"Мұнайлардың классификациясы"

Жоспар.

І.Кіріспе.

Мұнайлардың классификациясы.

ІІ.Негізгі бөлім:

1.Мұнай құрамы.

2.Гетероорганикалық қосылыстар.

3.Мұнайдың минералдық компрненттері.

ІІІ.Қорытынды.

Мұнайды өндеу.

Мұнайлардың классификациясы.

Әр түрлі кен орындарының мұнайлары бір-бірінен физикалық

және химиялық қасиеттерімен ерекшеленеді.

Мұнайдың қасиеттері оның өнделу бағытын анықтайды,нақты түрде алынатын мұнай өнімдерінің сапасына әсер етеді.Сондықтан мұнайды өндеудің ең тиімді вариантын таңдау үшін олардың химиялық табиғатын көрсететін мұнайлардың классификациясының маңызы үлкен.

Мұнайлардың әр түрлі химиялық-генетикалық,өнеркәсіптік және тауарлық классификациясы бар.Ең маңыздылары—химиялық және технологиялық классификациялары.Химиялық классификация негізіне 250-300 градус аралығында қайнап бітетін фракцияның топты көмірсутектік құрамы алынған.Осы фракцияда көмірсутектердің қандай да бір класының басымдылығына(50пай-

ыздан астам)тәуелді мұнайлар негізгі 3түрге бөлінеді:метандық

(парафиндік),нафтенді және ароматтық.Бұл фракцияда мұнайдың басқа кластарының көмірсутектері 25 пайызды(және одан астам)құрайтын болғанда аралас түрлерге бөлінеді:нафтенді-метандық,ароматты-нафтендік,ароматты-метандық,метанды-ароматтық, метанды-ароматты-нафтагендік.

Технологиялық классификация бойынша күкірт құрамына тәуелді мұнайлар 3 класқа бөлінеді:1-клас-аз күкіртті мұнайлар(күкірт құрамы 0-0,5 пайыз);2-клас-күкіртті мұнайлар(күкірт құрамы 0,51-1,9 пайыз);3-клас-жоғары күкіртті мұнайлар(күкірт құрамы 1,9 пайыздан асады).Ары қарай мұнайлар 350 градусқа дейін фракцияның шығуы бойынша типтерге;базалық майлардың потенциалды құрамы бойынша топтарға;базалық майлардың тұтқырлық индексі бойынша топшаларға;мұнайдағы қатты парафиндердің құрамы бойынша түрге бөлінеді.

Мұнай құрамы.

Мұнай құрамына кіретін негізгі элементтер-көміртек және сутек.Мұнайда көміртектің құрамы—82-87пайыз,сутек-11-14пайыз,күкірт-0,1-5пайыз аралы-

ғында болады.Мұнайлардың көпшілігінде азоттың және оттектің құрамы пайыздың ондық үлесінен аспайды.

Мұнай алкандық(парафиндік),циклоалкандық(нафтендік) және ароматтық көмірсутектердің қоспаларынан,сонымен қатар оттекті,күкіртті және азотты қосылыстардан тұрады.Мұнайдың гетероорганикалық қосылыстар деп аталатын соңғылары,негізінен,ауыр фракцияларда,әсіресе шайыр-асфальттік бөлігінде шоғырланған.

Алкандар.Мұнай алкандары газ түріндегі сұйық және қатты қосылыстардан құралады.Газ түріндегі алкандар(С1-С4 алкандар)серіктес және табиғи газдар құрамына кіреді.Көміртектің 5 және 15 атомынан құралатын қосылыстар(С5-С15 алкандар)—сұйық заттар.Гексадеканнан(С16Н34)бастап нормальдік алкандар қатты заттарға жатады,олар кәдімгі температурада мұнайда және жоғары қайнайтын фракцияларда кристалдық немесе еріген күйінде бола алады.Мұнай алкандары тармақталған және нормальді изомерлерден құралған;бұл изомерлердің салыстырмалы құрамы мұнай типтеріне тәуелді.

Әр түрлі мұнайларда алкандардың жалпы құрамы 10-нан 70 пайызға дейінгі аралықта болады.

Қазіргі уақытта бөлініп алынған немесе күмәнсіз анықталған алкандардың саны 600-ден асады.Нормальдік алкандар –ең кеңінен зерттелінгендер.

Мұнайда бутаннан(t қайн.0,5градус)үш триаконтанға С33Н68(t қайн.475градус)дейінгі барлық алкандардың бар екені анықталған.

Қатты алкандарға парафиндер және церезиндер жатады.Парафиндер – негізінен нормальдік құрылысты және кірме ретінде тармақтандырылған алкандар бар қатты алкандар қоспасы.Церезиндер –негізінен құрылысы тармақталған қатты алкандардың қоспасы.Қатты парафиндер барлық мұнайларда,бірақ көпшілігінде аз мөлшерде,ондық үлестен 5 пайызға дейін кездеседі.Нағыз парафиндік типті мұнайларда олардың құрамы 7-12пайызға дейін артады.Қатты парафиндердің орасан зор құрамы (15-20 пайыз)Маңғыстау жартылай аралындағы (Жетібай,Өзен) мұнайларда кездеседі.

Циклоалкандар.Мұнайларда циклоалкандардың(нафтендердің)құрамы 25-тен 75 пайызға дейінгі аралықта болады.Циклоалкандар барлық фракцияларда кездеседі.Олардың құрамы фракциялар ауырлаған сайын өседі. Мұнайларда ең тұрақты 5 және 6 мүшелі циклоалкандар басым,циклопентанның және циклогексанның көптеген гомологтары табылған,олар негізінен бензин фракцияларында кездеседі.Жоғары фракцияларда,сонымен қатар құрылысы әр түрлі,негізінен,екі жалпы көміртек атомдары бар (декалиндер,норборнан және т.б.) полициклді нафтендік көмірсутектер де болады.

1933 жылы моравиялық мұнайлардан(Чехославакия) үшциклді көмірсутек үшцикло(3,3,1,1) декан(адамантан) (І) бөлініп алынды.Бұл кристалдық заттың балқу температурасы – 269 градус(барлық белгілі көмірсутектердің ішінде ең жоғарғы балқу температурасы).Адамантан алмазға ұқсас көміртек атомдарының жүйесіне йе.Адамантан ядросын құрайтын қосылыстар өсімдіктерден және жануарлардан алынған заттардың ішінен табылмаған.Қазіргі уақытта адамантан химиясы қарқынды түрде дамуда.Оны алудың синтездік әдісі белгілі.Адамантан туындылары әр түрлі салаларда кең көлемде қолданыс тауып жатыр(дәрілік заттар,полимерлер және т.б.).

Арендер.Арендер(ароматтық көмірсутектер) мұнайда алкандар мен циклоалкандарға қарағанда аз мөлшерде кездеседі.Әр түрлі мұнайларда бұл көмірсутектердің жалпы мөлшері кең аралықта орташа есеппен 10-20 пайыз(масс.) кездеседі.Ароматтық мұнайларда оның мөлшері 35 пайызға(масс.) және одан да көпке жетеді.

Көмірсутектердің басқа кластарына қарағанда,арендер жеткілікті түрде зерттелінген.Бұл көмірсутектер класы мұнайда бензолдан және оның гомологтарынан,сонымен қатар би- және полициклдік қосылыстардың туындыларынан құралады.Мұнайлардың бензин фракцияларында С9 дейінгі барлық мүмкін болатын алкилбензолдар анықталған.Басым түрде кездесетіндер –толуол, м-ксилол және псевдокумол(1,2,4-үшметилбензол).

Керосин және газоил фракцияларында бензол көмірсутектерінен басқа нафталин гомологтары және дифенил бары анықталған.Мұнайдың ауыр газойль,май және жоғарғы фракцияларында үш және одан жоғары циклден тұратын полициклдік арендер табылған.Ауыр дистиляттар құрамында жеті сақинаға дейін бар полициклдік арендер болатына анықталған.

Гибрид құрылысты көмірсутектер.Мұнайда арен циклді және алкил тізбектен басқа циклоалкан циклдері бар гибрид құрылысты әр түрлі көмірсутектер бар.Керосин-газойль фракцияларында циклоалканарендердің ең қарапайым өкілдері индан,тетралин,флуорен және аценафтеннің туындылары бар.Гибридтік көмірсутектердің ароматтық циклдері түгел дерлік тек метил орынбасарларына,ал алициклділер бір немесе екі ұзын алкилді орынбасарларға ие.

Гетероорганикалық қосылыстар.Барлық мұнайларда көмірсутектерден басқа күкірт,оттек және азот сияқты гетероатомдары бар қосылыстар болады.Мұнай фракцияларында гетероатомдардың таралуы бірқалыпты емес.Әдетте,олардың үлкен бөлігі ауыр фракцияларда,әсіресе шайыр-асфальтенді қалдықтарда шоғырланған.Мұнай түріне тәуелді 400-450градустан жоғары температурада айдалатын фракциялар толығынан гетероатомды қосылыстардан тұрады деуге болады.

Мұнайларда оттек құрамды қосылыстардың мөлшері 10 пайызға(масс.) дейін жетеді.Мұнайлардың бұл компоненттері негізінен карбон қышқылдарынан,фенолдардан және күрделі эфирлерден,кетондардан,лактон-

дардан,ангидридтерден және фуран қосылыстарынан құралады.Нафтен қышқылдарының өнеркәсіптік маңызы бар.Бұл қышқылдардың жерсілті метал тұздары суда жақсы ериді және техникалық сабын ретінде қолданыс табады(мылонафт).

Мұнайдағы күкірт құрамының мөлшері 0,002-ден 7,0 пайызға(масс.) дейін болуы мүмкін,ол күкіртті қосылыстардың 0,2-70 пайыз құрамына сәйкес келеді.Химиялық құрамы бойынша мұнайдың күкіртті қосылыстары әр түрлі болып келеді.Мұнайларда меркаптандар,сульфидтер,полисульфид-

тер,тиофен,сульфондар,сульфоксидтерсульфон қышқылдары кездеседі.

Мұнайдың шайыр-асфальтенді бөлігінде күкірт,азот және оттек атомдары болатын одан да күрделі қосылыстар кездеседі.Қазіргі уақытта 250-ден астам күкіртті қосылыстар анықталған.Олардың барлығы,негізінен жеңіл және орта дистилятты фракциялардан бөлініп алынған.

Азотты қосылыстар,оттекті және күкіртті қосылыстарға қарағанда,мұнайда өте аз мөлшерде кездеседі.Химиялық қасиеттері бойынша мұнайдың азотты қосылыстары мұнайдан жеңіл бөлініп алынатын(анилин,пиридин,хинолин,акридин,фенантридин,т.б.) азотты негіздерге және бейтарапты азотты қосылыстарға анық түрде бөлінеді.Мұнайдың бейтарапты азотты қосылыстары,негізінен,пиррол,индол және карбозол туындыларынан,сонымен қатар қышқылдар амидтерінен құралған.Ауыр мұнай қалдықтарында молекула құрамындағы төрт пиррол сақинасы бар порфириндер(ІІ)кездеседі.Мұнай генезисі тұрғысынан қызғылықты,мұнай порфириндері,хлорофил немесе гем молекулаларына кіретін порфириндік комплекске ұқсас,бірақ магний(хлорофил)немесе темір(гем) орнына мұнай порфирин комплекстерінде ваннадий немесе никель кездеседі.

Шайыр-асфальтенді заттар.Шайыр-асфальтенді заттар белгілі органикалық қосылыстар кластарына жатпайды.Олар молекула құрамында азот,күкірт,оттек және кейбір металдар кіретін гибридті құрылымды жоғары молекулалар қосылыстарының күрделі қоспасы болып табылады.Мұнайдағы олардың құрамы жеткілікті кең диапазонда пайыздың ондық үлесінен ондық пайызға дейін кездеседі.Қазақстанда шайыр-асфальтенді заттардың құрамы 10-50пайызға(масс.)дейін жететін ауыр шайырлы мұнайлар кездеседі.Бұл мұнай компоненттерінің құрылыстары әлі аз зерттелінген.

Әр түрлі еріткіштерде шайыр-асфальтенді заттардың әр түрлі ерігіштігіне сүйеніп,оларды келесі фракцияларға бөлу қабылданған:карбоидтер—күкіртті көміртекте ерімейтін заттар,карбендер—күкіртті көміртекте еріп,бензолда(және ССІ4)ерімейтін заттар:асфальтендер—аталған еріткіштерде еритін,бірақ С5-С8 қаныққан көмірсутектерде ерімейтін заттар; мальтендер—С5-С8 қаныққан көмірсутектерде еритін заттар.Өз кезегінде мальтендер шайырлар мен майлардан құралады,олар силикагелде адсорбциялық хромотографиямен бөлінеді.

Генетикалық тұрғыдан шайырлар майлар мен асфальтендер арасында тұр. Майлардан щайырларға және шайырлардан асфальтендерге көшкенде циклді құрылымның конденсациялану дәрежесі және ароматтану дәрежесі өседі. Асфальтендер мұнайлардың ең жоғарғы молекулалық заттары болып табылады.

Мұнайдың минералдық компоненттері.Мұнайдың минералдық компоненттеріне металдардан және қышқылдардан түзілген тұздар,металл комплекстері,сонымен қатар коллоидті дисперленген минералдық заттар жатады.Бұл заттардың құрамына кіретін элементтерді көбінесе микроэлементтер деп атайды.Олардың жалпы құрамы 0,02-0,03пайыздан(масс.) сирек асады.

Қазіргі уақытта мұнайларда 40-тан астам әр түрлі элементтер табылған:1)валенттілігі ауыспалы металдар(V,Ni,Te,Cu,Mn,Pb,Ca,Ti);2)сілті-

лік және жерсілтілік металдар(Na,K,Ba,Cu,Si,Mg);3)галогендер және басқа элементтер(Cl,Br,Si,Al және т.б.).Басқа элементтерге қарағанда,мұнайда ваннадий және никель айтарлықтай көп мөлшерде кездеседі.

Мұнай өндеуде оның құрамындағы микроэлементтер құрамын және мөлшерін білудің көп маңызы бар.Көптеген металдар,ең алдымен,ваннадий және никель,катализаторлардың улары болып есептеледі.Сондықтан катализаторларды дұрыс таңдау және оларды уланудан қорғау шараларын анықтау үшін бұл элементтердің құрамын білу керек және шарт.

Мұнайды өндеу.

Мұнайды өндеудің біріншілікті және екіншілікті процестері қалыптасқан. Мұнай өндеудің негізгі процесі(біріншілікті) стабилизациялан-

ғаннан,сусызданғаннан,тұзсыздандырылғаннан кейін—ол айдау.Мұнайды айдау—мұнайдан оны құрайтын бөліктерін немесе фракцияларын термиялық айырып алу процесі,оның нәтижесінде қойылған мақсатқа тәуелді келесі мұнай өнімдері алынады:авациялық және автокөлік бензині,лингроин,реактивті және газтурбинді отындар,керосин,дизельді отын және мазут.Мұнайды осылай айдағаннан кейін қалған қалдықтары—мазут—майлағыш майлар(дистилятты және қалдықты),парафинді,гудронды,коксті және басқа мұнай өнімдерін өндіруге шикізат ретінде қолданады.

Мұнай айдаудан алынған дистиляттар және қалдықтар мұнай өндеудің екінщілікті процестерінде шикізат ретінде қолданылады.Мұнай өндеудің екіншілікті процестеріне,оның құрамына кіретін көмірсутектердің құрылымының өзгеруіне байланысты;термиялық,каталитикалық крекинг,риформинг,гидроформинг,платформинг,алкилдеу,мұнай өнімдерін ароматтау,изомерлеу,полимерлеу,деструктивті гидрогендеу,пиролиз,кокстеу жатады.Мұнай өндеудің біріншілікті және екіншілікті процестерінде алынған мұнай өнімдері тазарту процестерінен өтеді.Алынған мұнай өнімдерінің сапаларын ары қарай көтеру үшін оларға әр түрлі енгізбелер(присадкалар) қосылады.

Пайдаланылған әдебиеттер:

Суербаев Х.А.«Мұнай мен газды өндеудің термиялық және каталитикалық процестері».

Алматы,2009ж.

Бардик Д.Л.«Олимп-Бизнес»

2001ж.-409с.

Суханов В.П.«Каталитическое процессы внефтепереработке»

Москва,1976ж.-343с.

Берг Г.А.Хабибуллин С.Г.«Каталитическое гидроблагораживание

нефтяных остатков».

Ленинград,1986ж.