2. Qaz emalı sənayesinin xammal mənbələri. Qaz kondensatlarının keyfiyyət xarakteristikaları

Qaz kondensatları
Müxtəlif yataqların qazkondensatları kimyəvi tərkibinə və kükürdün miqdarına görə əsaslı fərqlənir, onların tərkibi yatağın xüsusiyyətindən və istismar şəraitindən asılıdır. Kükürdün miqdarının çoxluğuna görə Orenburq (1,18%), Həştərxan (1,37%) və Qaraçaqanak (0,8%) yataqları seçilir. Təbii qazlardan fərqli olaraq, qazkondensatlar parafin karbohidro-genlərlə yanaşı bu və ya digər miqdarda naften və aromatik karbohidrogenlərə də malikdir.
Qazkondensatlar karbohidrogen xammalının mənbəyi hesab olunur. Hal-hazırda onların hasilatı 25-28 mln.t/il-ə çatır, bu isə hasil edilən hər 1 kub.m qaza 40 q təşkil edir. Lakin Rusiya və MDB ölkələrinin istismarda olan yataqlardan hasil edilən kondensat onun potensialının 50-60%-dən çox deyil, iri qazkondensat yataqları olan inkişaf etmiş ölkələrdə (ABŞ, Kanada) hasilat 95%-ə çatır.
Aşağı reaksiya qabiliyyətli olmasını müəyyən edən aşağı molekullu alkanların C-H əlaqəsinin qırılmasına, nisbətən yüksək miqdarda enerji tələb olunur, buna görə onlar ən aşağı reaksiya qabiliyyətli üzvü birləşmələrə aiddir, lakin molekullarda karbon atomlarının sayı artdıqca, onların aktivliyi də artır. Müəyyən şəraitlərdə onlar oksidləşmə, hallogenləşmə, nitrolaşma, sulfoxloridləşmə və s. reaksiyalarına da girə bilirlər. Nisbətən aşağı temperaturlarda hidrogen atomunun başqa atomlarla və ya qruplarla əvəz edilməsi reaksiyaları da baş verir. Alkanların bütün əlaqələrinin doymuş olduğu üçün onlar birləşmə reaksiyalarında iştirak etmirlər.
Cədvəl 1.
Aşağı molekullu alkanların əsas xassələri

Göstərici	Metan	Etan	Propan	n-Butan	i-Butan
Molekul kütləsi	16,04	30,07	44,09	58,123	58,123
Ərimə temperaturu, °C	-182,48	-183,23	-187,69	-138,35	-159,60
Qaynama temperaturu, °C	-161,49	-88,63	-42,07	-0,50	-11,73
Kritik temperatur, °C	-82,4	32,3	96,84	152,01	134,98
Kritik təzyiq, MPa	4,6	4,87	4,27	3,675	3,534
Kritik sıxlıq, kq/m^3	160,4	204,5	220,5	228	221
İstilik tutumu Cp, kC/(kq·K)	2,22	1,74	1,654	1,678	1,667
Buxarlanma entalpiyası ΔH°bux, kC/mol	8,22	14,68	18,83	21,5	19,2
Əməlgəlmə entalpiyası ΔH°əmg, kC/mol	-84,9	-106,7	-104,6	-126,1	-134,5
Yanma entalpiyası ΔH°yan, kC/mol	-882	-1541,4	-2202,0	-2878,52	-2871,65
Buxar təzyiqlərinin müəyyən-ləşdirmə temperaturu (°C) 1 Tor	-250,9	-159,5	128,9	-101,5
10 Tor	-195,5	-142,9	-108,5	-77,8
100 Tor	-181,4	-119,3	-79,6	-44,2
1 Mpa	-124,8	-32,0	26,9	79,5
3 Mpa	-96,3	10,0	78,7	140,6
Qazın sıxlığı 0°C və 760 Tor, kq/m^3	0,7168	1,356	2,0037	2,703	2,673
Havaya görə sıxlıq	0,554	1,049	1,550	2,091	2,068
Mayenin sıxlığı (0°C), 103 kq/m^3	0,415 (-164°C)	0,546 (-88°C)	0,5794 (-40°C)	0,60 (0^0C)
Suda həll olma, sm^3 (t=0°C, p=101,325 kPa) 1dm^3-da 0°C-də	55,6	93,7(1,5)	-	-	-
19,8°C	33,1 (20)	49,6	39,4	32,7	-
29,8°C	27,6 (30)	37,5	28,8	23,3	-
100°C	17,0	-	-	-	-
Özlülük (qaz, 20°C), 10-8 kq· m^-1·s^-1	1092	1290	800	735	744
İonlaşmanın ilkin potensialı	12,99	11,65	11,08	9,07

Aşağı molekullu alkanlarda H atomunun ayrılması və C-C əlaqəsinin qırılması böyük enerji tələb etdiyindən, texnoloji proseslərin yaradılmasında çətinliklər yaradır. Belə ki, onların kimyəvi konversiyası üçün katalizatorların iştirakı belə yüksək temperaturlar tələb olunur (cəd.2).

Cədvəl 2.

Aşağı molekullu alkanların molekul və radikallarında rabitələrin qırılma enerjiləri

Reaksiya	ΔH^0298
C-H rabitəsi
CH4 = CH3+H	104,0±1,0
CH3 = CH2+H	109,4±3,0
CH2 = CH+H	102,8±3,0
CH = C+H	81,0
C2H6 = C2H5+H	98,1±1,0
C2H5 = C2H4+H	39,0±1,0
C2H4 = C2H3+H	106,0±2,0
C3H8 = n-C3H7+H	97,9±2
C3H8 = i-C3H7+H	94,5
n-C4H10 = n-C4H9+H	99,5±3
C-C rabitəsi
Reaksiya	ΔH^0298
C2H6 = CH3+CH3	88,3±2,0
C3H8 = C2H5+CH3	84,5±1,4
n-C4H10 = C3H7+CH3	85,4
C4H10 = C2H5+C2H5	81,8±2

Hər bir qaz üçün kritik parametrlər - kritik temperatur və kritik təzyiq mövcuddur (cəd.11). Əgər təbii qazın temperaturu kritik temperatur kəmiyyətindən yüksəkdirsə, qazın halı qazvaridir, qazın temperaturu kritik kəmiyyətdən aşağı olduqda isə onun hər bir kəmiyyəti üçün qazı maye halına çevirən təzyiq mövcuddur.

Təbii qazın əsas komponenti olan metanın kritik temperaturu mənfi 82,5^oC (190,55 K), kritik təzyiqi isə 46 atm təşkil edir. Bu onu göstərir ki, metanın temperaturunu mənfi 82,5^oC-yə endirib, 46 atmosferə qədər sıxdıqda o, maye halına keçir. Düzdür, metanı daha dərin soyutmaq mümkündür, onda onun maye halına keçmə təzyiqi daha aşağı olur. Belə ki, metan -190^oC temperatura qədər soyudulduqda, onun maye hala keçməsi atmosfer təzyiqində baş verir. Təbii qazın digər komponentləri də analoji xassələrə malikdir.
Qaz kondensatlarının keyfiyyət xarakteristikaları.
Qaz kondensatları – qaz-kondensat yataqlarında təbii qazların hasilatı zamanı onlardan ayrılan müxtəlif quruluşlu yüksək qaynayan karbohidrogenlərin maye qarışığıdır. Qaz kondensatları lay təzyiqinin (kondensləşmə başlanğıcı təzyiqindən aşağı) və temperaturunun azalması nəticəsində qaz-kondensat quyularının istismarı zamanı təbii qazlardan ayrılan maye karbohidrogenlər (C₅H₁₂ + yuxarı) qarışığıdır.
Qazda kondensatın miqdarı laydakı termbarik şəraitdən (təzyiq və temperatur nə qədər yüksək olarsa, qazda bir o qədər çox miqdarda maye karbohidrogenlər həll ola bilər), lay qazının tərkibindən (metanın homoloqları və CO₂ qazda benzin-kerosin komponentlərinin həll olmasına və qaz kondensatının miqdarının artmasına səbəb olur), neft haşiyələrinin mövcudluğu və onlarda yüngül fraksiyaların qatılığından, mədənlərin formalaşması zamanı qaz-kondensat qarışıqlarının miqrasiya şəraitindən asılıdır. Lay qazlarında qaz kondensatının qatılığı 0.4-10 molekulyar % hədlərində (5-10-dan 500-1000 q/m³-ə qədər) dəyişə bilər.
Qaz kondensatının fraksiya və karbohidrogen tərkibi geniş diapazonda dəyişir və mədənin yatım, seçim və istismar müddətindən asılıdır. Qaz kondensatı benzin (qaynama intervalı 30-80-dan 200^oC-yə qədər), kerosin (200-300^oC) və az dərəcədə daha yüksək qaynayan komponentlərdən ibarətdir. Bir çox qaz kondensatları üçün benzin fraksiyasının çıxımı 50%-dən çox olur (çox vaxt 70-85%); müəyyən qədər dərinlikdə yerləşən mədənlərdən çıxarılan qaz kondensatı əsasən kerosin-qazoyl fraksiyasından ibarət olur. Tərkibində metan, xüsusilə, naften karbohidrogenləri (metan-naften tipli) üstünlüyü ilə qaz kondensatları nisbətən geniş yayılmışdır. Əsas etibarilə aromatik (65% alçaq qaynayan fraksiya) və ya naften karbohidrogenlərindən (70-85%-ə qədər verilmiş fraksiya) ibarət olan qaz kondensatları nadir hallarda rast gəlinir. Kondensatların sıxlığı 660-840 kq/m³, ümumi kükürdün miqdarı yüzdə, bəzən onda bir % pay təşkil edir. Kondensatlar xam (mədən şəraitində qaz kondensat mədənləri qazlarından ayrılmış ilkin məhsul) və tərkibindən həll olmuş qazlar ayrılmış stabil qaz kondensatına (metan-butan fraksiyası) ayrılır.
Qaz kondensatı və onun tərkib hissələri mühərrik yanacağı kimi istifadə olunur və kimya sənayesi üçün qiymətli xammal hesab edilir. Qaz kondensatları maye daşıyan nəqliyyat vasitələri (stabil qaz kondensatı) və ya öz təzyiqi altında xüsusi kondensat boru kəmərlərinin köməyilə (xam qaz kondensatı) istehlakçıya çatdırılır.
Stabil qaz kondensatı – təbii qazdan ayrılan məhsuldur və molekulunda dörd və ya üç karbon atomu olan (spesifikasiyadan asılı olaraq) maye karbohidrogenlərin qarışığıdır. Adətən C₅₊ və ya C₄₊ kimi işarə edilir.
Qazın təzyiqinin və/və ya temperaturunun azaldılması zamanı kondensləşmə nəticəsində alınan məhsul qaz kondensatı (qeyri-stabil) adlanır. Qaz kondensatının (qeyri-stabil) tərkibində C₁-C₄ sıra həll olmuş qazlar vardır.
Adi maye daşıyan nəqliyyat vasitələri ilə qaz kondensatlarının emala çatdırılması üçün uçucu fraksiyaların kənarlaşdırılması üçün o, rektifikasiya ilə stabilləşdirilir və ya atmosfer təzyiqində və yüksək temperaturda saxlanılır və stabil qaz kondensatı alınır. Uçucu fraksiyaların ayrılma dərəcəsi sistern və anbarlar üçün Reydə görə doymuş buxar (RBT) təzyiqinə əsasən müəyyən edilir. API-nin (Amerika Neft İnstitutu) tövsiyələrinə əsasən, bazar xammalı üçün RBT standart temperaturda (ABŞ-da 15^oC) 10 psi-dən (69 kPa) çox olmamalıdır. Bu göstərici üfüqi rezervuarlarda buraxıla bilən qalıq təzyiq ilə əlaqədardır. RBT-nin artması mümkündür, lakin bu, saxlanma prosesində neft xammalının buxarlanmasına gətirib çıxarır, belə ki, rezervuarlar tənəffüs klapanları ilə təchiz edilmişdir.
Təbii şəraitdə qaz kondensatı, bir qayda olaraq, daha yüngül karbohidrogen qazlarının tərkibində qaz şəklində olur. Təzyiq və/və ya temperaturun kritik qiymətdən aşağı düşməsi zamanı onun əks kondensləşməsi baş verir. Əks kondensləşmə kondensatın səthdən ayrılmasına mane olur, belə ki, süxurun maye karbohidrogenlərə nisbətən qaz üzrə nüfuzluluğu xeyli yüksəkdir. Digər tərəfdən, süxurun məsamələrində toplanan kondensat onların qaza görə nüfuzluluğunu azaldır. Əks kondensləşmənin və onunla əlaqədar olan layda kondensat itkisinin aradan qaldırılması üçün lay daxilində təzyiq və mədənin maye karbohidrogenlər və qaza görə nüfuzluluğunun artırılmasının müxtəlif üsullarından, o cümlədən, krikondenbardan yuxarı həddə laydaxili təzyiqin saxlanılması üçün qismən benzinsizləşdirilmiş qazın təkrarən laya vurulmasından ibarət olan sayklinq-prosesdən istifadə olunur. Krikondenbar – çoxkomponentli sistemin maye və buxarşəkilli fazalarının tarazlıqda olduğu maksimal təzyiqdir.