Мұнай газдарын өңдеу

Лекциялардың қысқаша мазмұны

Бұл материал органикалық заттардың химиялық технологиясы бойынша модульдер мен дәрістердің мазмұнын жүйелейді: пәннің мақсаты мен әдістерінен бастап мұнай-химиялық синтез, негізгі органикалық синтез және негізгі өндірістік бағыттарға дейін.

Модуль 1 — Мамандыққа кіріспе

Лекция 1 — Пәннің мақсаттары мен міндеттері. Пәннің әдістері

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Негізгі органикалық синтездің химиялық технологиясының теориялық негіздерін меңгеру және органикалық заттар мен материалдар өндірісіндегі химиялық процестерді терең түсіну.

Неге маңызды?

Ең маңызды органикалық заттар мен материалдарды өндіру өндірістің барлық кезеңіндегі химиялық процестерді білуді талап етеді. Бұл курс химик-технологтың кәсіби іргетасын қалыптастырады және ұлттық экономика мен медицина үшін өзекті.

Қолданылу салалары

Мұнайхимиялық синтез
Фармацевтика және ауыл шаруашылығы өнімдері
Талшық, пленка, пластмасса бұйымдары
Бояғыштар мен жарылғыш заттар өндірісі

Өнеркәсіптік органикалық химияның шикізат базасы — көмірсутектер (мұнай, газ), көмір, сондай-ақ өсімдік және жануар текті табиғи шикізат.

Жіктеу (қысқаша)

Шикізатты өңдеу технологиясы

Сұйық отынды өңдеу
Газ тәрізді отынды өңдеу
Қатты отынды өңдеу
Табиғи шикізатты өңдеу

Өндіріс бағыты

Негізгі (ірі тоннажды) органикалық синтез
Ұсақ органикалық синтез

Мұнай-химия өндірісі және негізгі органикалық синтез — химия өнеркәсібінің жетекші салалары. Органикалық синтез технологиясын оқыту болашақ маманға негізгі технологиялық сызбаларды түсіндіруді, өнімдердің экономикадағы және тұрмыстағы қолданылуын бағалауды, сондай-ақ өндірістегі практикалық дағдыларды қалыптастыруды мақсат етеді.

Модуль 2 — Мұнай-химиялық синтез

Дәріс 2 — Отындарды қайта өңдеу: сұйық, газ тәрізді және қатты

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Сұйық, газ тәрізді және қатты отынды қайта өңдеудің теориялық негіздерін меңгеру.

Мұнай өңдеудің бас схемасы

Мұнай өңдеу жалпы түрде мұнайды дайындауды, сондай-ақ біріншілік және екіншілік өңдеу процестерін қамтиды.

Мұнайды дайындау: механикалық қоспалардан, еріген тұздардан және судан тазарту; құрамның тұрақтылығын сақтау.
Біріншілік өңдеу: фракцияларға (дистилляттарға) бөлу; бұл — физикалық процесс, молекулалық құрылымды өзгертпейді.

Екіншілік өңдеу (түрлендіру процестері)

Екіншілік өңдеу — көмірсутектердің жойқын түрлендірулерімен қатар жүретін химиялық процестер кешені. Процестер әртүрлі факторлар бойынша жіктеледі.

Шарттарына қарай

Сұйық-фазалық және газ-фазалық; ағын-термиялық және каталитикалық процестер.

Тағайындалуына қарай

Крекинг, реформинг, алкилдеу, полимерлеу, изомерлеу.

Қатты отынды өңдеу: негізгі ұғымдар

Пиролиз (құрғақ айдау)

Отынды ауасыз қыздыру процесі. Төмен температуралы пиролиз (500–580°C) және жоғары температуралы пиролиз (900–1200°C) болып бөлінеді.

Гидрогенизация (гидрлеу)

20–70 МПа сутегі қысымында, 400–560°C-та жүретін жойғыш каталитикалық процесс. Құрғақ айдауға қарағанда сұйық өнім шығымын арттыруға мүмкіндік береді.

Газдандыру

Отынның органикалық бөлігін оксиданттардың әсерімен жанғыш газдарға түрлендіру үдерісі.

Дәріс 3 — Қаныққан көмірсутектерді өндіру (алкандар мен нафтендер)

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Алкандарды оқшаулаудың негізгі технологиялық сызбаларын түсіну.

Төменгі парафиндерді бөлу

Төменгі парафиндер ректификация әдісі арқылы бөлінеді.

Экстракцияға негізделген бөлу

Еріткіш бөлінетін сұйықтықтан тығыз болғанда және жеңіл компоненттерде өте аз еритін жағдайда экстракциялық бөлу сызбалары қолданылады.

Дәріс 4 — Төменгі алкендер мен алкиндердің өндірісі

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Алкендерді өндірудің негізгі технологиялық сызбаларын қарастыру (соның ішінде жоғары тазалықтағы этилен алу).

Этиленді пиролиз арқылы өндіру
Мұнай фракцияларын деструктивті өңдеу арқылы пропилен және бутилен алу
Ацетилен өндірісі

Дәріс 5 — Конъюгацияланған диендер өндірісі

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Алка-1,3-диендерді (мысалы, бутадиен-1,3 және изопрен) алуға арналған технологиялық сызбаларды меңгеру.

Ескерту

Дәрісте Houdry қондырғысының технологиялық сызбасы және бутадиен-1,3 түзілуіне қатысты реакциялық түрленулердің жалпы логикасы қарастырылады (көрнекі химиялық теңдеулер оқу материалдарында беріледі).

Дәріс 6 — Хош иісті көмірсутектерді өндіру

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Бензол және оның гомологтарын (толуол, ксилол), сондай-ақ нафталинді алу үшін қолданылатын шикізат пен технологиялық сызбаларды түсіну.

Ароматикаларды бөлу: Udex

Диэтиленгликольмен экстракциялау (Udex процесі) жанармайлық реформинг өнімдерінен хош иісті көмірсутектерді бөліп алуға мүмкіндік береді.

Каталитикалық реформинг

Процесс оксидті катализаторларда (мысалы, MoO₃ + Al₂O₃, гидроформинг) немесе металдық катализаторларда (платина/Al₂O₃) жүргізіледі.

Негізгі шикізат және түзілу жолдары

Шикізат: 65–200°C аралығында қайнайтын кең бензин фракциялары.
Алты мүшелі нафтендердің дегидрленуі арқылы бензол және гомологтары түзіледі.
Бес мүшелі нафтендердің изомерленуі арқылы алты мүшелі құрылымдарға өтуі мүмкін.
n-Парафиндердің дегидроциклизациясы да жүреді.

Дәріс 7 — Оксосинтез технологиялары

Ұзақтығы: 1 сағат

Мақсаты

Көміртегі тотығы (CO) мен сутегі (H₂) негізіндегі синтездерге арналған негізгі технологиялық тәсілдерді түсіну.

CO:H₂ қатынасы	Катализатор/активатор	T, °C	Қысым	Негізгі өнімдер
1:3	Ni, ThO₂, MgO	250–500	~1 ат	Метан
1:1 немесе 1:2	Fe, Co, Ni (+ ThO₂, MgO, Al₂O₃, K₂O)	150–350	1–30 ат	Парафиндер және олефиндер
1:2	ZnO, Cu (+ Cr₂O₃, MnO, K₂O)	200–450	100–1000 ат	Метанол (және жоғары спирттер)
1:1	Cr₂O₃, ThO₂	475–500	~30 ат	Ароматты көмірсутектер
1:1,5–1:2	Fe, K₂O	400–450	100–150 ат	Алифаттық спирттер, альдегидтер, кетондар, эфирлер, органикалық қышқылдар және т.б. (синтол)

Модуль 3 — Негізгі органикалық синтез

Лекция 8 — Галогендік туындылар өндірісі

Қамтылатын өнімдер

Метилхлорид, метиленхлорид, хлороформ және көміртек тетрахлориді.

Маңызды ерекшелік

Метанды тікелей хлорлау арқылы бір ғана жеке өнімді селективті алу қиын: әдетте төрт хлорланған туындының қоспасы түзіледі.

Технологиялық шешім

Жылуды әкету күрделі болғандықтан, кезең-кезеңмен хлорлау тәсілі қолданылады: алдымен термиялық хлорлау, кейін фотохимиялық хлорлау.

Мақсаты

Галогендік туындыларды өндірудің негізгі технологиялық сызбаларын түсіну (соның ішінде хлорметандарды кезең-кезеңмен алу сызбасы).

Дәріс 9 — Спирттер өндірісі (C1–C4)

Мақсаты

C1–C4 спирттерін өндірудің шикізат базасын және технологиялық сызбаларын меңгеру.

Метанол синтезі (CO + H₂)

Метил спирті көміртегі тотығы мен сутегінің әрекеттесуі арқылы түзіледі: CO + 2H₂ → CH₃OH. Дәрісте жоғары қысымды синтез желісінің типтік аппаратуралық тізбегі қарастырылады (компрессор, салқындатқыш, сепаратор, скруббер, жылу алмастырғыш, синтез колонналары, конденсатор және т.б.).

Дәріс 10 — Эпоксидтер және полигидридті спирттер өндірісі

Мақсаты

Этилен және пропиленді тотықтыру арқылы этилен оксиді мен пропилен оксидін өндірудің технологиялық сызбаларын түсіну.

Негізгі реакция (этилен оксиді)

CH₂=CH₂ + 0.5O₂ → (этилен оксиді). Өнеркәсіпте негізгі катализатор ретінде әртүрлі модификациядағы күміс катализаторы қолданылады; активаторлар (BaO және т.б.) енгізілуі мүмкін.

Процесс шарттары және қондырғы логикасы

Процесс әдетте 200–300°C аралығында және жоғары қысымда жүргізіледі. Дәрісте псевдоқайнатыңқы қабат реакторымен жұмыс істейтін қондырғының аппараттық тізбегі (реакторлар, тоңазытқыштар, абсорберлер, дезорбер, конденсаторлар, ректификациялық колонналар) қарастырылады.

Дәріс 11 — Альдегидтер мен кетондар өндірісі

Мақсаты

Формальдегид, ацетальдегид және ацетонды тотығу әдістерімен өндірудің технологиялық сызбаларын меңгеру.

Дәріс 12 — Карбон қышқылдары, ангидридтер және эфирлер өндірісі

Сірке қышқылы

Өнеркәсіптік әдістері және сұйық фазалық тотығу процестері (соның ішінде n-бутаннан сірке қышқылын алу сызбасы) қарастырылады.

Фталикалық ангидрид

Фталикалық ангидридті өндірудің өнеркәсіптік тәсілдері және технологиялық шешімдер талданады.

Мақсаты

Қышқылдар, ангидридтер және эфирлерді өндірудің технологиялық сызбаларын жүйелеу.

Дәріс 13 — Нитро туындыларының өндірісі

Мақсаты

Нитробензол, динитробензол және тринитротолуол (ТНТ) өндірісіндегі негізгі химиялық сызбаларды меңгеру.

Түйінді ұғымдар

Электрофильді орынбасу Қоректендіру қоспасы Нитромасса

Дәрісте пропанды нитрлеудің типтік технологиялық сызбасы да қарастырылады (жылытқыш, реактор, тоңазытқыш, абсорбер, жылу алмастырғыш, тастау бағаны, конденсатор, сепаратор, айдау колоннасы және қазандық).

Дәріс 14 — Алифаттық және ароматты аминдер өндірісі

Мақсаты

Алифаттық және ароматты аминдерді өндірудің негізгі химиялық және технологиялық сызбаларын меңгеру.

Мысал: метиламин алу

Дәрісте метил спирті мен аммиактан метиламин алудың принципиалды сызбасы қарастырылады.

Дәріс 15 — Күкірт қосылыстары және жуғыш құралдар өндірісі

Мақсаты

Күкірт қосылыстарын (соның ішінде бензолсульфон қышқылы) өндірудің химиялық сызбаларын және жуғыш құралдар өндірісінің технологиялық логикасын түсіну.

Түйінді ұғымдар

Бастапқы алкилсульфаттар Бензеннің сульфирленуі

Алкилсульфат алу сызбасы

Біріншілік алкилсульфат алудың технологиялық сызбасында турбиналық араластырғыш, газды көпіршіктеу аймағы, күкіртті реагент буларын беру, сондай-ақ бу мен газдарды әкету тораптары қарастырылады.

Буда сульфирлеу реакторы

Дәрісте бу ортасында сульфирлеу жүргізілетін реактордың құрылымдық сызбасы және өлшеу нүктелері, абсорбер, желдеткіш, нейтралдау тораптары сияқты өндірістік блоктардың рөлі талданады.

Қорытынды

Дәрістер мазмұны шикізаттан бастап мақсатты өнімдерге дейінгі толық тізбекті қамтиды: мұнайды біріншілік айдаудан күрделі каталитикалық түрлендірулерге, сондай-ақ негізгі органикалық синтез өнімдерін (спирттер, эпоксидтер, альдегидтер, қышқылдар, нитро- және күкірт қосылыстары, аминдер) өндіруге дейін. Бұл жүйе болашақ химик-технологқа өндірістік процестерді түсіндіру, жобалау және қауіпсіз жүргізу үшін қажетті негіз береді.