Газдарды тазалау жəне кептіру

Газдарды тазалау жəне кептіру.

Шығу тегіне байланысты мұнай газдары табиғи, ілеспе жəне жасанды болып бөлінеді. Табиғи газдар арнайы кен орындарынан, ал ілеспе газдар – мұнаймен бірге өндіріледі. Жасанды газдар мұнайды каталитикалық жəне термиялық əдістермен өңдегенде түзіледі. Əр түрлі процестерде алынған газдардың құрамы да əр түрлі болады жəне айтарлықтай ерекшеленеді. Термиялық жəне каталитикалық крекинг процестері нəтижесінде түзілген газдардың құрамында қанықпаған көмірсутектер көп мөлшерде болады, ал каталитикалық риформинг, гидрокрекинг, гидротазалау газдарында қанықпаған көмірсутектер мүлдем болмайды. Газды пайдалану бағыты оның құрамына байланысты. Каталитикалық крекинг газы – бутилендер мен изобутанға бай, бұл каталитикалық алкилдеу 56 қондырғысы үшін өте құнды шикізат. Риформинг газынан сутегіні, дəлірек айтсақ, сутектің көлемдік үлесі 75-90% болатын сутекті газды бөліп алады. Сутекті газды гидрокрекинг пен гидротазалау сияқты гидрогенизациялық процестердің қажетін өтеу үшін қолданады. Қазіргі заманға сай жасалған көптеген технологиялық қондырғыларда газды біріншілік өңдеу блоктары болады. Бұл блоктарда газдарды күкіртсутектен тазалайды, əрі газдардан С3 жəне С4 көмірсутектерін сұйық көмірсутекті фракция түрінде бөліп алады. Газды арнайы көмірсутектерге жəне жеке көмірсутек фракцияларына бөлуді арнайы жасақталған газ фракциялаушы қондырғыларда (ГФҚ) жүзеге асырады. Мұнай өңдеу зауыттарында əдетте екі ГФҚ болады, оның біріншісі қаныққан көмірсутектерді, ал екіншісі қанықпаған көмірсутектерді өңдеуге арналған. Қаныққан көмірсутектерді өңдегенде əр түрлі мақсатта қолданылатын мынадай өнімдер алынады: 1. этан фракциясы – пиролиз шикізаты, майларды парафинсіздендіру қондырғыларына хладоагент жəне т.б.; 2. пропан фракциясы – пиролиз шикізаты, көптеген технологиялық қондырғыларға хладоагент, тұрмыста қолданылатын сұйытылған газ; 3. изобутан фракциясы – жасанды каучук (изопренді жəне бутилкаучук) өндірісінің шикізаты, алкилдеу қондырғыларында пайдаланылады; 4. бутан фракциясы – жасанды каучук өндірісінде бутадиен алу үшін қолданылатын шикізат, пиролиз шикізаты, тұрмыста қолданылатын сұйытылған газ компоненті, автомобиль бензиніне қажет бу қысымын жасау үшін қоспа; 5. изопентан фракциясы – изопренді каучук өндірісінің шикізаты, жоғары октанды бензиндер компоненті; 6. пентан фракциясы - изомерлеу жəне пиролиз процестерінің жəне амил спирті өндірісінің шикізаты. Газ фракциялаушы қондырғыларда құрамында қанықпаған көмірсутектері бар газдардан мынадай фракциялар бөлініп алынады: 1. пропан-пропилен фракциясы - полимербензин, фенол мен ацетон, жасанды жуғыш заттар, бутил спирі өндірістерінің шикізаты, əрі алкилдеу қондырғыларының шикізаты ретінде қолданылуы мүмкін; 2. бутан-бутилен фракциясы – алкилдеу мен полимерлеу қондырғыларының шикізаты, майларға присадкалар, жасанды каучуктер өндіруде пайдаланылады. Сұйытылған газдардың сапасы тиісінше техникалық стандартпен анықталады. Газдарды тазалау мен кептіру оларды фракцияға бөліп, əрі қарай өңдеуден бұрын жүреді. Газдарды тазалау. Газдарды тазалаудың мақсаты – мұнай газдарында күкіртсутек түрінде болатын күкіртті қосылыстардан арылу. Күкіртті мұнайларды өңдегенде түзілген мұнай зауыты газдарының құрамында міндетті түрде күкіртсутек пен басқа күкіртті қосылыстар болады. Əсіресе мазут, вакуум 57 дистилляттары, гудрон сияқты ауыр шикізатты өңдеу қондырғыларында түзілген газдарда күкіртсутек көп болады. Күкіртсутек шикізат ретінде сұйылған газдарды қолданатын каталитикалық процестер катализаторларының жүмысын төмендетеді, ал оның тұрмыста қолданылатын сұйылған газдың құрамында болуы өте қауіпті. Активті күкіртті қосылыстардың болуы газ өңдеу қондырғыларына да теріс əсер етеді, қондырғылар мен құбырлардың коррозияға ұшырауын тездетеді. Сондықтан құрамында күкіртсутек пен меркаптан сияқты белсенді күкіртті қосылыстары бар көмірсутекті газдарды газ фракциялаушы қондырғыларға жібермей тұрып, тазалайды. Кей жағдайларда мұнай өңдеу газдарын көміртек оксиді мен диоксидінен де тазалайды. Газды күкіртсутектен тазалау үшін абсорбция процесі жиі қолданылады. Күкіртсутекті газдардан бөліп алу үшін абсорбент ретінде үшкалийфосфат, натрий феноляты, этаноламин ерітінділері қолданылады. Мұнай өңдеу зауыттарында моноэтаноламин (МЭА) ерітіндісімен тазалау кеңінен қолданылады. Этаноламиндер амин спирттеріне жатады. Бұл кезде амин тобы біріншілік, екіншілік немесе үшіншілік болуы мүмкін. Осыған байланысты моноэтаноламин НОС2Н4NH2; диэтаноламин NH(С2Н4ОН)2; үшэтаноламин N(С2Н4ОН)3 болып бөлінеді. Газды этаноламинмен тазалау қайтымды, айналмалы сорбциялық процестің бір түрі. Бұл процесте бірінші қондырғыда күкіртсутек газдан реагент ерітіндісімен жұтылады, ал екінші қондырғыда ерітіндіні буландыру арқылы бөлініп алынады. Мұндай жолмен регенерацияланған реагент күкіртсутекті жұту үшін қайтадан қондырғыға жіберіледі. Газды тазалау хемосорбция əдісімен жүзеге асады. Газды этаноламиннің сулы ерітіндісімен тазалау мынадай қайтымды реакцияға негізделген: НОС2Н4NH2 + H2S ↔ (HOС2Н4NН3)2S 25-400С температурада реакцияның тепе-теңдігі оң жаққа ығысады жəне тұрақсыз сульфид түзіледі; ал температураны 1050С-ға дейін жоғарылатса, ол ыдырайды да, жұтылған күкіртсутек бөлінеді, яғни тепе-теңдік сол жаққа ығысады. Күкіртсутектен газ фракциялаушы қондырғыларға жіберілетін газдар ғана емес, сонымен қатар тауарлы сұйытылған көмірсутекті фракциялар да тазаланады. Тауарлы фракцияларды сілтімен немесе үшкалийфосфат, моноэтаноламин сияқты регенерацияланатын реагенттермен тазалайды. Газдарды кептіру. Газды каталитикалық өңдеу кезінде суға сезімтал катализатор қолданылса немесе фракцияға бөлу мен одан əрі өңдеу төмен температурада жүргізу қажет болса, онда газды кептіру керек. Егер кептірілмеген газды 0°С-тан төмен температураға дейін суытса, онда қондырғылар мен құбырлар мұзбен бітелуі мүмкін. Сонымен қатар, көмірсутектер мен кейбір газдардың сумен əсерлесіп, газ бен су молекуласынан тұратын тұрақсыз комплексті қосылыстар – 58 кристаллогидраттар түзу қабілеті бар екенін ескеру керек. Этанның кристаллогидраты С2Н6·7Н20, пропанның кристаллогидраты С3Н8·18Н20 белгілі. Кристаллогидраттар құбыр жолдарында жəне құрылғыларда 15°С-тан төмен температурада түзіледі, сұр түсті, мұзға ұқсайтын масса. Көмірсутектің молекулалық массасы төмен болған сайын, оның кристаллогидраттар түзу қабілеті жоғары температура мен қысымда жүзеге асады. Мысалы, метан 12,5°С температура мен 10,0 МПа қысымда, ал этан осы температурада 2,5 МПА қысымда гидрат түзеді. Гидраттар газ фазасындағы су буларының парциалды қысымы гидрат булары қысымынан жоғары болғанда ғана түзіледі. Сондықтан газдарды кептіргенде, ондағы ылғал мөлшерін су буының парциалды қысымы гидраттардың қаныққан буының қысымына қарағанда кем болғанша төмендетеді. Газдардағы ылғал мөлшерінің көрсеткіші есебінде іс жүзінде шық нүктесі деп аталатын ұғым пайдаланылады. Газды шық нүктесінен төмен температурада суытқанда, газдағы су буы конденсацияланып, «шық» күйінде түседі. Газды кептіргенде қатты жəне сұйық жұтқыштарды пайдаланады. Олар жоғары жұтқыштық, яғни жұтқыштың бірлік массасы мен көлеміне есептегенде ылғалды көбірек жұту қабілеті, регенерациялануы, жұмыс істеу ұзақтығы, бағасы жəне алыну жолы сияқты талаптарды қанағаттандыруы керек. Бұл талаптарға активтелген алюминий оксиді, силикагель, синтетикалық цеолиттер сияқты қатты жұтқыштар, ди- жəне үшэтиленгликоль сияқты сұйық жұтқыштар сай келеді. Мұнай өңдеу зауыттарында сұйықпен кептіру үшін диэтиленгликоль қолданылады. Диэтиленгликольмен кептіргенде «шық» нүктесі -200С-қа дейін төмендейді. Қатты кептіргіштерді қолдану кептіру тереңдігін айтарлықтай жоғарылатады. Мысалы, активтелген алюминий оксиді газды -700С «шық» нүктесіне дейін кептіреді. Цеолиттер газдағы ылғал мөлшерін 0,001% -ға дейін жəне шық нүктесін -750С-тан төмен температураға дейін түсіреді. Мұнай зауыты газдарын кептіру үшін активті адсорбенттерді пайдаланғанда, олардың газ құрамындағы қанықпаған көмірсутектерді полимерлеу қабілеті бар екендігін ескеру керек. Əсіресе, пиролиз газдары полимерленуге бейім келеді.