ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» 5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары



жүктеу 1.03 Mb.
бет1/7
Дата16.06.2016
өлшемі1.03 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7




ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ

СЕМЕЙ қ. ШӘКӘРІМ АТЫндағы МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТ

3 деңгейілі СМЖ құжаты

ПОӘК

ПОӘК 042-18-10.1.24/03-2013



ПОӘК

«Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері» пәнінен оқу-әдістемелік материлдары




18.09 2013ж.

№ 2 басылым




ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

«Органикалық заттар технологиясының теориялық негіздері»


5В072100 – Органикалық заттардың химиялық технологиясы

мамандығы үшін


ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ

Семей


2013

МАЗМҰНЫ



Атауы




1.

Глоссарий




2.

Дәрістер оқулар




3.

Практикалық сабақтар




3.

Студенттің өздік жұмысы





Глоссарий
Абсорбция фазалар бөлу беттерінде жүретін бір компоненттің екінші компонентке сіңуі.

Адсорбция фаза көлемінде жүретін бір компоненттің екінші компонентке сіңуі.

Индуктивті эффект – атомдардың әр түрлі электротерістігі нәтижесінде түзілген, сигма байланыстар тізбегі бойымен орынбасардың электрондық әсерінің берілуі.

Гетеролитикалық реакциялар – байланыс үзілуі симметриялы емес жүретін реакциялар, оларда байланыс электрондарының жұбы түзілген фрагменттердің біреунде қалады.

Гидрокрекинг жарқын түсті мұнай өнімдерін алу үшін мұнай шикізатын сутегінен өңдеуде қысым арқылы алу үшін қолданылатын катализдік процесс.

Гидроөңдеу жоғарғы температурада және қысымда әртүрлі катализатордың қатынасымен сутегімен жүргізілетін реакция.

Гомолитикалық реакциялар – байланыс үзілуі симметриялы жүретін реакциялар, оларда әрбір түзілген фрагменттерде бір электроннан қалады.

Еріткіштермен парафинсіздендіру парафиндерді жою әдісі, олар майдың қату температурасын ұлғайтады.

Каталитикалық гидрогендеу мұнай өнімдерін каталитикалық жолмен сутектендіру құбылысы.

Каталитикалық риформинг көмірсутектердің каталитикалық жолмен ароматизациялану процесін айтады.

Кокстеу ауасыз қыздыру арқылы жүретін термиялық деструкция процестері.

Конденсация газды екі фазалы сұйық газ жүйеге айналдырады.

Крекинг мұнайдың ең үлкен молекулалы көмірсутектерін бензин фракциясын құрайтын кіші молекулаларға ыдырату.

Қосарлану эффектісі немесе мезомерлі эффект (М) – қосарланған π-баланыс жүйесі бойымен орынбасардың электрондық әсерінің берілуі.

Мұнай эмульсиялары су мұнайдың көлемінде тамшылар түрінде таралған системалар.

Органикалық синтез өнеркәсіпті және лабораториялық масштабта органикалық қосылыстарды жасанды құрастырудың әдістері мен жолдарын қарастыратын органикалық химияның бөлігі.

Платформинг платина немесе алюмоплатина катализаторында жүргізілетін каталитикалық риформинг.

Пиролиз жоғары бағалы олефинді көмірсутектерді алуға негізделген жоғары температуралық процесс.

Ректификация мұнайдан қайнау температуралары өзара біршама жақын жататын фракцияларды алу үшін қолданылады.

Селективті тазарту қажетсіз қосындыларды жою әдісі, мұнда қоспалар ерітуші және таза май екі қабатқа бөлінеді, экстракт қабатын бөліп шы,арғаннан кейін, таза май пайда болады.

Серіктес газдар мұнайдың құрамында еріген және мұнай өндірген кезде бөлініп шығатын ілеспе табиғи газдар

Тура эмульсиялар мұнай тамшылары сулы ортада біркелкі таралған системалар.

Эмульсия өзара ерімейтін сұйықтарды немесе ерітінділерді араластырғанда түзілетін системалар

Микромодуль 1 - Органикалық қосылыстардың реакцияға түсу қабілеті. Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдірінің даярлау және бөлудің физикалық әдістерінің теориялық негіздері
Дәріс 1 - Кіріспе. Органикалық қосылыстардың реакцияға түсу қабілеті

Дәріс жоспары:

1. Органикалық қосылыстардың электронды эффектілер

2. Органикалық реакциялардың жіктелуі

3. Органикалық қосылыстарды синтездеу әдістері.

1. Органикалық қосылыстарда электрондық ығысулар екі түрге бөлінеді: индуктивті эффект – сигма байланыстар тізбегі бойынша электрондық тығыздықтың ығысуы және мезомерлік эффект – пи байланыстар жүйесі бойынша ығысу.

Индуктивті эффект. Бірдей электротерістігі атомдар арасында байланыс электрондарының жұбы байланыстың қатысушылырының екеуіне де бірдей жатады.

Индуктивті эффект – атомдардың әр түрлі электротерістігі нәтижесінде түзілген, сигма байланыстар тізбегі бойымен орынбасардың электрондық әсерінің берілуі. Орынбасарлардың электрондық әсері бағыты бойынша оң +I және теріс –I эффект ажыратады. Теріс индуктивті эффекті сигма байланыстың электрондарын тартып алатын орынбысарлар білдіреді, мысалы, –NO2, - CN, - COOH, -Hal, -OH. Оң индуктивті эффектін сигма байланыстың электрондарын өзінен итеретін орынбасарлар білдіреді. Алкилдік орынбасарларда электронодонорлық қасиеттер көмірсутекті тізбек өсуімен және біріншілік радикалдардан үшіншіліктерге жоғарлайды.



Мезомерлік эффект (қосарлану эффектісі). Егер қарапайым және еселік байланыстар кезектесіп орналасса немесе көршілес атомда вакантті р-орбиталь немесе р-электрон жұбы бар болса, мұнда жүйе қосарланған деп аталады. Қосарланған жүйелер ашық және жабық тізбекті болады.

Қайта бүркенделген орбитал түріне байланысты қосарланудың бірнеше түрлерін ажыратады: π, π – қосарлану, р,π-қосарлану.



Қосарлану эффектісі немесе мезомерлі эффект (М) – қосарланған π-баланыс жүйесі бойымен орынбасардың электрондық әсерінің берілуі. Орынбасардың бағытталу әрекеті бойынша мезомерлі эффект оң (+М) және теріс (-М) деп бөлінеді.

Оң мезомерлі эффекті қосарлаған жүйеге электрондарын беретін, яғни электрон жұбы немесе теріс заряды бар, орынбасарлар көрсетеді.

Максимальді +М теріс зарядты атомдарда болады.

Теріс мезомерлі эффектіні қосарланған жүйенің электрондық тығыздығын өзіне қарай тартып алатын орынбасарлар көрсетеді:



2.

Реакция типі

1. Субстрат және реагенттегі байланыстардың өзгеру сипатына байланысты

А) Гомолитикалық реакциялар – байланыс үзілуі симметриялы жүретін реакциялар, оларда әрбір түзілген фрагменттерде бір электроннан қалады.

A : B → A. + . B

Б) Гетеролитикалық реакциялар – байланыс үзілуі симметриялы емес жүретін реакциялар, оларда байланыс электрондарының жұбы түзілген фрагменттердің біреунде қалады.

A : B → A: + B

Мұндай реакция барысында иондық интермедиаттар (аралық бөлшектер) – карбокатиондар және карбоаниондар түзіледі, мысалы:



В) Синхронды реакциялар – циклді комплексе электрондардың келісілген орналасу нәтижесінде, бірмезгілді ескі байланыстырдың үзілуімен және жаңа байланыстырдың түзілуімен жүретін реакциялардың ерекше типі.



2. реагент типі бойынша – радикалды, электрофильді, нуклеофильді, тотығу, тотықсыздану.

Нуклеофильді реакцияларда реагент (нуклеофил) атмодардың біреуінде электрон жұбы бар және нейтрал молекула немесе анион болып табылады (Hal-, OH-, RO-, RS-, RCOO-, R-, CN-, H2O, ROH, NH3, RNH2 және т.б.).

Электрофильдік реакцияларда атакалайтын реагентте (электрофил) вакантті орбиталі бар және өзі нейтрал молекула немесе катион (Cl2, SO3, BF3, H+, Br+, R+, NO2+) болып табылады.



Радикалды реакцияларда реагентте жалқы электроны бар, сондықтан бос радикал болып табылады (Cl. , R.).

R-H + Cl. → R. + HCl

R. + Cl-Cl → R-Cl + Cl.

3. Бағыты бойынша

- орын басу реакциялары



- қосылу реакциялары



- бөліну немесе элиминирлеу



- қайта топтасу реакциялары (изомерлену)



- циклдену реакциялары



- тотығу – тотықсыздану реакциялары



4. реакцияның жалпы жылдамдығын анықтайтын стадиясында қатысатын молекулалар саны бойынша



- мономолекулярлы

- бимолекулярлы

3. Органикалық синтез – өнеркәсіпті және лабораториялық масштабта органикалық қосылыстарды жасанды құрастырудың әдістері мен жолдарын қарастыратын органикалық химияның бөлігі.

Органикалық синтездің жүруі екі негізгі сұрақтармен байланысты: 1) синтездің жалпы жоспарын құрастыру, яғни оптимальді бастапқы қосылыстарды таңдау және негізгі өнімге қысқа жолмен әкелетін стадиялар реттілігі (синтез стратегиясы); 2) құрастырылатын молекуланың белгілі байланысты құрастыру мүмкінділігін қамтамасыз ететін синтетикалық әдістерді таңдау немесе құрастыру (синтез тактикасы).

Органикалық синтезінің негізгі әдістерін үш топқа бөлуге болады: 1) конструктивті, олар жаңа С—С байланыстарының түзілуіне әкеледі, мақсаты – келешек молекуланың қанқасын құрастыру (Гриньяр, Фридель-Крафтс реакциялары, циклоқосылу); 2) деструктивті, олар синтезде ролін ойнап болған топтың молекуладан аластату мақсатымен жүретін, белгілі С—С байланыстардың үзілуіне әкеледі (декарбоксилдеу, диолдардың тотығуы); 3) функциональді топтарды трансформациялау әдістері.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: органикалық қосылыстардың электронды эффектілер – индуктивті және мезомерлі, органикалық реакциялардың жіктелуі, органикалық қосылыстарды синтездеу әдістері.

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:


  1. Изопропилбензол және изопропилацетиленнің индуктивті эффектілерін салыстырыңыз.

  2. Келесі қосылыстардың мезомерлік эффектілерін салыстырыңыз: бензол, фенол, бензил спирті.

  3. Органикалық реакциялар қалай жіктелінеді?

  4. Органикалық синтез әдістері қалай жіктелінеді?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Нестеренко Л.Л., Бирюкова Ю.В., Лебедев В.А. Основы химии и физики горючих ископаемых. Учебное пособие. – Киев.: высшая школа, 1987. -359с.

2 Гуревич И.Л. Технология переработки нефти и газа. Ч.I, М.: Химия. 1972. -359с.

3 Смидович Е.В. Технология переработки нефти и газа. Ч. II. – М.: Химия, 1980. -320с.


Дәріс 2, 3 - Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдірінің даярлау және бөлудің физикалық әдістерінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:

1. Шикізатты өңдеуге дайындау

2. Мұнай өндеуінің технологиялық процестердің жіктелуі

3. Қатты жанғыш қазбалардың (ҚЖҚ) өндеу әдістері

1. Табиғи өнімдерді алдын ала қоспалардан тазарту қажет. Газдардың тазартуы механикалық және физикалық әдістермен, сонымен қатар сұйық немесе қатты заттардың арасынан өткізуімен жүзеге асырылады. Сұйықтықтар механикалық қоспалардан тұндырумен немесе фильтрлеу көмегімен тазартылады. Механикалық қоспалардан тазартудан кейін шикізат сусыздандырылған және кептірілген болу керек. Ол үш әдіс қолданылады: 1) механикалық - фильтрация, центрифугирлеу, пресстеу; 2) жылулық – қайнату, табиғи және жасанды жылумен кептіру, мұздату және конденсация; 3) физика-химиялық – адсорбция, химиялық сіңіру, электрофорез және т.б.

2. Мұнай өңдеу заводтарының (МӨЗ) технологиялық процестерін екі топқа бөледі: физикалық және химиялық.

1. Физикалық процестер арқылы мұнай құрастырушы компоненттерге химиялық өзгеріссіз бөлінеді және мұнай фракцияларынан мұнай қалдықтарын, май фракцияларын, газ конденсаттарын, зиянды компоненттерді, көмірсутекті емес қосылыстарды бөліп шығарады. Физикалық процесстер массаалмасу типі бойынша келесі түрлерге бөлінеді:

1.1. Гравитациялық (Электртұзсыздандырушы қондырғы).

1.2. Ректификациялық (атмосфералық айдау, атмосфералық-вакуумды айдау, газофракционирлейтін қондырғы және т.б.).

1.3. Экстракциялық (деасфальтизация, селективті тазарту, кристалдау арқылы депарафиндеу).

1.4. Адсорбциялық (цеолитті депарафиндеу, контактті тазарту).

1.5. Абсорбциялық (абсорбциялық-газофракционирлейтін қондырғы, H2Sтен тазарту, CO2 дан тазарту).

2. Химиялық процестерде мұнайдың өндеуіне бастапқы шикізаттың құрамында болмайтын жаңа өнімдерді химиялық өзгерістер арқылы алады. МӨЗнда қолданатын химиялық процесстерді белсендіру әдісі бойынша бөлінеді:

2.1. Термиялық (термолитикалық).

2.2. Каталитикалық.

Термиялық процестерді өтетін химиялық реакциялар типі бойынша бөлінеді:

2.1.1. Термодеструктивті (термиялық крекинг, висбрекинг, кокстеу, пиролиз).

2.1.2. Термототығу (битум өңдірісі, пектер өңдірісі, көмірлер мен кокстерді газдау).

Термодеструктивті процестерде шикізаттағы қосылыстардың ыдырау арқылы төменмолекулалық көмірсутектер және тығыздану процестер нәтижесінде жоғарымолекулалық өнімдер түзіледі. Термототықтыру процестер тотықтырғыштардың қатысуымен көміртек оксидтерін, сутегі, элементті күкірт битум және т.б. түзе жүреді.

Каталитикалық процесстерді катализ типі бойынша келесідей жіктелінеді:

2.2.1. Гетеролитикалық, олар қышқылдық катализ механизмі бойынша жүреді (каталитикалық крекинг, алкилдеу, полимерлеу, эфирлер өңдірісі және т.б.);

2.2.2. Гомолитикалық, олар тотығу тотықсыздану катализ (электронды) механизмі бойынша жүреді (сутек және синтез газдар, метанол, элементарлы күкірт өңдірісі).

2.2.3 Гидрокаталитикалық, олар бифункционалды (күрделі) катализ механизмі бойынша жүреді (гидрототығу, гидрокрекинг, каталитикалық риформинг, изомерлеу, гидродеаротаттау, гидродепафиндеу және т.б.).



3. Өңдеу әдістерді термиялық және термохимиялық деп бөледі. Термиялық әдістер бойынша өңдеуді жоғары температурада оттегінсіз жүргізеді. Бұл процестерге жатады: а) кокстеу (кокс, газ, таскөмірді шайыр, ароматты қосылыстар, фенолдар түзіледі), б) жартылай кокстеу (жартылай кокс, біріншілік шайыр, газды бензин, газ түзіледі), в) кесектеу (окусковывание) (шаруашылық отын), г) энерготехнология (қатты отын, біріншілік шайыр), д) газдау (синтез газ, шаруашылық газ), графиттау және техникалық көміртек өндірісі.

Термохимиялық әдістерде әртүрлі реагенттер немесе еріткштер мен температуралар қосындысы әсер етеді, бірақ соңғылар бағынышты рольді атқарады. Оларға: а) тотықсыздандыру процесстер: термопластификаттау, гидрогендеу, термиялық еріту, экстракция, адсорбенттер өңдірісі; б) тотығу процестер: оттекпен, озонмен, галогендермен, қышқылдармен тотығу; в) сілітлермен гидролиз.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: шикізатты өңдеуге дайындау әдістері, мұнай өндеуінің технологиялық процестердің жіктелуі, қатты жанғыш қазбалардың өндеу әдістері

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Шикізаттын біріншілік өңдеуге дайындалуы неден тұрады?

  2. Дайындықтың жеке стадияларының міндеті неде?

  3. Шикізатты өңдеудің физикалық және механикалық әдістерінің айырмашылығы?

  4. Қатты жаңғыш қазбаларды өңдеу әдістері қалай жіктелінеді?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы: Бастау, 2007. 127-137

2 Глущенок И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых. –М.: металлургия, 1990. С123-126.

3 Каменева А.И. Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. –М.: Химия, 1990. С. 245.


Дәріс 4, 5 - Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдірінің даярлау және бөлудің физикалық әдістерінің теориялық негіздері

Дәріс жоспары:



  1. Мұнайды бір ретті, көп ретті және біртіндеп буландыру

  2. Мұнайды буландырғыш агент қатысында айдау. Мұнайды вакуумда айдау

  3. Ректификация. Ректификациялық колонналардың түрлері

  4. Ректификациялық колонналардың комплекстері

1. Бір ретті буландыру мұнайды кез келген жылтқыштың жыланирегінде (змеевик) алдын ала берілген температурада қыздырады. Температура жоғарылаған сайын, сұыйқ фазамен тепе теңдікте болатын, көп мөлшерлі булар түзіледі де, белгілі температура сұйық бу қоспасы жылытқыштан адиабатикалық буландырғышқа түседі. Бұл жағдайда бу және сұйық фазалардың температурасы бірдей болады. Бір ретті буланумен айдауда мұнайдың фракцияларға бөліну айқындығы нашар.

Көпретті буландыру екі немесе одан да көп бірретті айдау процестерінен тұрады. Айдаудын әр этапы температураның жоғарылауымен жүреді. Егер мұнайдың әрбір бір ретті булану этапында оның фазалық күйінің өзгеруі шексіз аз болса, ал бір ретті буланулардың саңы шексіз көп болса, онда мұндай айдау - біртіндеп буландыру деп аталады.

Егер фракцияның бөліну анығы қажетті болмаса, онда бір ретті булану әдісі экономикалық тиімді болады. Сондай ақ бұл әдісте мұнайды 350 — 370°С, яғни максимальді рұқсат температура аймағында жылытуда, көп ретті немесе біртіндеп буланумен салыстырғанда, бу фазасына көбірек өнім өтеді. Мұнайдан 350 — 370°С тан жоғары температураларда қайнатын фракцияларды алу үшін вакуум немесе су буын қолданады.



2. Мұнайды буландырғыш агент қатысында айдау. Буландырғыш агент тазалау бағанаға мұнайды айдау қалдықтарында жоғары қайнайтын компоненттердің концентрациясын арттыру мақсатымен енгізіледі. Буландыру агент ретінде бензин, лигроин, керосин булары, инертті газ, жиі су буын қолданады. Су буы қатысында тазалау бағанада көмірсутектердің парциалды қысымы, яғни олардың қайнау температуралары төмендейді. Нәтижесінде бір ретті буланудан кейін сұйық фазадағы төмен қайнайтын көмірсутектер бу күйіне айналып, су буымен бағананың жоғарына көтеріледі. Су буы бүкіл тазалау бағанадан өтіп, оның температурасын 10 — 20°С төмендетіп, жоғарғы өніммен бөлінеді.

Буландырғыш компонент ретінде инертті газ болса, онда жылудың экономиясы жүреді, себебі су буын алу үшін көп энергия және оның конденсациясына көп су шығыны қажет. Күкіртті шикізатты айдау кезінде де инертті газды қолдануға тиімді, себебі күкіртті қосылыстар судың қатысында құбырлардың коррозиясын туғызады. Буландырғыш агент ретінде женіл мұнай фракцияларын — лигроин-керосин-газойль фракциясын қолдану ыңғайлы. Буландырғыш агенттің қайнау температурасы төмен болған сайын, айдау температурасы да төмен болады. Буландырғыш агент жеңіл болған сайын, айдау процесінде ол жеңіл айдалады. Сондықтан лигроин-керосин-газойль фракциясын қолдану тиімді.



Вакуумдық айдау. Атмосфералық қысымда айдағанда қалдық ретінде мазут бөлінеді. Мазут 3500С-тан жоғары температурада айдалады. Вакуумдық айдаудың негізі – қысым азайған сайын сұйықтықтың қайнау температурасы төмендейді. Мұнда қайнау температуралары 300-3500С аралығында жататын фракциялар алынады.

3. Ректификация – екінші айдау – мұнайдан қайнау температуралары өзара біршама жақын жататын фракцияларды алу үшін қолданылады. Ректификация процесінде сұйық және бу фазалар арасында үздіксіз алмасу жүреді. Сұйық фаза жоғары температурада қайнатын компонентпен, ал булы фаза – төмен температурада қайнайтын компонентпен байытылады. Ректификация ректификациялық табақшалармен қамтамасыз етілген вертикаль цилиндр тәріздес аппараттарда жүргізіледі. Алынатын өнімнің санына байланысты, ректификациялау бағаналар қарапайымды және күрделі болып бөлінеді. Біріншілерде ректификациялауда екі өнім алынады, мысалы, жанармай және жартылай мазут. Екіншілері үш және одан да көп өнімдерді шығаруға бағытталады.

Әр бір қарапайым бағанада айдап шығаратын және концентрациялайтын секциялар болады. Айдап шығаратын немесе бумен өндейтін секция шикізатты ендіретін жерден төмен орналасады. Бөліну үшін табақшаға берілетін шикізат қоректендіру табақшасы деп аталады. Айдап шығаратын секцияның негізгі өнімі болып, сұйық қалдық саналады. Концентрациялау немесе бекіту секциясы қоректендіру табақшасының үстінде орналасады. Бұл секцияның негізгі өнімі болып ректификат буы саналады. Ректификациялау бағананың концентрациялау секциясының қалыпты жұмысына суландыру және жылу беру, немесе айдап шығу секциясына өткір су буын ендіру қажет болады.



4. Мұнайдың өндеу бағытына қарай өндірісте ректификация процесін күрделі бағаналардың әр түрлі комбинациялары іске асады. Шикізаттардың және арадағы өнімдердің аусуына байланысты күрделі ректификациялық бағаналардың тізбектелген және асылмалы түрлері болады.





















Тізбектелген бағаналарда әр бір кейінгі бағананың ауыр өнімі бір жолы өткен бағананың флегмасы болып келеді.

Асылмалы бағаналарда негізгі бағанаға оның әр түрлі деңгейлерінен тіркелген көмектес бағаналарға қосымша тазалауға дистиляттар келеді. Көмектес бағаналардың қалдықтары қайтадан негізгі колоннаға түседі.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: мұнайды бір ретті, көп ретті және біртіндеп буландыру, мұнайды буландырғыш агент қатысында айдау, мұнайды вакуумда айдау, теорилық негіздері, ректификация негіздері, ректификациялық колонналардың түрлері және комплекстері

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Айдауды қандай жағдайда қолданылады?

  2. Ректификациялық колонналардың түрлері.

  3. Ректификация процесі неге негізделген?

  4. Ректификациялық колонналардың жұмыс істеу принциптері.

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Г.Қ. Бишімбаева, А.Е. Букетова. Мұнай және газ химиясы мен технологиясы. Алматы: Бастау, 2007. 146-166 б.

2. Ы.Қ. Тойбаев, Қ.А. Жұбанов. Химиялық технология негіздері. Алматы. 2011. 91-92 б.
Микромодуль 2 – «Жанғыш қазбалардың және олардың өңдеу өнімдерінің термодеструкциялық өзгерістері. Мұнай, газ, көмір мен олардың өңдеу өнімдерінің термототығу және каталитикалық процестері»
Дәріс 6 - Жанғыш қазбалардың және олардың өңдеу өнімдерінің термодеструкциялық өзгерістері

Дәріс жоспары:



1. ҚЖҚдың термиялық ыдырауында кокстың түзілуі.

2. Пластикалық массанның қасиеттері

3. Мұнайдың термодеструкциялық процестерінде кокстың түзілуі

1. Жанғыш қазбалардың термиялық ыдырау процестерінде кокс түзілуі мүмкін. Кокс - бензолда ерімейтін көміртектің жоғары мөлшерімен байытылғанқатты зат. Кокстың элементтік құрамы: 94-96% С, 1,5% Н, 1,5-2% Н және 1,5-2% О. Кокс алюминий кендерінен алюминийді балқытуда тотықсыздандырғыш болып табылады, оны графитталған электродтарды дайындау үшін, карбидтер мен күкірткөміртекті алу үшін қолданады. Кокстың арнайы сорттарын химиялық қондырғыларды жасау кезінде конструкциялық материал ретінде қолданады.

Көмірдің кокстенуі жоғары температураларда жүреді: көмір ауасыз ортада 9000С және одан жоғарыда қыздырылады. Біртіндеп қыздыруда көмір компоненттері терең айналуларға түседі: 2500С дейін температурада ылғалдың булануы, окклюдирленген газдардың СО және СО2 бөлінуі жүреді, 3000С жуық температурада шайырлардың және пирогенетикалық ылғалдың булары бөлінеді; 3500С жоғары температурада көмір пластикалық күйге өтеді; 500-5500С температурада пластикалық массаның ыдырауы және кокстың тығыздалуы басталады. Температура 7000С жеткенде жартылай кокстың ыдырауы және кокстың тығыздалуы жүреді.

Ароматты көмірсутектер кокс түзілуінің негізгі материалы болып табылады. Ароматты көмірсутектер жоғары температурада ацетиленнен полимерлену жолымен түзіледі.



Қазіргі көзқарас бойынша арендердің түзілуі алкандар, олефиндер, азулендер, терпендер, спирттер, кетондар және т.б. айналулар нәтижесі болып табылады.

Алкандар ыдырағанда алкан және алкен молекулалары түзіледі: С4Н18 → С4Н10 + С4Н8.

Диен көмірсутектері:





Диендердің бензолмен әрекеттесуі нафталин, антрацен және басқа концентрленген көмірсутектердің түзілуіне әкеледі.





2. Пластикалық масса – қатты, сұйық, газ тәрізді өнімдерден туратын, қақталған көмірдің ауа өткізбей 300-5500С температура интервалында қыздырған кезде түзілетін күрделі гетерогенді жүйе.

Пластикалық көмірлі массаның қасиеттері:

1) тұтқырлық. Пластикалық тұтқыр ағу заңдарына формула бойынша бағынады: F/S – θ=ηdv/dx (1), мұнда F – ағын бойымен бағытталған күш; θ – ығысудың шекті кернеуі, оған жеткенде пластикалық массаның деформациясы басталады; dv/dx – қабаттың ені бойынша жылдамдық градиенті; η – пластикалық масса тұтқырлығының коэффициенті.

2) газөтімділігі. Газөтімділіктің бөлшектердің ірілігіне R, шихтаның үйілген массаның бөлшектенуіне φ, беттік керілуіне α, қақталу узақтығына τ, және бір көмірлі бөлшекке келетін контакт саңына r тәуелділік формула бойынша есептеледі:

Г=2/9R2 [φ/(1-φ)e-/rRτ] (2)

3) көмірлі пластикалық массаның қопсылануы. Қопсылану массаның тұтқырлығымен және ұшқыш заттардың бөліну динамикасымен анықталады. Қопсылану мөлшері тұтқырлыққа тәуелді мына формула бойынша өзгереді: Н=m/τn 103, мұнда Н – қопсылану; m, n – тұрақтылар; ұшқыш заттардың төмен шығымында m=0,69, n=0,88; ұшқыш заттардың жоғары шығымында m=1,31 и n=0,80.

4) пластикалық күйдін температуралық интервал

5) пластикалық қабаттын жуандығы.



3. Мұнай коксі мұнай көмірсутектерінің термиялық процессі – кокстеу кезінде түзіледі. Кокс – бензолда ерімейтін, бірақ күкірткөміртекте еритін карбендерден және барлық еріткіштерде ерімейтін карбоидтардан тұрады. Карбендер – үлкен молекулалы қосылыстар, олардың орташа сандық молекулалық массасы – 100000:135000. Карбоидтар тігілген үшөлшемді полимер, оның көміртек атомдарының басым көпшілігі конденсацияланған арендік құрылымдарда болады.

Кокстің түзілуі, молекулалык массасы мен ароматтылығы артатын өнімдер беретін, мына сұлба бойынша журетін бірқатар тізбектелген конденсациялану реакцияларының нәтижесінде болады:

көмірсутектер—►шайырлар —► асфальтендер—► кокс

Кокстену тізбекті радикалдық механизммен жүреді, оны мына сүлбамен жазуга болады:



/)хА.активсіз радикал, оның бос валенттілігі делокализацияланған немесе алкил және басқа топтармен қалқаланған, немесе:



Бұл сулба тізбекті поликонденсация процесін сипаттайды. Поликонденсацияның түзілген үлкен молекулалық өнімдері радикалдармен, асфальтендер сияқты бірдей реакцияға түсуі мүмкін, реакция өнімдері негізінен тігілген үшөлшемдік полимерлер - карбоидтар болып табылады. Тігілмеген макромолекулар - кокстен күкіртті көміртекпен экстракцияланған заттар - карбендер болып саналады.

Дәріс материалдарын игергеннен кейін білуге қажетті негізгі түсініктер: кокос, кокстың түзілуі, пластикалық масса, пластикалық көмірлі массаның қасиеттері

Өзін өзі бақылауға арналған сұрақтар:



  1. Кокс дегеңіміз не?

  2. Жартылай кокстеу қандай температура интервалында жүреді? Кокстеу?

  3. Кокстың қолдану аймағын атап өтіңіз?

  4. Кокстеу процесінде кокстен басқа қандай заттар түзіледі?

Ұсынылған әдебиеттер:

1 Глущенок И.М. Теоретические основы технологии горючих ископаемых. –М.: металлургия, 1990. С. 142-198.

2 Х.А. Суербаев, Г.М. Абызбекова. Мұнай өңдеу және мұнай химиясындағы бос радикалдық процестер. – Алматы. 2004. 32-39б.

3 Каменева А.И. Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. –М.: Химия, 1990. 245-252 б.


Дәріс 7 - 9 - Жанғыш қазбалардың және олардың өңдеу өнімдерінің термодеструкциялық өзгерістері

Дәріс жоспары:

1. Термиялық крекинг. Термиялық крекинг процесінде көмірсутектер айналуының механизмі

2. Пиролиз

2.1 Пиролиз шикізаты

2.2 Пиролиз өнімдері

2.3 Пиролиз процесінің химизмі

1. Термиялық процестері – жылулық әсерінен көмірсутектердің ыдырау процестері. Жүретін химиялық реакция типі бойынша термиялық әдістер термодеструктивті (термиялық крекинг, кокстеу, пиролиз) және термототығу (битум өндірісі, көмірдің, кокстың газификациясы). Екі типті реакциялар жүреді: С-С, С-Н байланыстары бойынша крекинг реакциялары және тығыздалу (полимерлену, конденсация) реакциялары.

Термиялық тұрақтылығының өсуі бойынша мұнай көмірсутектерінің негізгі типтері келесі қатарда орналасады: қ-алкандар, изоалкандар, циклоалкандар, арендер, нафтеноароматты, полициклді ароматты көмірсутектер. Термиялық крекинг кезінде активтендіру энергиясы орташа шамамен 210-250 кДж/моль құрайды. Алкандардың крекингі кезінде молярлық массасы төмен алкандар мен алкендер түзіледі:

CnH2n+2  CmH2m + CqH2q+2

Алкандар ыдырауы бос радикалдар теориясына бағынады және тізбекті сипатқа ие. 460-550°Ста бутан ыдырауының механизмін қарастырамыз. Біріншілік ыдырау нәтижесінде метил, этил, пропил радикалдары түзіледі:



Тізбекті реакцияның өсуі келесі схемамен жүреді:



Тізбектің үзілуі бос радикалдар рекомбинация әдісімен жүреді:



Температура 450°Сқа жуық болғанда үзілу алкан молекуласының тізбегінің ортасынан жүреді. Қысым жоғарлауы үзілуді молекула орталығына қарай ығыстырады, сәйкесінше, қысым әсерімен жүретін крекинг көбірек сұйық өнім алуға мүмкіндік береді.

Бүйір тізбегі ұзын нафтендік және ароматты көмірсутектер үшін келесі реакциялар тән:

бүйір тізбектерді деалкилдеу; циклоалкандық сақинаны арендерге дейін дегидрлеу; моноциклдік нафтендердің алкендерге немесе алкан + алкадиенге ыдырату.

Қысқа бүйір тізбекті арендер және гомоядролық арендер де ыдырамайды. Олардың конденсациясы нәтижесінде полициклді көмірсутектердің жиналуы жүреді. Циклдік көмірсутектердің конденсациясы және тығыздалу реакцияларының жүруі кокс түзілуіне әкеледі.

  1   2   3   4   5   6   7


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет