Neftni qayta ishlash kimyoviy texnologiyasi

XOM ASHYO TASNIFI
Neft va tabiiy gazlarning kimyoviy tarkibi va xossalarini bilish ularning yer osti tog‘ jinslari qatlamlarida hosil bo‘lishini to‘g‘ri talqin qilish, hamda ulardan turli xildagi tayyor va qayta ishlash uchun xom-ashyo maxsulotlarni olish uchun muhim hisoblanadi.
Neft sanoati rivojlanishining dastlabki bosqichlarida neftdan olingan kerosin, surkov moylari va boshqa turdagi neft mahsulotlari tarkibi aniq bo‘lmagan. Olimlar tomonidan neft tarkibi o‘rganilishi natijasida uning asosan uglerod va vodoroddan iborat ekanligi aniqlandi. Shuning uchun neft uglevodorodlar aralashmasi deb qarala boshlangan.
Neft va neft mahsulotlarining tavsifnomalarini o‘rganish uchun dastlab ularning zichligi va fraksion tarkibi aniq haroratlar oraliqlarida aniqlanilgan. Uning tarkibidagi benzin, kerosin va moylarning miqdori o‘rganilgan. Har xil neft konlarida bu fraksiyalarning o‘zaro nisbatlari turlicha bo‘lib, fraksiyalar sifati esa ularning amalda qo‘llanilishi darajasi bilan belgilanilgan. Masalan, sanoatning dastlabki rivojlanishi bosqichlarida benzin unchalik kerak bo‘lmagan, hatto zararli mahsulot deb qaralgan. Shuning uchun uning tarkibi o‘rganilmagan. Kerosin zarur mahsulot hisoblangan, surkov moylari sifati esa ular qo‘llanilgan mexanizmlar yaxshi va uzoq vaqt ishlashi bilan belgilangan.
Fan va texnologiyalarning rivojlanishi natijasida neft va gaz, hamda ularning mahsulotlari tarkibi va xossalarini tadqiqot qilishning: adsorbsiya, mass-spektral tahlil, gazli xromatografiya, optik, yadro magnit rezonansi, termik diffuziya va shu kabi usullari paydo bo‘ldi. Neft tarkibida o‘zining tuzilishi va xossalari bo‘yicha turli xildagi gazsimon, suyuq va qattiq uglevodorodlar mavjud. Har qanday neft tarkibida erigan gazlar bo‘lib, neftni qazib olganda uning yer yuzasiga chiqishi bilan bunday gazlar uning tarkibida alohida ajralib chiqadi. Shuningdek tog‘ jinslari qatlamlarida tarkibida neft bo‘lmagan gaz uyumlari ham uchraydi. Neft uglerod va vodorodning murakkab birikmalaridan iborat bo‘lib uning tarkibida taxminan uglerod miqdori 83-86%, vodorod miqdori 12-14%, oltingugurt S, kislorod O va azot N miqdori 1-3%, ba’zi hollarda oltingugurt miqdori 3-5% gacha bo‘ladi. Massa bo‘yicha uglevodorodlarning umumiy miqdori 97-98% ni tashkil etadi.
Neftning tarkibi tabiiy gazning tarkibiga ko‘ra juda murakkabdir. Neftda ko‘p sonli suyuq va unda erigan holda barcha turdagi qattiq uglevodorodlar mavjud. Neft tarkibi asosan parafin, naften va aromatik uglevodorodlarning aralashmalaridan iborat. Neft va gazning tarkibida bo‘lgan barcha uglevodorodlar molekulalarining tuzilishiga ko‘ra uchta asosiy guruhga bo‘linadi:
1. Parafinli uglevodorodlar (alkanlar), umumiy formulasi ;
2. Naftenli uglevodorodlar (siklanlar), umumiy formulasi ;
3. Aromatik uglevodorodlar (arenlar), umumiy formulasi .
Neftning asosiy qismini yuqorida keltirilgan har uchala guruhdagi uglevodorodlarning murakkab aralashmasi tashkil etadi. Uglevodorodlar molekulalarining tuzilishi ularning kimyoviy tarkibi va fizik xossalarini belgilaydi. Shuningdek, qazib olinayotgan neft va gaz tarkibida turli xildagi mexanik gazlar, metallar va ularning uglevodorodli birikmalari uchraydi.
Neft tarkibi ko‘plab metanli (parafinli), naftenli va aromatik uglevodorodlardan iborat bo‘lganligi uchun ularning agregat holatlari ham turlicha bo‘ladi. Metanli uglevodorodlar S₅N₁₂ dan S₁₆N₃₄ gacha oddiy haroratlarda suyuq holda bo‘ladi. va undan yuqori uglevodorodlar qattiq holda bo‘lib, uglevodorodlarning izomerlari xona haroratida suyuq holda bo‘ladi. Qattiq uglevodorodlarga parafinlar kiradi. Parafinlar neftda erigan holatda 5-10% miqdorda bo‘ladi. Oddiy naftenli va aromatik uglevodorodlar suyuq holda, ikki, uch va undan yuqori xalqalardan tuzilgan uglevodorodlar esa qattiq holatda bo‘ladi.
Bundan tashqari neft tarkibida smola va har xil moddalar ko‘rinishida kislorodli, oltingugurtli, azotli va boshqa uglevodorodlar mavjud. Suyuq parafin uglevodorodlar gazsimon uglevodorodlardan eng yengili pentan , undan keyin geksan , geptan , oktan va boshqalar gacha hisoblanadi. Pentan yana ikki xil izomer: izopentan va neopentan ko‘rinishlarida uchraydi. Geksan da 4 ta izomer (izo- ), geptan da 8 ta izomer (izo- ), oktanda da 17 ta izomer (izo- ) bor. Molekulada uglerod atomlari sonining oshishi bilan izomerlar soni ham keskin oshadi, masalan, tarkibli uglevodorodning 802 ta, tarkibning esa 1858 ta izomerlari mavjud bo‘lishi mumkin.
Neft tarkibidagi ko‘plab uglevodorodlarning har birini to‘g‘ridan to‘g‘ri aniqlash qiyin. Shuning uchun neftning tarkibini o‘rganishda uni har hil qaynash haroratlariga bog‘liq ravishda fraksiyalarga ajratadi.
Neftning tovarlik sifati va fraksion tarkibi laboratoriya sharoitida uni haydash yo‘li bilan aniqlaniladi. Neftni haydash uning tarkibiga kiruvchi har bir uglevodorodni o‘zining qaynash haroratiga bog‘liq ravishda alohida tashkil etuvchilarga ajratib olishdan iborat. Masalan pentanning qaynash harorati +36^oS, geksanniki esa +69^oS ga teng. Og‘ir uglevodorodlarning qaynash harorati juda yuqori, ya’ni +300^oS va undan yuqori.
Laboratoriya sharoitida neftni haydash 200, 250, 300, 350 va 400^oS haroratlarda olib boriladi. Neftni qayta ishlash to‘g‘ridan to‘g‘ri uni haydashga asoslangan bo‘lib, atmosfera bosimi sharoitida 350-400^oS gacha qizdiriladi. Bu jarayon davomida neftdan benzin-ligroin fraksiyasi bir necha 10^oS dan 200^oS harorat oraliqlarida, kerosin-gazoyl 200^oS dan 300^oS gacha, solyarka 300^oS dan 350^oS gacha harorat oraliqlarida qaynab bug‘lanib chiqib ajraladi. Ulardan so‘ng mazut (qoramoy) qoladi
Neft sanoati neft va muvofiq neft mahsulotlarini qazib olish, qayta ishlash, tashish va sotishni o'z ichiga olgan iqtisodiyot sohasidir. O'zaro bog’langan sanoat sohalariga geofizika, burg’ulash, neft-gaz qurilmalarini ishlab chiqarish kiradi.
Neftni qayta ishlash - yirik tonnali ishlab chiqarish bo'lib, neft, uning fraktsiyalari va neft gazlarini tovar neft mahsulotlariga va neft kimyosi uchun xom-ashyoga, asosan organik va mikrobiologik sintez mahsulotlariga o'zgartirishga asoslangan. Ishlab chiqarish jarayoni neftni qayta ishlash zavodlarida (NQIZ) amalga oshiriladigan fizik va kimyoviy-texnologik jarayonlar yig’indisi, shu jumladan xom-ashyoni tayyorlash, uni birlamchi va ikkilamchi qayta ishlashni o'z ichiga oladi. Quyida keltirilgan 1-sxemada neftni qayta ishlash mahsulotlari va ulaming qo'llanilishi sohalari keltirilgan.
Neftni qayta ishlash uni haydash, ya'ni neftni fraktsiyalarga fizik ajratish yo'li bilan amalga oshiriladi. Neftni qayta ishlashning birlamchi va ikkilamchi sohalari farqlanadi. Neftni qayta ishlash darajasi - xom-ashyoning qo'llanilish samaradorligini ko'rsatuvchi ko'rsatkichdir. Bu ko'rsatkich neftni qayta ishlash mahsulotlari hajmining neftni qayta ishlashga sarflangan umumiy hajmiga nisbatini ko'rsatadi. U quyidagi formula bo'iycha hisoblab chiqiladi:
Qayta ishlash darajasi = (qayta ishlash hajmi - mazut ishlab chiqarish hajmi - o'ziga qilingan yo'qotishlar va harajatlar hajmi) / qayta ishlash hajmi xlOO %.
Qayta ishlash darajasi kattaligiga qarab neftni qayta ishlash ikkilamchi jarayonlari to'yinganligi va neft mahsulotlari assortimenti strukturasi haqida fikr yuritish mumkin. Ko'rsatkich qancha yuqori bo'Isa, xom-ashyo tonnasidan shuncha ko'proq neft mahsulotlari olinadi
Birlamchi qayta ishlashda neftdan tuzlar va suv ajratiladi. Samarali tuzsizlantirish jihozlar korroziyasini kamaytirish, katalizatorlar parchalanishini
oldini olish, neft mahsulotlari sifatini yaxshilash imkonini beradi. Keyin atmosfera yoki vakuumli rektifikatsiya kolonnalarida neft fraktsiyalarga ajratiladi. Ulardan tayyor mahsulotlar sifatida foydalaniladi, masalan past oktanli benzinlar, dizel yoqilg’i, kerosin, yoki keyingi qayta ishlashga yuboriladi.
Ikkilamchi qayta ishlash fraktsiyalar (distillyatlar) birlamchi qayta ishlanganida ulardagi ma'lum turdagi uglevodorodlar miqdorini oshirish maqsadida kimyoviy o'zgarishlarni, hatto molekulalar destruktsiyasigacha o'zgarishini ta'minlaydi. Neftni ikkilamchi qayta ishlashning asosiy usuli bo'lib, termik kreking, katalitik kreking va gidrokreking hisoblanadi. Kreking - bu og’ir uglevodorodlar parchalanishini, izomerizatsiya va yangi molekulalar sintezini hosil qiluvchi neft va uning fraktsiyalar ini qayta ishlash usulidir. U asosan motor yoqilg’ilami olish uchun ishlatiladi.
Neft mahsulotlari (350 °C gacha qaynab chiqadigan fraktsiyalar benzinlar, kerosinlar, gazoturbina, dizel va reaktiv yoqilg’ilar) chiqishini va ularni haydash mahsulotlari sifatini yaxshilash maqsadida quyidagi jarayonlar keng ishlatiladi: og’ir va qoldiq xom-ashyoni destruktiv qayta ishlash usullari (gidrokreking, deasfaltizatsiya, demetallizatsiya, katalitik kreking, kokslash, termik kreking); asosiy turdagi neft mahsulotlari - yoqilg’ilar va moylarning sifatini oshirishga qaratilgan jarayonlar (gidrotozalash, katalitik riforming); neft gazlari (neftning yo'ldosh gazlari, qayta ishlash gazlari) va moylar, parafinlar, qo'ndirmalar, bitumlar ishlab chiqarish, shuningdek neft' kimyosi va kimyoviy xom-ashyo ishlab chiqarish (neft qoldiqlari aromatik uglevodorodlardan tozalash, gazsizlantirish, piroliz).
Neft-gaz sohasida ishlovchi zamonaviy kompaniyalar yoki vertikal- integrallashgan, yoki maxsuslashtirilgan kompaniyalar bo'ladi. Integrallashgan o'z tarkibiga butun ishlab chiqarish zanjirini - kondan iste'molgacha ishlami, shuningdek neft kimyosi, gazni qazib olish va qayta ishlash, al'temativ yoqilg’ilar ishlab chiqarish, shu jumladan qisman elektroenergetikani ham o'z ichiga oladi. Maxsuslashtirilgan kompaniyalar tor doirada (foydali qazilmalami qidirish, qazib olish, qayta ishlash, tashish, sotish) faoliyat ko'rsatadi, biroq integrallashgan kompaniyalar bilan mustahkam aloqada ishlashadi. Integrallashgan kompaniyalar soni ko'p emas, biroq ular neft-gaz sohasida yirik ulushga ega bo'lishadi.
Neft bir emas, balki bir necha turdagi kimyoviy birikmalar aralashmasidir. Ulardan ba'zilari juda oddiy, masalan, CH4 (metan), ba'zilari esa murakkab, masalan, Cg5H60 va C85H60 formulalari (brutto-formulalar) kimyogarlarga tushunarli bo’lgan aniq kimyoviy birikmalarga tegishli parafinlardir. Bu masala haqida keyinroq bafurja to’xtalib o’tamiz. Neft tarkibiga kiruvchi ko’pgina kimyoviy birikmalar uglevodorodlar deb atalib, uglerod va vodorodning aniq kombinatsiyalaridan tashkil bo’lgan bo'ladi.
Neft tarkibida uglerod — 83—87%, vodorod - 11-15% ni tashkil etadi. Qo’shimcha birikmalar holida kislorod, azot va oltingugurt bo’lishi mumkin. Neft xom ashyosi va dastlabki haydash mahsulotida parafin, naften va aromatik utlevodorodlar yoki ulaming aralashmasi uchraydi.
Neft yer qobig’ining 500—5000 metr chuqurligida joylashgan bo’lib, asosiy qismi 800—2500 metrdan nasoslar yordamida qazib olinadi. Neft quduqdan chiqqanda dastlab undan neft, neftda erigan yoki birgalikda mavjud bo’lgan gazlaming bosimi ta’sirida er yuzasiga fontan holida otilib chiqadi. Keyinchalik bosim pasayadi va neft kompressor orqali tortib olinadi. Qazib olinayotgan 1 tonna neft o’zi bilan 50-100 m3 gaz, 200-300 kg suv, 10-15 kg mineral tuz va chiqindilarni birga olib chiqadi. Quduqlardan chiqqan (20—30 ta yoki ba’zan 80 tagacha quduqdan) neft bir joyga yig’ilib hosil qilingan aralashma tarkibidagi neft miqdori aniqlanadi. Neft bilan chiqqan gaz maxsus qurilmalarda ajaratib olinadi. Bunda neftdagi suv 0,2—0,8% gacha, tuz esa 1 tonna neftda 0,8—lkg gacha kamayadi.
Neft mahsuloti tavsifi haqida so’z yuritish uchun aniq birikmalami fraktsiyalar deb nomlanuvchi guruhlarga kiritish maqsadga muvofiq bo’ladi. Fraktsiya (yoki pogon) aniq ikki harorat orlag’ida qaynaydigan barcha birikmalami jamlaydi. Bu haroratlar fraktsiyalaming qaynash chegarasi yoki qaynab bug’lanish oralig’i deb ataladi.