропилді) гетероазеотропты кептіру арқылы бөлу болып табылады.. Мысалы изопропилды спирт өндірісінде оны кептіру осындай комплекс гетероазеотпроты ректификацияның қабаттар арасында бөлінуі қатысында жүзеге асады.

4. Егер қиын бөләнетін тазалығы жоғары бинарлы компонетті бөлу керек десек (α→1 немес азеотроп болады). Мұндай қоспаларға арнайы жинап алынған компонеттер қосады (әдетте — ұшуы қиын ), бірі ағымдағы еріткіш қоспа (мысалға, компонент В) және аз еритін басқа қоспа (компонент А). Басқаша айтқанда жүйеге басқа компонентті еңгізу үшінші компонетті бинарлы қоспаның еріткішін булардың икемділігін барынша азайтады р_в, ал жақсы жағы бөлінетін қоспаның салыстырмалы ұшқыштық коэффицентін : α'_АВ>α_АВ ұлғайтады.Ректификацияның бұл әдісі экстрактивті ректификация атағына ие болған, ал қосымша компонент— бөлуші немесе экстрактивнті агент деп аталады.

3 суретте ағымдағы А+В компонеттерінің экстрактиквті ректификация әдісі арқылы қиынұшқышты бөлуші агент С арқылы, жақсы ерітетін компонент В қосу арқылы бөлу сызбасы көрсетілген.

3сурет. Экстрактивті ректификация құрылғысының сызбасы: 1,2- ректификационды колонналар, 3,4- насостар , 5- қайнатқыштар , 6- конденсаторылар I- салқындатқыш су, II-ысытқыш бу, III-конденсат, IV- экстрагирленуші агентті қабынуды жоғалтуы

С компоненті колонна 1дің жоғарыдағы бір тарелкаларына түседі сосын флегмамен бірге колоннаның төменгі жағына түседі.С компонетті агенті В компонентін өзінде ерітіп сонымен қатар будың игілгіштігін азайтып А мен В бөлінуіне сәйкес келеді. Колонна 1дің жоғары жаындағы өнім өз кезегінде А компонентінің таза қоспасын көрсетеді, сонымен қоса В+С қоспасы да болады ол төменде орналасады. Насос3арқылы бұл қоспа колонна 2ге түседі, онда әдеттегі ректификация әдісімен В компонентін (жоғарғы өнім) және С(төменгі өнімді) алады.Осы кезед колонна 2 үлкен емес ұзындығымен көп емес флегма жұмысымен ерекшеленеді, өйткені мұнда В және С компоненттері қайнау температураларымен айырмашылыққа ие болады.Экстрагирленетін агент С насос 4 пен колонна 1ге түседі, осы С компонентімен циклды тұйықтайды. Осындай сызбаның жұмысының нәтижесі ағымдағы қоспаны А+В бөлу, яғни А және В екі бөлек ету және осы кезде кейбір компоненте С болуы да ғажап емес.

Мұндай жағыдайда егер экстрагирлеуші агент жеңілұшқыш болады (реэкстрактивты ректификация),яғни қайнау температурасының аздығымен ерекшеленеді (t<t_A), колонна 1ге ол төменнен түседісосын төменқайнаушы компонент А арқылы жоғарыға шығады.Жоғары қайнаушытемпературады компонент В колонна 1дің төменен шығады, ал А+С қоспасы колонна 2де бөлінеді.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: бензинді екіншілік айдау, азеотропты ректификация, экстрактивті ректификация қондырғыларының құрылысы, жұмыс істеу принциптері, технологиялық режим, технологиялық схемалар

Өзін-өзі бақылауға арналған сұрақтар:

1. Кен бензиндік фракцияны тар фракцияларға қандай мақсатпен айдайды?

2. Жеке фракцияларды ары қарай қайнау температураларына байланысты қалай қолданады?

3. Екіншілік айдау қондырғыларының техника қауыпсіздігінің ерекшеліктері қандай?

Ұсынылған әдебиеттер:

1. С.А. Ахметов. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа.: Гилем. 2003. 194-216.

2.Г.К. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. – Алматы.: Бастау, 2007. 155-163 б.