Gazni qayta ishlash zavodlari Jarayon uchun xom ashyo va olinadigan mahsulotlar. Katalitik kreking

Tuyinmagan gazlarni fraksiyalashda quyidagi mahsulotlar olinadi.

1. 
   Propan-propilen fraksiyasi - neft kimyosi mahsulotlari ishlab chiqarishda va polimerizastiya jarayonlari uchun xom ashyo hisoblanadi;
   
2. 
   Butan-butilin fraksiyasi - bu fraksiya ham neft kimyosi mahsulotlari ishlab chiqarish va polimerizastiya jarayoni uchun xom ashyo sifatida qo’llaniladi.
   

Texnologik tizim yozuvi. Neftni qayta ishlash zavodlarida absorbstion – gazfraksiyalash va kondensastiya – rektifikastion gazni fraksiyalarga ajratish tizimlari mavjud. Absorbstion gazfraksiyalash tizimida gaz aralashmasi absorbstiya usulida dastlab engil va og’ir fraksiyalarga ajratilib, so’ngra ular rektifikastiyalash usulida aloxida komponentlarga ajratiladi. Ikkinchi usulda esa gaz qisman yoki tula kondensastiyalanib, so’ngra rektifikastiyalash usulida zarur komponentlarga ajratiladi.
Ushbu mavzuda kondensastiya - rektifikastion usulda gazni fraksiyalash tizimi kurib chiqiladi. Ushbu tizimda jarayon quyidagicha amalga oshiriladi.
Neftni rektifikastiyalash tizimida ajralib chiqgan gaz dastlab tozalash qurilmalariga berilib, tozalangan gaz StK-1 kompressor yordamida siqilib XK-1 va XK-2 kondensator-sovitgichlarda sovitiladi va kondensastiyalanadi. Kondensat stabilizastion kolonnadan olinayotgan engil uchuvchi omponent bilan aralshtiriladi va K-1 kolonnaga beriladi. Kolonna yuqorisidan chiqayotgan metan, etan va kam miqdordagi propan gazlari XK-3 da amiak yordamida sovutilib qisman qayta kondensastiyaladi. Kondensat kolonnaga qaytarilib gaz faza aloxida chiqarib olinadi. Kolonna ostida yig’ilgan suyuqlik esa K-2 depropanizatorga uzatiladi va unda propan fraksiyasi va S₄ va undan yuqori uglevodorodlar aralashmasiga ajratiladi. K-2 kolonnadan suyuq fraksiya K-3 debutanizatorga uzatiladi va unda butan va izobutan aralashmasi gaz holida engil benzin fraksiyasi esa suyuqlik holida ajratib olinadi. Butan – izobutan aralashmasi K-4 kolonnaga berilib izobutan va butanga ajraladi. Yengil benzin fraksiyasi K-5 kolonnaga berilib, unda rektifikat holida pentanlar aralashmasi, qoldiqda esa C₆ va undan yuqori uglevodorodlarga ajraladi.
Pentanlar aralashmasi K-6 kolonnaga berilib pentan va izopentan fraksiyalariga ajraladi.
34-jadval. Texnologik rejim

Rektifikastion kolonnalar	Kolonna pastining temperaturasi,^0S	Kolonna yuqorisining temperaturasi, ^0S	Bosim, kgs/sm^2
K-1 K-2 K-3 K-4 K-5 K-6	100-115 145-155 80-85 120-125 95-100	25-30 62-68 58-65 65-70 75-80 78-85	26-28 12-14 20-22 10-12 3,0-4,0 3,5-4,5
Xom ashyoni berish tizimi	_	_	14

Fraksiyalarga ajralishi kerak bo’lgan gaz (H₂S dan tozalangan gaz) 1komprocessor yordamida 4 atm. bosimgacha siqiladi, 2-sovutkichda sovitiladi, keyin gaz 3-separatorga yuboriladi, undan keyin u 17 – 18 atm. gacha siqish uchun 4-kompressorga uzatiladi. U 5-sovutkichdan o’tib, 6-gaz separatorga keladi, unda gaz kondensatidan ajraladi. Keyin 30 – 35⁰C ga ega gaz 7absorberni pastki qismiga keladi. Absorberda P=14 – 16 atm. da ushlab turiladi. Yuqori qismidan absorbent beriladi. Absorberni yuqori qismida temperatura T=30⁰C, pastki qismida esa 45⁰C ni tashkil etadi. Absorberdan CH₄ va H₂ iborat gaz yana 8-absorberga uzatiladi. To’yingan absorbent 7-absorberni pastki qismiga o’z yo’nalishi bo’yicha harakatlanib tushadi va u 9-desorberga uzatiladi. Desorberda P=10 – 11 atm. desorberni pastki qismida T=110⁰C, yuqori qismida esa temperatura 35⁰C ga teng.
Desorberni yuqori qismidan etan–etilen fraksiyasi 10-tozalagichga yuboriladi. Bunda H₂S gazi NaOH bilan tozalanadi. NaOH sirkulyatsiyasi 12nasos yordamida amalga oshiriladi. Etan – etilen fraksiyasi 12-kolonnada suv bilan yuvilgandan keyin kompressor yordamida siqilib qayta ishlashga yuboriladi.
Desorberni pastki qismidan yengil uglevodorodlarga ajratilgan mahsulot 13-nasos bilan issiqlik almashtirgich 14 ga uzatiladi va u 15- propan kolonnasiga beriladi. Bu kolonnada propan – propilen uglevodorodlari C₄ va undan yuqori uglevodorodlardan ajratiladi. Kolonnani pastki qismi temperaturasi T = 140 – 180⁰C, bosimi P=16 – 17 atm. teng. Kolonnani yuqori qismidan propan – propilen fraksiyasi 16-sovutkich kondensatorga tushadi, bunda u 20 – 25⁰C gacha sovitilib va 17-yig’gichga keladi. Kolonnani yuqori qism temperaturasi 40⁰C temperaturada ushlab turish uchun propan – propilen fraksiyasini bir qismi 8-nasos yordamida kolonnaga yuboriladi. Pastki qismidan esa chiqayotgan mahsulot butan – butilen, pentan fraksiyalarini olish uchun ajratiladi.
Absorbsiya va rektifikatsiya su`niy sovutkich ishlatmasdan propan – propilen fraksiyasini 80 – 85<sup>0</sup>C bo’lib – 90 – 95 %, pentan – 98 % dan yuqori miqdorda olish mumkin. Etan–etilen fraksiyasidagi etilenga talab katta bo’lgani uchun ularni ajratishga e`tibor berilmoqda.
Uglevodorod qismlarga ajratiladigan gaz 35–45 atm. bosim ostida 1issiqlik almashtirgichdan o’tib, 2-metan kolonnasiga keladi. Bunda CH₄ va H₂ boshqa uglevodorodlardan ajraladi.
CH₄ va H₂ fraksiyasi kolonnani yuqori qismidan chiqib, etan – ammiakli 3-sovutkich sistemasidan o’tib, 1-issiqlik almashgichga keladi.
Kolonnani yuqori qismidagi temperatura va bosim: T=98-100⁰C, pastki qismi P=38–42 atm. Kondensat etan–etilen va boshqa uglevodorodlar kolonnani pastki qismidan chiqib, 4-etan kolonnasiga o’tadi. Bu kolonnada bosim P=25 – 30 atm. Temperatura yuqori qismida T=- 5(-10⁰C), pastki qismi 86 – 95⁰C. Kolonnani yuqori qismidan chiqqan etan – etilen fraksiyasi 5-kondensatorda suyuqlanib yig’gich 6 ga keladi. Uning bir qismi 7-nasos yordamida kolonnani to’yintirish (sovuq oqim hosil qilish) uchun olinadi, qolgan qismi etilen kolonnani to’yintirish uchun olinadi, qolgani 8-etilen kolonnasiga yuboriladi.
Kolonna 8 ni yuqori qismidan etilen, pastki qismidan etan olinadi. C₃ va undan yuqori uglevodorodlar etan kolonnasini pastki qismidan 10-propan kolonnasiga beriladi. Bu kolonnani yuqori qismidan propan – propilen fraksiyasi olinadi. C₄ va undan yuqori uglevodorodlar kolonnani pastki qismidan olinib 14-butan kolonnasiga uzatiladi.
Ma’lumki neft va tabiiy gaz tо‘g‘ridan tо‘g‘ri ishlatilmaydi. Tabiiy gaz tozalangandan keyin yoqish uchun ishlatiladi. Neft esa qayta ishlanadi, dastlab rektifikatsiya qilinadi va tarkibiy qismlarga ajratiladi. Buni yuqorida kо‘rib о‘tildi, ya’ni

Benzin fraksiyasi	40-200 ^0S
Ligroin fraksiyasi	150-250 ^0S
Kerosin	180-300 ^0S
Gazoyl	250-360 ^0S
Mazut	qoldig‘i

Mazut esa vakuumda haydaladi va undan turli xil qovushqoqlika ga bо‘lgan surkov moylari, transformator yog‘lari va boshqalar olinadi.

Neft tarkibidan ajratib olingan mahsulotlar qayta ishlanadi. qayta ishlash usullariga termik va katalitik kreking, piroliz va boshqalar kiradi. Ushbu jarayonlardagi asosiy kimyoviy reaksiya uglerod-uglerod zanjirining uzilishi va yuqoriroq molekulyarli birikmalardan past molekulyar birikmalar hosil bо‘lishidir. Bunda gaz holatdagi yoki suyuq holatdagi tо‘yingan va tо‘yinmagan uglevodorodlar hosil bо‘ladi:

Neft tarkibida uchraydigan aromatik birikmalar esa asosan toluol va olefin (tо‘yinmagan uglevodorodlar) hosil qiladi.

Reaksiyalar katalizatorsiz erkin radikal hosil bо‘lishi bilan ketadi va zanjir xususiyatiga ega.

Harorat oshish bilan parchalanish yanada chuqurroq ketadi va degidrogenlanish, hamda sikllanish jarayonlari kuchayadi. Masalan, 600-650 ⁰S da reaksion qobiliyatli yuqori bо‘lgan diyenlar, butadiyen-1,3 hosil bо‘ladi:

Hosil bо‘lgan diyenlar olefinlar bilan ta’sirlashib aromatik uglevodorodlar hosil qilishi mumkin.

Yuqori haroratda ketadigan barcha jarayonlarda gaz va suyuq holatdagi moddalardan tashqari qattiq modda – uglerod (qurum) hosil bо‘ladi. +urum hosil bо‘lishi uglevodorodlarning erkin uglerodgacha parchalanishi bilan tushuntiriladi:

Termik parchalanish mahsulotlari: suyuq mahsulot, gaz va qattiq qoldiq (qurum) tarkibi asosan 3 ta omilga bog‘liq: xomashyo turiga. Haroratga va kontaklashuv vaqtiga. Xomashyo turlari bir-biridan tarkibidagi vodorod va uglerod miqdorlari nisbati bilan keskin farq qiladi. Masalan etanda bir uglerod atomiga 3 atom vodorod, butanda-2,5, siklogeksanda – 2 ta atom vodorod mos keladi. Aromatik uglevodorodlarda esa bu nisbat yana ham kamayadi (benzolda – 1:1, naftalin (S₁₀N₈) da – 1,25:1). Yengil gazlar, benzin fraksiyasi parchalanganda tarkibiga mos ravishda kо‘p miqdorda gaz, oz miqdorda qurum yoki koks beradi. Neftning oqir fraksiyalari, ayniqsa, aromatik uglevodorodlar termik parchalanganda kо‘p miqdorda koks va oz miqdorda gaz ajralib chiqadi (rasm).

Hosil bо‘lgan mahsulotga ta’sir qiluvchi asosiy omillardan biri haroratdir. Harorat oshishi bilan suyuq mahsulot tarkibida aromatik moda miqdori, gaz mahsulot tarkibida esa vodorod va kichik molekulyar moddalar miqdori ortadi. Neft mahsulotlari tarkibida asosan olefinlar (miqdori ≈ 4% boshlang‘ich xomashyoga nisbatan), gaz mahsulot tarkibida S₃-S₄ uglerod tutgan birikmalar bо‘ladi. 750-850 ⁰S da suyuq mahsulot tarkibi 85-95% aromatik birikmalardan iborat bо‘ladi. Gaz tarkibida parafin miqdori va S₂-S₃ oz miqdorda bо‘ladi, asosan olefinlardan – propilen va etilendan iborat bо‘ladi. Harorat 800-900 ⁰S bо‘lganda olefinlar miqdori maksimumga yotadi, haroratning yana oshishi Bilan vodorod va atsetilen miqdori oshib boradi.
Termik parchalanishdagi mahsulot tarkibiga ta’sir qiluvchi omillardan yani biri ta’sirlashuv vaqtidir. Ta’sirlashuv vaqtio shishi Bilan vodorod, metan, aromatik birikmalar, koks miqdori oshadi, olefinlar miqdori esa kamayadi. Bosim ta’siri ham xuddi shunday, ya’ni bosim oshishi Bilan polimerlanish va birlamchi mahsulot kondensatsiyasi oshadi, olefinlarning miqdori kamayadi. Jarayonni olib borishda maqsadga muvofiq ravishda xomashyo, harorat, ta’sirlashuv vaqti va bosim tanlanadi. Masalan neftning og‘ir qoldig‘idan bosim ostida 500-550 ⁰S va uzoq muddatli ta’sirlashuv natijasida koks olinadi. Suyuq mahsulot olish uchun (benzin yoki α-olefinlar) esa neftning о‘rtacha fraksiyasi 500-550 ⁰S da, ta’sirlashuv vaqti kamroq (xomashyoni qisman о‘zgartirish darajasida) bо‘lishi kerak. Kichik molekulyar olefinlar olish uchun esa piroliz jarayoni 800-900 ⁰S da, kam ta’sirlashuv vaqtda (0,2-0,5 s), suv bug‘i bilan suyultirilgan holatda olib borilishi zarur.
Benzin fraksiyasi ishlatilganda esa butadiyen-1,3 va fromatik uglevodorodlar kо‘p hosil bо‘ladi.
Yana bir yо‘nalishlardan biri ta’sir vaqtini kamaytirishga – pirolizni N₂ ishtirokida olib borishga asoslangan bо‘lib, koks va og‘ir fraksiyasi hosil bо‘lishini kamaytiradi, olefinlar va butadiyen-1,3 hosil bо‘lishini kо‘paytiradi.
Katalitik kreking. Katalitik krekingda uglevodorodlar alyumosilikat katalizatorlar sirtida yuqori haroratda parchalanadi. Jarayon ion mexanizm bо‘yicha karbakation hosil bо‘lishi bilan boradi (termik krekingda radikal mexanizm bо‘yicha).
Karbakation hosil bо‘lishi qisman hosil bо‘lgan olefinlarni kislota tipidagi katalizatorlardan proton olishi bilan boradi.

Karbokation beqaror bо‘lganligi uchun olefinga va massasi kichikroq bо‘lgan karbokationga ajraladi, hosil bо‘lgan karbokation о‘z navbatida neytral molekuladan proton olib, molekulani ionlantiradi va parafinlarning ion-zanjirli parchalanishini davom ettiradi:

Karbokationlar erkin radikallardan farq qilib oson izomerlanish xossasiga ega. Shuning uchun katalitik krekingdan olingan benzin tarkibida oktan soni yuqori bо‘lgan izoparafinlar miqdori kо‘p bо‘ladi. Bu holat olefin va naften orasida vodorodning katalitik qayta taqsimlanishi natijasida hosil bо‘lgan aromatik uglevodorodlar miqdori oshishi bilan yana kuchayadi:

Katalitik va termik krekingda hosil bо‘lgan gaz mahsulotlar tarkibi ham bir-biridan keskin farq qiladi. Katalitik kreking gaz mahsulotida S₃,S₄ tutgan uglevodorodlar va N₂ kо‘p bо‘ladi. Metan, etan bо‘lmasligiga sabab, karbokationlar turg‘un emasligidir. Katalitik krekingda gazning umumiy miqdori 10-15% (mass.) ni tashkil qiladi.

Yuqorida kо‘rib о‘tilganidek neft va tabiiy gazni turli usullar Bilan qayta ishlashda kо‘plab monomerlar yoki monomer olish uchun boshlang‘ich moddalar hosil bо‘ladi. Shunday boshlang‘ich moddalardan biri atsetilen hisoblanib, u asosida kо‘plab monomerlar olinadi. Atsetilenning о‘zi esa metandan (tabiiy gaz tarkibidagi) sanoat miqyosida olinadi.
Neft va gazni qayta ishlash korxonalarining barcha jarayonlari ularni birlashtiradigan asosiy qonunlariga qarab quyidagi guruhlarga bo‘linadi:
1. Gidromexanik jarayonlar (gaz va suyuqliklarni boshqa jihozlarga o‘tkazish, bir xil tarkibli bo‘lmagan suyuq va gaz sistemalarini ajratish, suyuqliklarni ajratish).
2. Massa almashish jarayonlari (massa almashuv qonuniga binoan birga haydash, rektifikatsiya, absorbsiya, adsorbsiya,ekstraksiya, kristallizatsiya va quritish).
3. Issiqlik jarayonlari (issiqlik berish qonunlariga muvofiq isitish,sovitish, kondensatsiya va bug‘latish).
4. Mexanik jarayonlar (maydalash, tushirish va yuklash,sinflash va qattiq moddalarni aralashtirish).
5. Kimyoviy jarayonlar (kimyoviy kinetika qonunlariga birlashtirilgan har xil kimyoviy reaksiyalar).
Barcha sanab o‘tilgan jarayonlar, shu jarayonlarni olib boriladigan aniq sharoitlarini hisobga olgan holda aniqlangan konstruksiyali jihoz va mashinalarda olib boriladi.