Битумның құрамы
МАЗМҰНЫ
КІРІСПЕ 1
1 ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ 3
1.1 Битум және оның сипаттамасы 3
1.2 Сынау әдістемелері және сәйкес классификация түрлері 7
2 Технологиялық бөлім 13
2.1 Битумның құрамы 13
2.2 Битумды алу әдістері 19
2.3 Тотыққан битум өндірісі 22
2.4 Технологиялық сызбаға сипаттама 26
2.5 Технологиялық режим нормалары 28
3 Технологиялық есептеулер 30
3.1 Тотықтыру колоннасын есептеу 30
3. 2 Қыздыратын пешті есептеу 34
4 Еңбекті қорғау және қауіпсіздік техникасы 39
4.1 Өндірістік қауіпсіздік пен қатерді анализдеу 39
5 Қоршаған ортаны қорғау 42
5.1 Шығарынды түрлері 42
5.2 Атмосфералық ауаны және су ресурсын зиянды заттармен
ластанудан қорғау шаралары 43
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ 45
КІРІСПЕ
Қазіргі кезде Қазақстан Республикасында мұнайдың қалдықтарын пайдалану маңызды мәселелердің
Қазіргі уақытта өзекті мәселелердің бірі – ол мұнай қалдықтарынан
Қаражанбас мұнай кен орны, Маңғыстау облысының Бейнеу ауданында, Ақтау
Мұнайдың тығыздығы 0,939 – 0,944 г/см3, 1,6 – 2,2%
Мұнайдың алғашқы қоры 70 млн. тоннамен бағаланады.
Өндіру орталығы – Ақтау қаласы.
Қазіргі уақытта кен орнын өндірумен "Қаражанбасмұнай" АҚ айналысуда (кеңсесі
«ҚазМұнайГаз» Ұлттық компаниясы 2005 жылдан бері Батыс Қазақстанда жол
Жобаны әрі қарай іске асыру мәселесі бойынша Қазақстан Республикасы
Жобаның көрсеткіштері:
Шикізат: Қаражанбас кен орнының мұнайы, жылына 1 млн. тонна
Өнім: жылына 250-300 мың тонна жол битумдары.
Орналасқан жері: Ақтау пластмасса массасы зауыты, Ақтау қаласы.
Инвестициялар: 50 млн. АҚШ доллары.
1 ӘДЕБИЕТТІК ШОЛУ
1.1 Битум және оның сипаттамасы
Битум (Asphalt – латын тілінен аударғанда «тау шайыры») дегеніміз
Қазіргі кезде өзекті мәселелердің бірі – ол мұнай қалдықтарынан
Битумдар көмірсутектерден және олардың туындыларынан тұратын қатты және сұйық
Маркуссона әдісі бойынша битумның құрамы көмірсутектердің түрлеріне, циклдену дәрежесіне
Битумның құрамы оның құрылымын және қасиеттерін сипаттайды.
Асфальтоген қышқылдары және оның ангидридтері битумның коллоидтық құрылымын тұрақтандыратын
Шайырлардың құрамындағы ароматты қосылыстардың конденсациялану дәрежесі битумның физика-механикалық көрсеткіштеріне
Мұнай битумының құрамына кіретін әрбір компонент сол битумның техникалық
Битумдардың пайдалану қасиеттерін мынадай көрсеткіштермен сипаттайды: иненің ену тереңдігі
Созылғыштық - битумның белгілі бір күштің әсерінен созылу қасиеті.
Битум пенетрациясы - 250С температурадағы битумға 5 сек ішінде
Мұнай қалдықтарынан битум алудың үш әдісі белгілі.
- мұнай қалдықтарын су буы, инертті газ қатысында вакуумдық
- 180 – 300 оС температура аралығында мұнай қалдықтарын
- әр-түрлі мұнай қалдықтарын дистиллятпен, тотыққан битумдармен араластыру.
Соның ішінде битум алу өндірісінде кең қолданылатын қарапайым әдістердің
Жоғарыда көрсетілген әдістердің көмегімен алынған битумдардың физика – механикалық
Сондықтанда битумның минералдық материалдың беткі қабатымен берік жанасуын, суға
Ациламидоаминді октадециламин, төртіншілік аммонилі қосылыстар –катамин, катапин, май қышқылдарының
Сондай ақ, сапалы көрсеткіштері жоғары битум алуда мұнай қалдықтарының
Битум алуда қолданылатын процесс типіне, жағдайына қарай мұнай және
Мұнай битумдарының минералды қоспалары асфальтты - шайырлы компоненттер секілді
Битум алу өндірісінде кеңінен қолданылатын тотықтыру процесін көмірді гидрогендеуден
Тотықтыру процесі тек битум өндірісінде ғана кеңінен қолданылмайды сонымен
Битумның физика – механикалық көрсеткіштеріне әсер ететін негізгі факторлардың
Битумдардың қасиеттері шикізаттың сапасы (өндіретін қара алтынның табиғатына) мен
Битум - бұл қара түсті тауар, тығыздығы бірлікке
Аморфты зат болғандықтан, битумның еру температурасы болмайды. Оның қатты
Мұнайлы битумдар өндіру тәсіліне қарай қалдық, қышқылданған және компаундирленген
1.2 Сынау әдістемелері және сәйкес классификация түрлері
“Битум” термині көміртегімен сутегі байланысының сұйық, жартылай сұйық немесе
Битум табиғи түрде немесе мұнайды, торфты, көмірді және сланцты
Кесте 1.1
Битум тектес заттардың классификациясы
Топ Топша Түрлері
Табиғи битумдар
Жасанды мұнай битумдары
Мұнайлар
Асфальтиттер
Қалдықты
Крекингті
Селективті еріткіштермен бөлінген
Қышқылданған
Компаундирленген
Асфальтті негізді
Жартылай асфальтті негізді
Бейасфальтті негізді
Таза күйінде
Экстрацияланған битумоздық түрлері
Мазуттар
Жартылай гудрондар
Гудрондар
Дистиляттың термиялық крекинг қалдықтары
Мазуттың термиялық крекинг қалдықтары
Гудрон, жартылай гудрон ж.т.б. қалдық өнімдердің жеңіл крекинг қалдықтары.
Пиролиз қалдықтары
Бензинсізденген мұнайдың, гудрон-ның ж.т.б. қалдық өнімдердің деасфальттеу қалдықтары.
Дистилятты және май қалдықтарын селективті тазалағандағы экстракті
Ауаны оттегімен
Күкіртпен, селенмен немесе теллурмен
Катализатор және инициатор қатысуымен булы ауа қос-пасымен
Қалдықтар мен қышқылданғандар
Қышқылданған битуммен дистилятты және басқа фракциялар
Түрлі селективті еріткіштерден бөлін-ген қалдықтар қоспасы
1.1 кестенің жалғасы
Пиробитумдар
Дегтер және пектер
Табиғи (ерімейтін және балқымайтын каустобиолеттер)
Сланцты
Тас көмірлі
Бурокөмірлі
Торфы
Майлы пектер Қышқылданған битуммен селективті еріткіштерден бөлінген қышқылданған қалдықтар
Крекингтелінгендер мен қалдықтар
Вурцелиттер, альберттер, элетиреттер ж.т.б.
Битумдалынған сланцтер
Сланцты битумдар
Газды
Жартылай коксты
Коксты
Доменді
Газогенераторлы
Кубты
Газогенераторлы
Шыршалы
Жапырақты
Стеринді, палметинді
Глицеринді
Фенолды, крезолды, канифольді
Кумаронды ж.т.б.
Воскті химиялық өңдеуден өткендер(сульфирленген, хлорланған, қышқылданған)
Тауарлы битумдарды сапасына қарай сорттау классификациясы түрлі әдістер
Қатты битумдардың қасиеттерін сипаттайтын көрсеткіштерге мыналар жатады: стандартты иненің
Табиғи битумдар - олар жанғыш қазбалардың құрамды бөлігі.
Жасанды (техникалық) битумдар – бұлар мұнайөңдеу өнімдерінің, таскөмір және
Битум ерте кезден бері белгілі инженерлі-құрылыс материалдарының бірі
Пенетрация – анықталған режимде, жартылай сұйық және қатты өнімге
Битумның жұмсару температурасы – бұл битумдардың салыстырмалы қатты жағдайдан
Пенетрация индексі – битумның коллоидты дәрежесін сипаттайтын немесе оның
Пенетрация индексі -2-ден төмен битумдар, дисперсті фазасы жоқ немесе
Пенетрация индексі -2-ден +2-ге дейінгі битумдар (қалған және азқышқылданған).
Пенетрация индексі +2-ден жоғары битумдар нақты созылмалдылыққа ие және
Морттық температурасы – қысқауақытта қысымның әсерінен материалдың бұзылу температурасы.
Жол битумдарының морттық температурасы әдетте 2-ден 30оС-ға дейінгі шектерде
Битумның созылғыштығы (дуктильность), оны жіптей керіп үзілгенге дейінгі арақашықты
Битумдардың созылмалдылығы 25оС-де максималды мәнге ие, бұл кезде ньютондық
Битумдардың тұтқырлығы түрлі температураларда оның консистенциясын, эмпирикалық көрсеткіштеріне қарағанда,
Битумдардың тұтқырлығын Энглер, Сейболт және Фурол вискозиметрлерде шардың құлауы
Жол битумдары тұтқыр және сұйыққа бөлінеді.
Тұтқыр битумдарды құрылыста байлауыш материал ретінде және жол жабындыларын
Сұйық битумдар жол құрылысының маусымын ұзартуға арналған. Оларды жолдық-мұнайлы
Реология (ағын, тасқын) заттардың аққыштығы мен деформациясы жайлы ғылым.
Ерігіштік. Битумдарды анализдеу әдістерінің көпшілігінің негізінде оның компоненттерінің органикалық
2 Технологиялық бөлім
2.1 Битумның құрамы
Битум дегеніміз – жоғары молекулалы көмірсутектерінен және олардың гетеротуындыларынан,
Маркуссон әдісі бойынша битумдардың құрамын майларға, шайырларға, асфальттерге, асфальтогенді
Майлар битумдардың қаттылығы мен жұмсару температурасын төмендетеді, олардың ақиқаттығы
Битумдар құрамына кіретін май қосылыстарының сипаттамасы мынадай. Қалыпты және
Шайырлар әдеттегі температурасындағы қызғылт – күрең түсті қатты заттар.
Шайырлар молекулаларының көміртегі қаңқасы – алифатты бүйір. Тізбектері бар
Асфальттендерден шайырларды бөлу үшін жеңіл қаныққан көмірсутектер С5-С6 пайдаланылады,
Асфальттендер шайырларды тығыздау өнімі ретінде қарастырылады. Бос күйінде
Асфальттендерді мұнайлармен ауыр мұнай қалдықтарынан нетролей эфирінің 40
Бөліп алынған асфальттендердің үлесімен құрамы
Асфальттендер тіпті кеңістіктік құрылыстар жасауға дейін тізбекті қосылыстарды тығыздаушы
Асфальттендердің химиялық құрамы оның күрделілігіне байланысты толық зерттелмеген. Шайыр
Асфальтогенді қышқылдар және олардың ангидридтері – қоңырқай сұр түсті
Карбендер мен карбомидтер мұнай мен оның қалдықтарының жоғары температурада
Битумның құрамы мұнайдың табиғатына, бастапқы шикізат құрамына – мұнай
Битумдарды алу технологиясы олардың құрамына едәуір әсер етеді. Мысалы,
Жол битумының құрамына БНД 5 маркасы – 200/300 –
Кесте 2.1
Тұтқырлы жол битумы
Көрсеткіштердің аталуы Битум маркалары Сынау әдісі
БНД
200/300 БНД
130/200 БНД
90/130 БНД
60/90 БНД
40/60
1.Иненің кіру тереңдігі, 0,1мм:
250С-да
00С-да
201-300
45
131-200
35
91-130
28
61-90
20
40-60
13 ГОСТ 11501
2.Жұмсарту температурасы, 0С, төмен емес
35
40
43
47
51 ГОСТ 11506
3.Созылғыштық, см,
250С-да
00С-дан кем емес
-
20
70
6,0
65
4,0
55
3,5
45
- ГОСТ 11505
Кестенің жалғасы
4.Сынғыштық температурасы,
00С-дан жоғары емес
-20
-18
-17
-15
-12
ГОСТ 11507
5.Тұтану температурасы,
0С-дан кем емес
220
220
230
320
230 ГОСТ 18180
6.Жұмсару температурасының қыздырғаннан кейінгі өзгеруі, 0С-дан жоғары емес
7
6
5
5
5 ГОСТ 11506
7.Пенетрация индексі -1,0ден +1,0-ге дейін ГОСТ 22245-90
8.Суда еритін қосылыстардың массалық үлесі, %, жоғары емес
0,20
0,20
0,30
0,30
0,30 ГОСТ 11510
Құрылыс битумының құрамы:
3 маркадан: Битум БН-50/50; Битум БН-70/30 және Битум БН-90/10,
Кесте 2.2
БН маркалы құрылыс битумдарының сапалық көрсеткіштері
Көрсеткіштердің аталуы
БН 70/30
БН 90/10
Иненің кіру тереңдігі, 0,1мм:
250С-да
00С-да
21-40
5-20
Жұмсарту температурасы, 0С, төмен емес 70-80
90-105
Созылғыштық, см,
250С-да
00С-дан кем емес 3,0
1,0
Сынғыштық температурасы,
00С-дан жоғары емес 99,50
99,50
Тұтану температурасы,
0С-дан кем емес 0,50
0,50
Жұмсару температурасының қыздырғаннан кейінгі өзгеруі, 0С-дан жоғары емес 240
240
Суда еритін қосылыстардың массалық үлесі, %, жоғары емес следы
БНК (битум нефтяной кровельный) маркасы – 45/180; БНК-90/40 және
Кесте 2.3
БНК маркалы құрылыс битумдарының сапалық көрсеткіштер
Көрсеткіштердің аталуы БНК 40/180 БНК 45/190
Иненің кіру тереңдігі, 0,1мм:
250С-да
00С-да
160-210
160-220
Жұмсарту температурасы, 0С, төмен емес 37-44 40-50
Созылғыштық, см,
250С-да
00С-дан кем емес 99,50
99,50
Жұмсару температурасының қыздырғаннан кейінгі өзгеруі, 0С-дан жоғары емес 0,80
0,80
Тұтану температурасы,
0С-дан кем емес 240
240
Судың массалық үлесі, көп емес следы следы
Парафиннің массалық үлесі, %, көп емес - 5,0
Пенетрация индексі
-
1,0-ден 2,5-ге дейін
Иненің кіру тереңдігі 25 °С, қыздырғаннан кейінгі,
БНИ (битум нефтяной изоляционный) битумдар БНИ-IV-3, БНИ-IV және БНИ-V
Кесте 2.4
БНИ маркалы құрылыс битумдарының сапалық көрсеткіштер
Көрсеткіштердің аталуы
БНИ - IV
БНИ -V
Жұмсарту температурасы, 0С, төмен емес 75-85 90-100
Иненің кіру тереңдігі, 0,1мм:
250С-да
00С-да
25-40
12
20-40
9
Тұтану температурасы,
0С-дан кем емес
250
240
Созылғыштық, см,
250С-да, кем емес
3
2
Массаның қыздырғаннан кейінгі өзгеруі, 0С-дан жоғары емес
0,5
0,5
2.2 Битумды алу әдістері
Мұнай зауыттарда ашық түсті өнімдерді (бензин, лигроин, керосин), майлағыш
Өнеркәсіпте битумдарды былайша алады: гудроннан майлы фракцияларды терең айдаумен
Битумды бірнеше әдістермен алады, сол себепті битум өндірісінің түрлі
Мұнай битумдарын өндіруде вакуумды айдау процессі, тотықтыру және деасфальтизация
Гудрон (фр. goudron) - қалдық, атмосфералық қысым мен
Гудронның шығуы – мұнай массасынан 10-нан 45 %-ға дейін.
Гудронның элементті құрамы (масса бойынша %-пен ): 85-87 С,
Сонымен бірге, гудронда мұнайда кездесетін барлық металдар концентрленген; яғни
Мұнайдың табиғатына байланысты гудронның тығыздығы 0,95-тен 1,03 г/см³-ге
Қышқыл гудрон – бұл қалдықтар, яғни күкірт қышқылында концентрленген
Мұнай битумдарын алудың үш негізгі әдістері белгілі:
- мұнай қалдықтарын су буы, инертті газ қатысында вакуумдық
- 180 – 300 оС температура аралығында мұнай қалдықтарын
- әр-түрлі мұнай қалдықтарын дистиллятпен, тотыққан битумдармен араластыру.
Соның ішінде битум алу өндірісінде кең қолданылатын қарапайым әдістердің
Жоғарыда көрсетілген әдістердің көмегімен алынған битумдардың физика – механикалық
Сондықтан да битумның минералдық материалдың беткі қабатымен берік жанасуын,
Беттік активті заттар ретінде құрамында әртүрлі функционалдық топтары бар
Ациламидоаминді октадециламин, төртіншілік аммонилі қосылыстар – катамин, катапин, май
Сондай ақ сапалы көрсеткіштері жоғары битум алуда мұнай қалдықтарының
Битум алуда қолданылатын процесс типіне, жағдайына қарай мұнай және
Мұнай битумдарының минералды қоспалары асфальтты - шайырлы компоненттер секілді
Битум алу өндірісінде кеңінен қолданылатын тотықтыру процесін көмірді гидрогендеуден
Тотықтыру процесі тек битум өндірісінде ғана кеңінен қолданылмайды сонымен
Битумның физика – механикалық көрсеткіштеріне әсер ететін негізгі факторлардың
2.3 Тотыққан битум өндірісі
Тотыққан битум бөлме температурасында түрлі консистенциялы бола алады.
Ауамен тотықтандыруды битум өндірістерінде кең қолданады. Егер де нәтижелі
Қышқылдандырудағы экзотермиялық реакция аймақтың температурасын жоғарылатады.
Н.Черножуков пен С.Э. Крейннің айтулары бойынша, мұнай көмірсутектері бір
Қышқылдар
қышқылдар
Көмірсутектер
Шайырлар
Тотықтандыру жағдайына байланысты қышқылды және нейтралды өнімдердің қышқылдануы
Шикізаттың битумға дейін тотығу процессі газ бен (ауа +
Осындай жағдайда төрт түрлі реакция өтеді: дистиляттың молекулалық салмағының
Тотықтану процессі барысында:
ROOH
Пайда болған көмірсутегінің жаңа молекулаларының радикалдары тұрақты өнімнің пайда
R• + R'H
•RR'H + R''H
Нәтижеде көмірсутегі радикалдардың салыстырмалы аз концентрациясы олардың рекомбинациясы (2
R• + O2
ROO• + R'H
ROOH
R''H + •OH
Тізбектің жалғасы:
RH + HOO•
H2O2
R'H + •OH
Әлде де, бұл механизм толық деп түсінуге болмайды. Ол
Шикізатты тотықтандыру температурасы неғұрлым үлкен болса, битум оттегіні соғұрлым
Битумдағы химиялық жолмен байланысқан оттегі мөлшері шикізаттың –
Алайда, А.В. Березников көрсеткендей асфальтендер майлардан тікелей алынады. Тотыққан
Айта кететін жай, Бестужев пен Баргман методтары бойынша шығарылған
Гудронды тереңдетіп тотықтандыру кезінде битумдардағы нафтенді және ароматты қосындылардың
Процестің параметрлері.
Тауарлық битумдар құрамы мен физико – химиялық ерекшеліктеріне тотықтандыру
Гудронды тотықтандыру процесіне ықпал ететін басты факторлар: шикізаттың табиғаты,
2.4 Технологиялық сызбаға сипаттама
Сурет Битум қондырғысының технологиялық сызбасы
К – 1, 2, 3 – тотықтырғыш колонналар;
Ағындар: I – гудрон; II –үшінші вакуумды погон; III
Шикізат – гудрон АВТ қондырғысының вакуумдық колоннасының астынан жинақтаушы
Шикізаттың шығыны регулятормен автоматты түрде басқарылады және бақыланады, олардың
Гудронның реакция аймағында болу уақыты колоннадағы тотығатын өнімнің деңгейімен
Тотығу реакциясындағы жылуды түсіру және тотықтану колоннасындағы температураларды қадағалау
Көбіктенуі мүмкін тотыққан өнімнің есебінен колонналар толып кетуін болдырмау
Егер температуралардың айырмашылықтары 15°С-ден төмен болса, онда колоннаға шикізат
Тотығу газдарының құрамында оттегінің 6% айн.
Мұнай битумынан жамылтқы маркасын алған кезде Е-8 сыйымдылықтан гудронға
Жылытқыш пешке П – 1 және дожиг пешіне П
2.5 Технологиялық режим нормалары
Кесте
П – 1 пештің технологиялық режимінің нормасы
Процесстің аталуы, аппараттар, режим көрсеткіштері Технологиялық параметрлердің рұқсат
Аралықтағы газдың жану температурасы, °С
Пештен шыққан шикізаттың температурасы, °С
Пештің алдындағы қысым, кгс/см2 (МПа)
Форсунка алдындағы табиғи газдардың қысымы, кгс/см2 (МПа)
Сиретілу мм су. ст. (кПа)
800 –ден көп емес
265–ден көп емес
20–ден көп емес
(2,0–ден көп емес)
6,0–ден көп емес
(0,6–ден көп емес)
10,0 – ден аз емес
(0,1-ден аз емес)
Кесте
К – 1, 2, 3 тотықтандыру колонналардың технологиялық режим
Процесстің аталуы, аппараттар, режим көрсеткіштері Технологиялық параметрлердің рұқсат
Гудрон шығыны м3/сағ
Ауа шығыны м3/сағ*
Вакуумды погонның шығыны м3/сағ
Рециркулят шығыны м3/сағ
Астыңғы температура°С
Үстіңгі температура °С
Сұйық және бу фаза температурасының айырмашылықтары °С
Колоннадағы қысым кгс/см2
(МПа)
Қышқылдануға берілетін техникалық ауаның қысымы кгс/см2 (МПа)
Өнімнің құю биіктігі м
Қышқылданған битумға тартылған гудронның шығыны м3/ч
Қышқылдану газдарындағы оттегінің құрамы % айн.
12 ÷ 50
4000 көп емес
10 көп емес
0 ÷ 16
190 ÷ 280
240 көп емес
15 аз емес
0,4 көп емес
(0,04 көп емес)
2,5 ÷ 6,0
(0,25 ÷ 0,60)
12 ÷18,5
0 ÷10
8,0 көп емес
Кесте
К – 4, 5 сеператорлардың технологиялық режим нормалары
Процесс кезеңдерінің аталуы, аппараттар, режим көрсеткіштері Технологиялық
Төменгі температура, °С
Деңгей, м
200 көп емес
3,0 көп емес
Кесте
П – 2 дожиг пештерінің технологиялық режим нормалары
Процесс кезеңдерінің аталуы, аппараттар, режим көрсеткіштері Технологиялық
Шыққандағы түтін газдарының температурасы, °С
Сиретілу , мм су.ст. (кПа)
Түтін газдарының құбырға енгендегі температура, °С
Форсунка алдындағы табиғи газ қысымы, кгс/см2 (МПа)
800 ÷ 1000
5 аз емес
(0,05 аз емес)
200 ÷ 650
Көп емес 6,0
3 Технологиялық есептеулер
3.1 Тотықтыру колоннасын есептеу
Колонналы типтегі тотықтандырғыш – цилиндрлі аппарат, жоғарғы және төменгі
Тотықтандыру колоннасының төменгі бөлігінен маточник арқылы сығылған ауа енгізіледі.
Оттегі, шикізат құрамындағы сутегімен байланысып, сулы булар түзеді, оттегінің
Температураны төмендетуде қосымша реакциялар мен жылуды алу үшін колоннаның
Колонналы типтегі тотықтандырғыш:
Сурет Колонналы типтегі тотықтандырғыш:
1-корпус; 2-гудронды енгізу штуцері; 3-ауаны енгізу штуцері; 4-өнімді
Тотықтандырғыш колоннаның үздіксіз әрекеттеріне материалды және жылулық баланстарын жасау
Бастапқы деректер: Қаражанбас мұнайының гудроны, жұмсарту температурасы 35оС және
Процесстің шарттары: температура t=250оС, қысым Р=0,3 МПа, ауаның шекті
Колоннаның материалдық балансын жасаймыз.
Кесте
985 кг/м3 тығыздықпен битумның гудроннан шығуы
Вб, % (масс.) 99 98 97 96 94 92
Tжұм, °С 40 45 48 52 70 90 120
Дайын өнімнің шығуы, кестедегі берілгендерге сәйкес, 96,5 % (масс.)
Ауаның жалпы шығыны
Азот мөлшері
Берілген оттегінің мөлшері
Тотықтану газдарындағы қалған оттегінің мөлшері
Шығындалған оттегінің мөлшері
Колоннаның матералды балансын (тотықтандыру газын араластыру үшін, колоннаның жоғарғы
Кесте
Тотыққан колоннаның материалды балансы
Көрсеткіштер % (масс.) кг/сағ
Берілгені:
Гудрон
Ауа
100
12,9
20000
2586
∑ 112,9 22586
Алынды:
Битум
Азот
Оттегі
Көміртектің диоксиді
Су
Көмірсутекті газдар
Айдау
97,0
10,0
0,6
1,0
1,7
2,0
0,6
19405
1991
129
200
340
400
120
∑ 112,9 22586
Тотықтану колоннасының жылулық балансынан енген шикізаттың температурасын анықтаймыз.
Жылудың кірісі:
Шикізатпен ,
мұнда с – гудронның жылусыйымдылығы, кДж/(кг∙К);
t – температура, °С.
Жылу, гудронды тотықтау кезіндегі ,
мұнда I – қышқылданған гудрон энтальпиясы, кДж/кг
Жалпы жылудың кірісі 9600000 + 10500000 = 20100000
Жылудың шығысы:
Битуммен ,
Тотыққан газдармен
,
Қоршаған ортада жылудың жоғалуы ,
мұнда α – жылуберу коэффициенті, 25 кДж/(м2∙сағ∙К) тең деп
S – жылуберуші бет, м2;
tc – колоннаның сыртқы қабатының температурасы, °С
to – қоршаған ортаның температурасы, °С.
Жылу шығынының барлығы 11304640 кДж/сағ құрайды.
Колоннаға енген шикізат температурасы:
Колоннаның тотыққан қабатынан шыққан, тотыққан жағымсыз өнімдердің құрамы мен
Пайда болған CO2-ң мөлшері
мұнда және
Алынған судың мөлшері
мұнда – судың молекулярлы массасы.
Гудронның мөлшері, CO2 және H2O-нің пайда болуына қатысатын:
Шикізаттың 0,46 % (масс.) құрайды.
Процессте пайда болатын көмірсутек газдарының мөлшерін 2 % (масс.)
Сұйық өнімдер айдау құрамында шикізаттың 0,54 % (масс.) тең
Реакционды көлем мынаған тең
Колоннаның диаметрі D = 3,4 м тең. Онда колоннаның
Қабаттың биіктігі:
Процесс шартында ауаны беру жылдамдығы
Ауаның сызықтық жылдамдығы
Колоннада ауаның есептік жылдамдығы рұқсат етілген мәндерден үлкен емес,
3. 2 Қыздыратын пешті есептеу
Құбыр типті ЦД4 – цилиндрлі ауаның дифференциалды подводты, радиацияның
Аралас горелкалар пештің астында орналасқан. Олардың осьтері, пештің ортасында
Шағылдырғыш қырының кладкасында қыр биіктігі бойынша екі ярусты
Каналдар арқылы ауаның берілуін өзгерте отырып, настильді факелдегі жағармайдың
Жанған газдарды – газдарды жинағыш пен түтін құбыры арқылы
Төрт типтіөлшемді пеш жасау қарастырылған. ЦД4 пешінің конструкциясының сызбасы
Сурет ЦД4 типті құбырлы пеш:
1 - конвекция камерасы; 2 - выхлопты терезе; 3
Қыздыру үшін ТП және келесі нақты берілгендер бойынша бензинделген
Өнімділігі шикізат бойынша G=20000 т/сағ, тығыздықпен
Пештің пайдалы жылулық күші (Qпай) жылудың санынан құралады,
Химиялық өзгерістерсіз булану мен қыздыру кезіндегі пештің пайдалы жылулық
Мұнда Gш – шикізат шығыны, кг/с;
е – пештен шыққан айдаудың массалық үлесі;
- сәйкесінше пешке кіретін өнімнің, пештен шыққан буланбаған сұйықтық
Т1 және Т2 температураларда шикізаттың, айдаудың және қалдықтың
,
Екі формула бойынша есептеулер нәтижесінде алатынымыз:
=530; =262; =817.
Формула бойынша есептелген Qпай мәні:
Qпай = 88·105 кДж/кг=88·106 ·0,2778=2445 кВт.
Жағармайдың жану жылуы. ТП-да түтінді газдар түтін құбырлары арқылы
Жағармайдың төменгі жылушығару мүмкіндігін Менделеев формуласымен есептеуге болады, МДж/кг:
= 33,9·0,749 +103·0,239 +109·0,012 = 44,9 МДж /кг =
мұнда mc, mH, ms, mo, mыл – сәйкесінше
Бір килограмм жағармайды жағуға қажетті ауаның теориялық мөлшері былай
= (8/3·mc+8·mH + ms - mo) / 0,232=
Мұнда 0,232 – ауадағы оттегінің мөлшері, массалық үлесі
Ауаның асқын коэффициенті α =1,1.
Сонда ауаның фактілік шығыны мынаған тең:
=17·1,1 =18 кг/кг
1 кг жағармайдың жанатын өнімдердің массалық мөлшері:
= 0,749 ·44/12 ≈ 2,75 кг/кг;
= 0,239 ·18/2 = 2,15 кг/кг;
= 17 ·0,232·(1,1-1) = 0,39 кг/кг;
= 17 ·1,1·0,77 = 14,4 кг/кг.
ТП-ң пайдалы әрекетінің коэффициенті және жағармай шығыны
Шығатын түтінді газдардың температурасын пешке кіретін қыздыратын шикізаттың
Неорганикалық газдардың шекті жылусыйымдылығын есептеу үшін келесі формула берілген
,
мұнда - Т=273 К болғандағы
τ = Т / 273,15.
Төменде α0 және α1 коэффициенттері мен мәндері келтірілген.
i α0 α1
N2 1,0392 0,06 0
О2 0,9149 0,08 0
СО2 0,8148 0,20 0
Н2О 1,8594 0,05 -0,008
Тшығ = 543 К (τ = 543/273= 1,989) кезде
Тшығ=543 К болғандағы 1 кг жағармайдың жанғыш өнімдерінің массалық
= 2,75·0,9349·(543 - 283) =668,4535;
= 2,15·1,9035·(543 - 283) = 1064,0565;
= 0,39·0,9709·(543 - 283) = 98,4493 ;
= 14,4·1,086·(543 - 283) = 4065,984.
= 5897 кДж/кг
Түтін газдарының пештен шыққанда жоғалтатын жылудың үлесі:
/ = 0,131.
Қоршаған ортада жылудың жоғалуын әдетте 0,06
ТП-ң пайдалы жылу коэффициенті:
η = 1-0,06-0,131=0,809
ТП-ң толық жылу күші:
= 88·105/0,793 = 110,97·105 кДж/кг = 3083 кВт.
Жағармайдың сағаттық шығыны:
В= / = 110,97·105 /
3. 3 Радиантты құбыр бетін есептеу
Жылу мөлшерін, ТП-ң радиантты беті арқылы қыздырылатын шикізатқа берілетін,
Qp = Qтол·0,75 = 0,75·3083 ≈ 2312,25 кВт
Радиантты құбырдың орташы жылуқысымын болжамдап қабылдаймыз qр=40 кВт/м2.
Радиантты құбыр беті:
Нр= 2312 / 40 = 57,8 м2.
ТП-ң типтік өлшемін таңдау.
Радиантты құбырдың қызатын бетін жуықтап анықтаған соң, кестеде келтірілген
Кесте
Құбырлық пештердің қысқаша техникалық сипаттамалары
Тип, qp, кВт/м2 Маркасы* Секция саны Жылулық қуат, МВт
диаметр, м Жылулық қуат, МВт
ГС 29,0 260/6,5 3 14,1
ЦС-1 34,8 16/3 1,8 0,74
380/9,5 4 20,6
31/4Р 2,1 1,44
495/12,5 5 26,8
31/4 2.1 1,41
615/15,5 6 33,3
68/6Р 2,8 3.15
730/18,0 7 39,5
68/6 2,8 3.15
645/21,0 8 45,7
80/7 2,8 3,71
959/24,0 9 51,9
106/7 3,6 4,92
1600/21
59,2
125/8 3,6 5,80
ГН 40,6 195/6,5 3 10,6
156/10 3.6 7,24
285/9,5 4 15,4
213/9 5.0 9,90
375/12,5 5 20,3
280/12 5,0 12,99
465/15,5 6 25.2
345/15 5,0 16,0
540/18 7 29,2
СД4 40,6 275/9 5 14,9
630/21 8 34,1
367/12 4 19,9
720/24 9 39,0
504/12 6.4 27,3
900/22,5 7 34,8
630/5 6,4 34,1
ВС 31,3 350/12,5 1 14,61 *Алымы - радиантты
700/12,5 2 29,22
1050/12,5 3 43,85 ** Алымы - радиантты құбырдың қызатын
1400/12,5 4 58.46
1 кДж/сағ=0,2778Вт
ТП-ң жақын типтікөлшемін қабылдаймыз ВС1 350/12,5. Бұл жағдайда радиантты
qр = 2312 / 350 = 6,6057 кВт/м2.
Есептелген мәні qр рұқсат етілген жылуқысымына сәйкес келеді: 31-47
Бір құбырдың сыртқы беті SТР=14·0,127·12,6 = 5,025 м2.
Бір камерадағы құбыр саны 350 / 5,05 =
4 Еңбекті қорғау және қауіпсіздік техникасы
4.1 Өндірістік қауіпсіздік пен қатерді анализдеу
Химиялық өнеркәсіп кәсіпорындарында өнеркәсіп процестері мен еңбегін қауіпсіз ұйымдастыру,
Мұнайды алғашқы өңдеу және битум алу қондырғысының шикізаты мен
Технологиялық процестерді қауіпсіз жүргізу үшін мына жағдайларды қамтамасыз ету
Қондырғының ең қауіпті орындары болып:
суық және ыстық мұнайөнімдері үшін насосты аймағы;
К-3, К-5 колонна аудандары;
К-1 тотықтырғыш колонна аймағы;
Р-1, Р-2 реакторлар аймағы;
технологиялық пештер аймағы;
дожиг пеш аумағы;
битум құю және ашық мұнайөнімдері эстакадасы;
электродегидратор аумағы;
дайын өнім сыйымдылық аумағы.
Аймақтарда ауа ортасын автоматты - үздіксіз бақылау үшін
Кесте
Объектіде қолданылатын өртқауіпсіздік және уландырғыш өнімдердің сипаттамасы
№
Өнімнің атаулары ПДК,
мг/м3
[66] Температура, (С Жарылғыш шектері Адам организміне әсері
Жарқ етуі Жануы Өздігінен жануы төменгі жоғарғы
1. Көмірсутекті газ (жанармай газ) 300
1,3 1,5 Наркотикалық және тұншықтырғыш
2. Мұнай 300 500
Булары мен газдары наркотикалық әсер етеді. Тері ауруларын болдырады.
3. Бензинді фракция 100 -27-39 -8-39 255-370 1,0 6,0
4. Атмосфералық газойль 300 50-65
340-400 1,4 6,0 Төменгі буланғыш-тығы, булары наркотикалық әсер етеді.
5. Вакуумды газойль 300 >150 230-260 340-380 - -
6. Мазут 300 >150
340-380 - - -(-
7. Гудрон 300 200-230
250-300 - - -(-
8. Битум 300 >220
>368 - - -(-
9. Дизельді жанармай
маркалы – Л 300 >40 69-119 300 2 3
10. маркалы – З 300 >30 62-105
11. маркалы – А 300 >30 57-100
Мұнай, жанғыш газдар және мұнайөнімдері қауіпті және қатерлі қасиеттерге
Мұнай және мұнайөнімдері жанғыш заттар болып табылады, сондай-ақ белгілі
Мұнай мен газды өңдеу технологиялық процесстері кезінде, булары ауамен
Мұнай мен газ өңдеу технологиялық процесстері жоғары қысымда жиі
Мұнай, мұнайөнімдері және көптеген реагенттер токсикалық қасиеттерге ие зиянды
Авариялар мен бақытсыз жағдайларды болдырмау үшін ҚТ тәртіптері
Зауыттарда ҚТ мен еңбекті қорғау бойынша келесі негізгі шаралар
Ескерту және аварияны жою. Мұнайды алғашқы өңдеу құрылғыларында авария
Аварияны жою жолдары ТҚ мен өрт қауіпсіздігі бойынша өндірістік
5 Қоршаған ортаны қорғау
5.1 Шығарынды түрлері
Қоршаған ортаны қорғау түсінігінде, адамдардың мәдени және материалды қажеттіліктерінен
Жағармай-энергетикалық комплекстегі өнеркәсіп кәсіпорындары, соның ішінде химиялық, мұнайөңдеу және
Атмосфераның ластануы. Антропогенді атмосфералық ластану көздері келесі топтарға бөлінеді:
Қоршаған ортаны газ қалдықтарымен бәрінен көп ластайтын мынадай өнеркәсіп
Транспортты, бәрінен де көліктердің түтінді газдарымен байланысты. Оның құрамында
ЖЭС және қазандықтардың газды қалдықтары шамамен, көліктік ластанудағы секілді
Гидросфераның ластануы. Суқоймаларының ең ірі ластағыштарына жататындар химиялық,
Литосфераның ластануы. Адамның шаруашылық қызметі нәтижесінде, ауылшаруашылық алқаптарға
Мұнай алу аудандарында бірқатар жағдайларда жер бетінің отыруы, жерасты
5.2 Атмосфералық ауаны және су ресурсын зиянды заттармен
ластанудан қорғау шаралары
Объектіні пайдалануда атмосфераның ластануы келесілердің нәтижесінде болады деп болжанады:
Технологиялық жабдықтардан (дренаждық сыйымдылықтар, сораптар және т.б.) шығатын көмірсутектердің
Жанама газдың жануынан шығатын өнімдер (жоғары және төмен қысымды
Атмосфераға бөлінетін зиянды заттар қалдықтары тұрақты, кезеңдік, бір реттік
Тұрақты қалдықтарға келесілер жатады:
ұйымдастырылған – жоғары және төмен қысымды факелдер;
ұйымдастырылмаған – (барлық технологиялық алаңдар – фланцалық қосылыстар мен
«Мұнай өнеркәсібі Министрілігі кәсіпорындары объектілерінің атмосфераға зиянды заттар шығаруын
Атмосфераға зиянды қалдықтардың шығарылуын, ауадағы көмірсутектердің, күкіртсутектердің, күкіртті газ,
Қоршаған ортаның ластануына жол бермеу проблемасына жекелеген елдер мен
- көмірсутекті қышқыл
- мыс
- азот қышқылы
- өзге де улы газдар үлесі
Құрамында улы газдар бар қоспаларды қайта өңдеуден өткізу өндірісі
Ауаның ластануына жол бермеу үшін мына шараларды жүзеге асыру
ГӨЗ және тағы басқа мекемелер санитарлық нормаға сай келмей,
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ
1. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы және
2. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газдан отын өндіру арнайы
3. Киинов Л.К. О состоянии нефтегазовой отрасли Республики Казахстан
4. Фарамазов С. А. Эксплуатация оборудования нефтеперерабатывающих заводов. М.:«Химия»,
5. Омаралиев Т.О. Мұнай мен газ өңдеу химиясы
6. Логинов С.А., Рудяк К.Б. Сравнительные испытания катализаторов
7. Сарданашвили А.Г., Львова А.И. Примеры и задачи
8. Кузнецов А.А., Кагерманов С.М., Судаков Е.Н. Расчеты
9. Танатаров М. Н., Ахметшина М. Н. Технологические расчеты
10. Рудин М.Г., Смирнов Г.Ф. Проектирование нефтеперерабатывающих и нефтехимических
11. Фарамазов С.А. Оборудование НПЗ и его
12. Лощинский А.А., Толщинский А.Р. Основы конструирования
13. Черенков В.А. Промышленные приборы и средства
14. Емельянов А.И., Каинин О.В. Проектирование систем автоматизации технологических
15. Белов П.С., Голубева И.А., Низова
16. Абросимов А.А. Экология
17. Карелин Л.А., Попова И.А., Евсеева Л.А., Евсеева
18. Баешов А.К., Шакиров Б.С. Экология негіздері.- Алматы: Білім,
19. Соркин Г.М Очистка нефти и охрана окружающей среды.-
Мұнайлық жасанды битумдар
Жасанды мұнай битумдары
Органикалық байланыстырғыш заттарға жалпы сипаттама
Битум материалдарының пайдалану қасиеттері
Битум
Органикалық байланыстырғыш заттар мен олардың негізінде өндірілген материалдар
Битумдар құрамына кіретін май қосылыстарының сипаттамасы мынадай
Полимерлік байланыстырғыш материалдар
Пайдалану қасиеттерін жоғарылату мақсатында мұнай битумдарын өндіру технологиясын жетілдіру
Битум алу процесі