ТАҚЫРЫБЫ: ОРГАНИКАЛЫҚ ОТЫННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТҮРЛЕРІНІҢ ӨҢДЕУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ Орындаған: Нажибова Б
Жоспары: 1. Қазақстан энергетикасына жалпы шолу 2. Энергетика туралы түсініктер 3. Отынның құрама бөліктері 4. Органикалық отын түрлері 5. Отынды химиялық өңдеу. 6. Қатты отынды өңдеу. 7. Кокс және оны қолдану. 8. Сұйық отынды өңдеу 9. Мұнайды және мұнайөнімдерін жоғары температурада химиялық әдістермен өңдеу. 10. Табиғи газдарды конверсиялау.
Қазақстан энергетикасына жалпы шолу Қазақстан республикасын 2020 жылға дейін дамытудың стратегиялық жоспары еліміздің жалпы энергетика саласын дамытуды көздейді. Жоспардың құрама бөлігінде, атап айтқанда энергетиканың алты негізгі бағытта дамуы ұсынылған. Бірінші бағытта мұнай өнеркәсібін дамытуды қарқындату, екінші бағытта еліміздің экономикалық қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін табиғи газды өндіруді жылдамдату. Үшінші бағыт мұнай химиялық өнеркәсіпті дамытуды, яғни елімізде маңызды мұнай химиялық өнімдерді шығаратын жаңа зауыттарды іске қосуды қарастырады. Қазақстан республикасында игеруге мүмкін 4, 8 млрд. тонна мұнай қоры бар. Ол шамамен бүкіл әлемдік жалпы мұнай қорының 3 % құрайды, сондықтан біздің еліміз мұнай қоры бар алдыңғы он мемлекеттің қатарына кіреді. Мұнайдан жылу энергетикасында қолданылатын негізгі отынның бірі мазут, дизель отыны және т. б. алынады. Мазутты, оның басты жылутехникалық қасиеттерін білу арқылы тиімді қолдану болашақ жылуэнергетиктің өзекті мәселесі. Стратегиялық жоспардың келесі үш бағыты электр, атом энергетикасын әріқарай дамытуды және барлық өнеркәсіп салаларында энергияны үнемдеудің басымды шараларын енгізуді ұсынады.
Энергетика туралы түсініктер Энергетика немесе энергетикалық шаруашылық деп энергетикалық ресурстардың барлық түрлерін өндіруді, өңдеуді, түрлендіруді, сақтауды, тасымалдауды, таратуды және қолдануды іске асыратын өндірісті айтады. Қазіргі заманда энергия екі түрлі күйде: электр энергиясы және жылу ретінде қолданылады. келесі негізгі бес түрлі қондырғылар пайдаланылады: Ø генерирлеуші қондырғылар – табиғи энергетикалық ресурстардың потенциалдық энергиясын электр энергиясына, немесе жылуға, не болмаса энергияның басқа түріне (механикалық) түрлендіреді, Ø түрлендіруші қондырғылар – берілген энергия түрінің параметрлерін немесе басқа ерекшеліктерін өзгертеді Ø энергияны тасымалдаушы және таратушы қондырғылар Ø жинақтаушы қондырғылар – қолданушыларға ыңғайлы болатын энергияны өндіру тәртібін жартылай реттеу үшін қажет Ø қолданушы қондырғылар – олар энергияны нақты қолданушыға қажет күйіне түрлендіреді(мысалы машиналардың электр қозғауыштары, шамдар, өнеркәсіптік пештер, жылытушы қондырғылар және т. б. ).
Отынның құрама бөліктері Барлық отын түрлерінің құрамында жанатын заттар мен жанбайтын құраушылар – масыл заттар болады. Қатты және сұйық отынның жанатын бөлігі негізінде құраушыдан (элементтен) – көміртек, сутек, оттек, күкірт және азоттан құрылған органикалық заттан тұрады Соңғы екі құраушы отын жанғанда жылу шығаруға қосылмайды: отынның ішкі масыл заты. Отынның жанатын бөлігіне тотығатын кейбір арасан (минерал) қосылыстар да кіреді, негізінде Fe. S 2 –темір колчеданы (пирит), ол отында маңызы бойынша бірнеше пайызға дейін болады. Қатты және сұйық отынның масыл заты ылғалдан W және жанбайтын арасан бөлігінен (Si. O 2, Al 2 O 3, Ca. SO 4 және т. б. ) тұрады. Отын жанғанда жанбайтын бөлігінен күл А шығады Әдетте қатты және сұйық отынның құрамы массаның пайызы арқылы көрсетіледі, 100%-ға мына массалар қабылдануы мүмкін: - жұмыстық масса отынның тұтынушыға жіберілген түрі; - аналитикалық масса талдау (анализ) жүргізуге дайындалған отын ұнтақталған және зертхана жағдайында оны сақтағанда өз бетімен өзгермейтін ылғалдылыққа дейін кептірілген; - құрғақ масса отынның ылғалы толық аласталғандағы массасы; - құрғақ күлсіз (жанатын) масса күлді алып тастаған құрғақ масса; - органикалық масса күлді, колчедан және сульфат күкіртін алып тастаған құрғақ масса.
Органикалық отын түрлері Тұтынушыға байланысты отын энергетикалық (қайраттық) және тәсілдемелік (технологиялық) деп бөлінеді. ЖЭС-да пайдаланатын отын энергетикалық отын деп аталынады. Металлургияда, химиялық, құрылыс жадығат (материал) өнеркәсіптерінде және т. б. тұтынатын отын тәсілдемелік отын деп аталынады. Тәсілдемелік отынның сапасы қайраттық отынға қарағанда әдетте жоғары болады. Қайраттық отынның негізгі түрлері: қатты отын: тас және қоңыр көмірлер және олардың өңдеу қалдықтары, сұйық отын: мазут, газ тәрізді отын – табиғи газ. Мазут. Сұйық қайраттық отынның негізгі түрі мұнайды өңдегенде алынатын мұнай мазуты. Мұнай мазуты олардың тұтқырлығына байланысты бірнеше түрге бөлінеді. ЭС-да негізінде таңбасы (маркасы) 100 мазут жағылады. Ошақтық мазут таңба ішінде олардағы күкірт мөлшеріне байланысты үш сұрыпқа бөлінеді: qаз күкіртті (‹ 0, 5%), qкүкіртті (=0, 5 -2%) q көп күкіртті ( >2, 0%).
Отынды химиялық өңдеу. Отын - жандырғанда едәуір мөлшерде жылу бөлетін, энергия көзі ретінде қолданылатын зат. Химиялық өндірістерде отын шикізат блып есептелінеді. Құрамында оргаикалық заттар бар отынды көмірсутекті отындар дейді. Химиялық өңдеу арқылы олардан көптеген өнімдер алады. Отын классификациясы. Тегіне байланыстиы отындар табиғи және жасанды болып екі түрге бөлінеді. Агрегаттық күйіне бйланысты: Қатты, сұйық және газ тәріздес болып үш топқа бөлінеді. Қатты отын жанатын органикалық массадан және жанбайтын минералды заттан құралады. Отынның сапасы: оның жану жылуымен (қызу шығару мүмкіншілігімен) және ұшатын заттардың бөлініп шығуымен анықталады. Отынның қызу шығару мүмкіншілігі дейтініміз 1 кг ( газ болса м 3) отынды жаққанда бөлініп шығатын жылу мөлшері.
Қатты отынды өңдеу. Коктеу- 900 -10500 С температурада ауа кірмейтін кокс пештерінде тас көмірді өңдеу әдісі. Алғашқы өнетін өнімдер: кокс және ұшқыш заттар- тіке кокс газы. Шикізат ретінде 350 -4000 С температурада пластикалық күйіне ауысып , берік және кеуекті металлургиялық кокске айналатын тас көмірлерді қолданады. Көміірді ауа бермей қыздырғанда төмендегідей процесстер жүреді 2500 С -қа дейін көміртегінің тотығы қостотығы және бу бөлінеді 300 -3500 С газ фазасына смола ( шайыр) пары және пирогенді су бөлінеді , ал көмір пластикалық күйгк көшеді 500 -5500 С платикалық масссаның айырылу процесі жүреді. Бұл уақытта парафиндік, нафтендік, қаннықпаған және ароматтық көмірсутектерден тұратын газ және шайырлар түзіледі, сонымен қатар жартылай кокс түзіліп масса қата бастайды. Коксохимиялық өндірісі кокспен қатар жүздеген химиялық өндірістің шикізатын, жартылай өнімдер және мономерлер өндіріледі. 1 т өндірілетін көмірден орта есеппен мынандай өнімдер алынады. Кокс 700 -800 кг. Смола 20 -40 кг. Бензол 8 -12 кг Кокс газы, м 3 280 -340 кг Аммиак 2 -4 кг. Минералды заттар мен күкірттің көптеген бөлігі коксте қалады.
Кокс және оны қолдану. Кокс - кеуекті қатты зат( кеуектілігі 50%). Органикалық бөлігі 94 -96% көміртегінен, 2, 5% сутегінен, 1, 5 -2, 0% оттегіне және 1, 2 -1, 7% күкірттен тұрады. Кокстің құрамында күкірттің болуы оның сапасын төмендетеді. Өй ткені темір рудаларын балқытқан кезде күкірт чугунның құрамына еніп оның сапасын төмендетеді. Судың көбеюі кокстің жылу беру қасиетін азайтады, сондықтан судың мөлшері 5% аспауы керек. Кокстың құрамында 10 -11% ( балласт) минералдық заттар болады, олар жанғанда күлге айналады. Мұның құрамы өте күрделі. Тура кокс газы құрамындағы смолалрды, ароматты көмірсутектерді және аммиакты адсорбциялағаннан кейін қалған газ қоспаларын- кері кокс газы деп атайды, оның құрамы( көлем- % ): Н 2 -54 -59; СН 4 23 -28; СО 5. 0 -7, 0; N 2 3 -5; Сm. Н 4 2 -3; СО 2 1. 5 -2. 5; О 2 0. 3 -0. 8. Жану жылуы 16700 17200 к. Дж /м 3. Кері кокс газы кокс және домна пештерін қыздыруға, көбнесе химиялық шикізат ретінде қолданылады.
Сұйық отынды өңдеу. Мұнай және мұнай өнімдерін өңдегендегі негізгі мақсат: v Отын v Майлайтын майлар v Мұнай химия өнімдеріне қажетті көмірсутектер шикізатарын алу. Мұнай өнімдерін өңдегенде әртүрлі әдістерді пайдаланып шикізатты шығынсыз толық іске асыру.
Мұнай 1. көмірсутекті бөлік, 2. көмірсутекті емес бөлігі және 3. минералды қоспа болып бөлінеді. Мұнай құрамындағы парафин көмірсутектері - газ, сұйық және қатты( ертінді) күйінде болады. Мұнай құрамында көмірсутектерден басқа яғни көмірсутекті емес бөлігін 1) оттек, 2) күкірт, 3) азот қосылыстары құрайды. Оттек қосылыстары нафтен қышқылы, фенол түрінде болады. Күкірт қосындылары - 1) меркаптандар, 2) сульфидтер, 3) дисульфидтер, 4) тиофендер. Азот қоспалары- 1) пиридин, 2) хинолин, 3) аминдер және басқа қосылыстар Мұнай негізінен 84 -87% көмірсутектен және 10 -14% сутектен құралған т. б. 0, 1 -1, 0% оттек, 0, 1 -5, 0% күкірт, ванадий, никель, титан, калий, фосфор, германий және т. б. элементтерде мұнай құрамында болатындығы анықталды. Соңғы кезде мұнай құрамынан ванадий алу жөнінде ғылыми зерттеу жұмыстары үлкен жолға қойылған. Мұнай тығыздығы - 820 -900 кг/м 3, 1 моль массаның орташа салмағы - 250 -300. Жылу бергіш қабілеттілігі - 40000 -44000 к. Дж/кг. Қату температурасы -200 С - тан + 200 С дейін. Мұнай 1) төменгі температурада қайнайтын ( 3600 С дейін) және 2) жоғары температурада қайнайтын ( 3600 с тан жоғары) болып екіге бөлінеді. Бірінші группаға жататындар: 1) парафинді ( Баку, Ембі мұнайы), 2) нафтен- парафинді( Грозный мұнайы), 3) нафтен- ароматикалық (Майкөп мұнайы) 4) парафин- нафтен - ароматикалық ( Майкоптың кейбір мұнайы) мұнайлары жатады.
Мұнайды механикалық қоспалардан тазартып келесі физикалық әдіспен құрамындағы көмірсутектерінің физикалық қасиеттеріне байланысты (қайнау температурасы, кристалдану қабілетілігі, ерігіштілігі және т. б. ) жеке фракцияларға жіктейді. Көп қолданатын әдіс мұнайды және мұнай өнімдерін тіке айдау. Химиялық әдістер - температура, қысым және катализатор әсерінен мұнай және мұнай өнімдерінің құрамындағы көмірсутектерінің терең өзгеріске (деструкция) ұшырауына негізделген. Химиялық әдістердің көп қолданылатыны - әртүрлі крекинг әдістері. Негізгі аппараттар. Мұнайды және мұнай өнімдерін өңдеу процестері негізінен екі сатыда орындалады: 1) жоғары теператураға дейін қыздыру, 2) өнімдерді бөлу. Кейбір химиялық әдістерде катализдік процестер қосымша қолданылады. Мұнай өнімдерін бөлу, айдау әртүрлі ректификациялау әдісімен орындалады. Ректификация - қайнау температуралары жақын сұйық заттрады буға айналдыру әдісімен бір- бірінен бөліп тазарту. Ректификациялау колонналары көтеріңкі атмосфера қысымында және вакуумделген жағдайда жұмыс істейді. Мұнайды физикалық әдіспен өңдеу (мұнайды тікелей айдау) - қайнау температураға тәуелді мұнайды фракциялауға негізделген әдіс. Мұнайды фракциялау құбыр пешінде 3003500 С температурада атмосфера қысымында буға айналдырып ректификациялау колоннасына жібереді, колоннада көмірсутектері қайнау температурасына тәуелді жіктелінеді.
Мұнайды және мұнайөнімдерін жоғары температурада химиялық әдістермен өңдеу. Мұнай және мұнай өнімдерін өңдеу жоғары температурада химиялық өңдеу өнімнің құрамын және шығымын реттеуге мүмкіндік береді. Химиялық әдістің көп қолданылатын түрі- крекинг. Крекинг-(ағылшын тілінде to creak- ажырату, үзілу) жалпы түсінік бойынша мұнай өнімін айдап, оның женіл фракцияларын көбірек алу працесі. Крекинг процесі кезінде ірі молекулалар ұсақталады және соңымен қатар екінші процестер нәтижесінде жаңадан ірі молекулалар да түзіледі. Крекинг өте күрделі процесс, дегенмен мұнай құрамындағы көмірсутек групаларының жоғары температурадағы кейбір заңдылықтырын анықтауға болады. Метандық көмірсутектерде жоғары температурада С-С байланыстардың айырылуы және дегидрогендеу реакциялары жүреді. Cn. C 2 n+2 -Cm. H 2 m+2+Cm. H 2 m-Q Cn. H 2 n+2 -Cn. H 2 n+H 2 -Q m +m 1 = n Молекулалардың шетіндегі С-С байланыс ортасындағы С-С байланысынан беріктеу, сондықтан көбінесе ортадағы байланыс үзіліп екі радикал түзеді. Нафтен көмірсутектерінің дегидрленуінен ароматикалық көмірсутектері түзіледі, мысалы: циклогексанның дегидрлеуінен бензол түзіледі. Және аз шамада изомеризацияланады. Ароматикалық көмірсутектеріндегі Сар-Сал байланыстары үзіліп ароматикалық және қанықпаған көмірсутектер түзіледі, мысалы: этилбензолдан бензол және этилен алынады. Осымен қатар ароматты көмірсутектері конденсациялануы мүмкін, бұл процесс кокс түзілуінің көзі. Крtкинг процесінің нәтижесінде түзілген қанықпаған көмірсутектері бір-бірімен конденсция және циклизация реакцияларына қатысып, соңымен қатар алғашқы заттармен реакцияласып ароматикалық және басқада күрделі көмірсутектерін түзеді. Қазіргі кезде мұнайды және мұнай өнімдерін терең деструкция әдісімен өңдеудің екі түрлі әдісі бар: 1) крекинг; 2) риформинг
Сутекті өндірудің технологиялық әдістері. Сутек болашақтағы отын және универсалды энергия көзі. Сутектің басқа отындармен салыстырғанда көптеген артықшылығы бар. 1) Сутекті өндіруге шикізат ретінде сарқылмас суды қолданады, сутек жанғанда су қайтадан түзіледі. 2) Сутек химия өндіріс орында, металлургияда, мұнай өнімдерін өндеуде ерекше орын алады, ал аммиак және метанол синтездеуде негізгі шикізат. 3) Сутектің жану жылуы өте жоғары - 125, 5 МДж/кг немесе көміртектің жану жылуынан (32, 8 МДж/кг) төрт есе жоғары. 1 кг сутегі 1 кг жөғары октанды бензиннен 3 есе артық энергия береді. 4) Сутекті сұйық күйінде және гидридтер түрінде сақтауға болады. Сутекті алудың тәсілдер: 1)физикалық, 2)химиялыық, 3)электрохимиялық болып үшке бөлінеді. Өте көп қолданылатын химиялық әдістердің бірі- коннверсия тәсілі. Конверция дегеніміз - құрамын өзгерту мақсатымен газ тәрізді отынды технологиялық өңдеу процесі. Газ тәрізді отындарды конверциялау әртүрлі реакторларда конвертерлерде іске асады. Конверция әдісімен алынған газды конвертирленген газ деп атайды. 10000 температурада қызған көмір бетімен су буын өткізсе, мынадай реакция жүреді. С+Н 2 О СО+Н 2 Бұл реакия кезінде түзілген көмір оксиді де (ІІ), сутек де жанғыш газдар. Бұны су газы немесе "синтез газ" деп атайды. Отын ретінде және шикізат ретінде қолданылады. Су газындағы сутегін бөліп алу үшін су газына су буын араластырып, қоспасын қыздырған темір оксиді арқылы өткізеді.
Скачать презентацию ТАҚЫРЫБЫ ОРГАНИКАЛЫҚ ОТЫННЫҢ ӘРТҮРЛІ ТҮРЛЕРІНІҢ ӨҢДЕУ ТЕХНОЛОГИЯСЫ Орындаған
толик.ppt