В. М. Капустин., М. Г. Рудин нефтни қайта ишлаш кимёси ва технологияси в. М. Капустин М. Г. Рудин

Табиий газ етказиб беришнинг ноанъанавий манбалари. Охирги вақтларда углеводородли газлар етказиб беришнинг ноанъанавий манбаларига бўлган иштиёқ ортди, жумладан сланцли газга, кўмир шахталаридаги метанга, зичлироқ бўлган қумлардан олинадиган газга, газсимон гидратлардан олинадиган газларга бўлган талаб ортди. Ноанъанавий манбаларни ўзлаштириш асосан газ қазиб олиш технологияларнинг самарадорлигига боғлиқдир.
Ноанъанавий манбаларига бўлган иштиёқ газга қўйиладиган нархларга тўғридан – тўғри боғлиқдир. Ноанъанавий манбалардан газ етказиб бериш газ нархининг ошиб бориши шароитида иқтисодий самарадорли бўлиб ҳисобланади. Бир минг кубометр газнинг нархи 250- 300 доллор бўлган ҳолатда уни қазиб олиш технологиясининг рентабеллиги ошди.
Сланцли газ. Сланцлар деб минералларнинг паралель (қуввати) тарзда жойлашиши билан тавсифланадиган тоғли туркумларга айтилади.
Минераллар юпқа пластиналарга бўлиниш хусусиятига эга. Таркибида юқори органик моддаларни сақловчи сланцларда газ борлиги XIX асрнинг бошидан маълум эди. 1821 йилда Америкада сланцли пластларда биринчи газли қудуқ қазилди. Аммо сланцли газларни саноатда етказиб бериш XX аср охирларигача техника томонидан мураккаб ва иқтисодий самарасиз эди. XX асрнинг 90 йилларида сланцли пластлардан газ етказиб бериш ҳақидаги фикрларга яна эътибор бердилар. Сланцли газни қазиб олиш учун учта технологияни қўллаш таклифи киритилди. Булар горизонталь тартибда қазиш, пластнинг сув таъсирида ёрилиши ва силжиган сейсмик моделлаш. Сланцли газ пластларда оз миқдорда (0,2-3,2 млрд м³/км²) сақланса ҳам уларни катта майдонларни очиш натижасида кўп миқдорларда олиш мумкин.
Сланцли газни қазиб олиш учун биринчи горизонтал қудуқ 2002 йилда Техас штатида қазилди. Сланцли газ қазиб олиш ҳажми тезда ошиб кетди ва 2008 йлда 51,7 млрд м³ га етди. Умумий етказиладиган газ ҳажмининг 8 % га яқинроқ. Кейинги йилларда газ қазиб чиқариш ҳажмининг интенсив тарзда ўсиши кузатилди ва атига 3 йил орасида (2008-2010 йилларда) Сланцли газ Америка бозорида импортли куйдирилган (сиқилган) газни сиқиб чиқариб 25 % ни эгаллади. Бу билан АҚШ дунёда газ етказиб бериш бўйича 1 ўринда кўтарилди.
Сланцли газни қазиб олиш дунёнинг бошқа давлатларида ҳам бошланмоқда. Дунёда сланцли газнинг ресурслари (заҳиралари) 200 трлн м³ ни ташкил қилади, Американинг ўзида аниқланган заҳиралар 24 трлн м³ га боҳоланади. Тихникали тартибда қазиб олинадиган газ миқдори 3,6 трлн м³ ни ташкил қилади. Сланцли газ катта заҳираларига Америкадан ташқари Россия, Хитой ва Австралия давлатлари эга. Европада сланцли газ заҳираларининг 40 % Польшага тўғри келади.
Таркибида газ сақлайдиган сланецларнинг заҳиралари Нидерландияда, Францияда, Швециада ва бошқа Европа давлатларида мавжуд. Шу билан бир қаторда сланцли газга ҳаддан ташқари ишонч билдириш мумкин эмас, яъни уни оқламаслиги мумкин деган фикрлар юритилмоқда. Сланцли газни қазиб олиш жуда қимматга тушади ва у атроф муҳит учун ҳам зарарли деган фикрлар ҳам айтилмоқда.
Кўмир шахталаридаги метан. Кўмир пластларидаги метан кўмир қолдиқлари таркибида сақланади у ўсимлик моддасининг кўмирга айланишида борадиган биокимёвий ва физикавий жараёнлар таъсири натижасида шаклланади. Кўмир пластларидаги метан кўмирга нисбатан экологик нуқтаи назаридан жуда ҳам тоза ва самарали ёқилғи бўлиб ҳисобланади. У алоҳида эркин тарзда, ва шахталарни дэгазация қилиш жараёнларида алоҳида маҳсулот кўринишида ҳам қазиб олиниши мумкин. Кўмир пластларидаги метанни қазиб олиш учун унчалик чуқур бўлмаган қудуқлар 100 метр атрофида қазилади. Пластларни газ етказиб бериш хусусиятини ошириш учун пластларни гидропарчалаш технологияси қўлланилади.
Кўмир пластларидаги метаннинг дунёдаги заҳиралари табиий газ заҳираларидан ошади ва у 260 трлн м³ ни ташкил қилади. Энг кўп заҳиралар Хитойда, Россияда, АҚШда, Австралияда, ЖАР (Жанубий Африкада), Ҳиндистон, Польша, Германия, Буюк Британия ва Украинада жойлашган метанни масштабли қазиб олиш АҚШ да бошланган. Бу ерда кўмир пластларидан газ қазиб олиш саноатининг бутун тармоғи шаклланган. Охирги 10 йил ичида кўмирли метанни махсус қудуқлардан қазиб олиш йилда 60 млрд м³ гача ошди. Охирги йилларда метанни қазиб олиш бўйича ишлар Австралияда, Хитойда, Канадада, Польшада, Германия ва Буюк Британия каби давлатларда жадал суръатлар билан бошланган. Бу йўналиш тўхтовсиз, йилдан йилга тараққий этиб боради, дэган тахминлар билдирилмоқда. 2020 йилга келиб дунёда кўмир пластларидан қазиб олинадиган метаннинг ҳажми 100- 150 млрд м³ йилга етади, келажакда эса саноатда қазиб олинадиган шахтали метаннинг дунё бўйича ҳажми 470-600 млрд м³ йилга етиши мумкин у дунё бўйича қазиб олинадиган табиий газнинг 15-20 % ни ташкил қилади.
Россияда кўмир пластлари метан заҳиралари табиий газ заҳиралари (конлари) билан таққослаш деярли тўғри келади ва 49 трлн м³ га боҳоланади; У Шарқ ва Шимолий –Шарқий бассейинларни ҳисобга олган вақтда 100-120 млрд м³ йил ҳажмида қазиб олиш имконини беради. Россия Воркутин конларидаги кўмир пластлари ва Кузнецкдаги боссейнлар энг йирик газ етказиб берувчи конлар таркибига киради. Келажаги юқори бўлишига қарамай амалиётда юқори эмас. Ҳозирги вақтда шахталарни дегозация қилинилишининг умумий ҳажмидан атига 5- 10 % да шахтали метан қазиб олинмоқда.

1.2. Қисқа тарихий маълумотлар

Нефтни қайта ишлаш саноатининг шакилланиши. Нефт ва табиий ёнувчан газ инсонга бир неча минг йиллар олдин маълум бўлган. Геродот (эрамиздан аввалги V аср), Плутарх ва бошқа олимларнинг қўлёзмаларида Ҳиндистон, Персия (Эрон), Сирия ва Ўрта Денгиз кўлларида нефт манбалари борлиги ҳақида маълумот келтирилган. Плутарх Александр Макидонский юришларини кўрсатиб, Амударёда ва Каспий Денгизи соҳилларида нефт манбаси борлиги ҳақида маълум қилди. Қадимий Юнон олими Гиппократга (эрамиздан аввалги IV–V асрлар) таркибида нефт бўлган кўпгина дори дармонларнинг рецептлари тегишлидир.

Қадимий замонда нефт ёқилғи сифатида ҳамда ёритишда хом-ашё сифатида қўлланила бошланган. Дастлаб ер юзасига эркин тарзда сачралиб тўкилган суюқ нефт ва бу сачралиб тўкилган нефтнинг оксидланиш ва бўлиниш маҳсулотлари – битум ва асфальт қўлланилган ҳарбий соҳада ҳам нефтдан фойдаланилган. Бунда нефт олтингугурт ва селитрадан иборат ёнувчан аралашмадан фойдаланилган ва у “греция олови” деб аталган. Чингизхон босқичилари XIII асрда Бухоро қалъасини босиб олишди. Бунда улар нефт солинган гулдонларни ва ёнувчан найзаларни ота бошладилар. Бу катта ёнғинларни келтириб чиқарди. Қадимги тарих рус аскарларининг помвецк хони
Коняакка қарши жанг олиб борганларида “ерли смола” –нефт билан жамланган паракли лўндаларни найзаларга бириктириб улардан фодаланганлар.
Ўрта асрларда нефт махсус чуқурлик ва қудуқлардан қазиб олинган. X асрда араб олими Абуль- Ҳасан Масуди ва машҳур Италялик саёоҳатчи Марко Поло в XIII асрда Бакуга яқин Апшерон ярим оролига бориб бу ердаги нефт маҳсулотларга изоҳ бердилар. А.Х. Масуди Бакуга нефтнинг бир неча оқ,сариқ, қора ва кўк каби гуруҳлари қазиб олиниши ва уларни чаримли халталар ёрдамида Эронга, Ҳиндистонга ,Сурияга ва бошқа давлатларга чиқарилиши ҳақида ўзининг кундалик дафтарига белгилаган.
Нефт қудуқларининг чуқурлик сатҳи 10-20 м бўлган. Қудуқларнинг чуқурлиги янада оширилиш мақсадида унинг юқори қисми кенгроқ қилинган. Нефтни қудуқдан масштабли тарзда қазиб олишни 1683 йил Бакуда 13 минг тоннага яқин нефт қазилганлиги тўғрисидаги маълумот билан машҳур олимлардан бири томонидан тасдиқланган. Бир неча юз йиллардан инсониятга ёнувчан газ конлари маълум. Апшерон ярим оролида ва Доғистонда ёнувчан газ факеллари Каспий денгизни бўйлаб сузган кемалар учун маяк воситасини ўтган. Шимолий Америкада, Ҳиндистонда, Малайзия архипелагида ҳам ёнувчан газ ажралиб чиқиши тўғрисида ҳам маълумотлар кўрсатиб ўтилган.
Чуқурлиги 50 метргача бўлган нефт қудуқлари ўрнини қудуқлар босди. 1859 йилда Америкада Э. Дрейк томонидан биринчи нефтли қудуқ қазилган. Айнан шу вақтдан бошлаб саноатда қазиб олинадиган нефт ҳисоботи олиб борилмоқда. Россияда биринчи нефтли қудуқлар Кубанда ва Ухта ҳудудида қазилган. Бир неча вақт ўтгандан сўнг қудуқлар янада чуқурроқ тарзда қазила бошланди. Бу иш чуқур жойлашган нефт берувчи пластлардан ер юзасидан яқин жойлашган қатламлардан олинадиган нефтга кўра кўпроқ нефт ажратиб олиш мумкин дэган аниқ маълумотга эга бўлгандан сўнг содир бўлди. Дастлаб қудуқ қазишда деярли такомиллашмаган қўл билан бошқариладиган дастгоҳлардан фойдаланилган.
Чўкма туркумини бузиш учун ўткир металли бурғу билан қудуқ тубига уриларди, яъни қудуқ ости чўкмани бузиш учун урилар эди. Забой чўкма туркумидан тозаланганидан сўнг дастгоҳ тросига долото бириктирилган штангани боғлаб қазишни давом этардилар. Нефт қазиб олишнинг бу усули зарб остида қазиш деб аталар эди. Қазиш ишлари олиб борилган вақтда кўп қудуқларда қуввати нефт фонтани юзага келарди. Фаворланиш отилиб чиқиши тугагандан сўнг нефтни қудуқлардан желонка ёрдамида олар эдилар. Желонка узун челак кўринишда бўлиб унинг ости қудуқга туширилганда ичкарига қараб очилар эди. Нефт билан тўлган желонка юқорига кўтариларди. Бунда унинг ости нефт оғирлиги таъсири остида ёпилар эди. Желонкалардан нефтни резервуарларга солардилар.
Ўрта асрларда ёритишда ва иситишда қўшимча тарзда ўзлаштирмасдан натурал нефтдан фойдаланардилар. Ўша вақт шароитида ёқилғи сифатида энг яхшиси бўлиб тиниқ нефт ҳисобланарди. Чунки унинг ёниши енгил бўлиб қолдиқни кам ҳосил қилар эди. Тиниқ нефтнинг камлиги, яъни камёблиги туфайли бир неча вақт ўтиб тиниқ мой, бошқача қилиб айтганда фотогенни олиш учун оғир нефтга қайта ишлов берадилар. Ўрта асрларда фотоген олиш учун Ҳайдаш каби оғир ишларни Ғарбий Украинада ва Закавказияда оширадилар. Рус подшоҳлари Борис Годунов ва Петр I вақтида нефтга Ухтада (ҳайдалар) қайта ишлов берилар эди, яъни у катта босим остида ҳайдалади. Фотоген бочкаларда Москвага ва Санкт- Петербург шаҳарларига етказиларди.
XVII – XVIII асрларда нефтни қайта ишлашинг биринчи босқичи ҳайдаш ҳисобланган. Нефтни ҳайдаш XVII–XVIII асрларда нефтга қайта ишлов беришнинг биринчи босқичи деб ҳисоблаш мумкин. Аммо нефтни Ҳайдаш масштаби деярли кам даражада бўлиб у қониқтирмасди. Ҳайдаш усуллари эса жуда қийин тарзда, асосан қўл ёрдамида амалга оширилар эди. 1821- 1823 йилларда Шимолий Кавказда Моздок шаҳри ҳудудида ака-ука Дубининлар томонидан саноатда биринчи нефтни ҳайдаш қурилмаси ишга туширилди. Қурилмада асосий агрэгат бўлиб ғиштли печкага ўрнатилган вақт вақтида ишловчи темирли куб ҳисобланган. Кубнинг темирли қопқоғида тирқиш бўлган. Шу тирқишдан мисли трубка ўтган. Мисли трубка ўз новбатида суви бўлган чанг орқали ўтган. 1848 йилда Буюк Британияда нефтни ҳайдаш бўйича биринчи қурилма ишга туширилган бўлса, 1860 йилда АҚШ да Пенсилования штатидаги Титусвилл шаҳрида В. Барнс делл ва В. Абботт биринчи дистилляция қурилмаларни ишга туширилди.
Нефтни қайта ишлаш саноатининг самарали ривожланишни XIX асрнинг 60 йилларидан бошланган. Жумладан 1860-1880 йилларда нефт суриладиган куб асосий агрэгат ҳисобланган. Асосий маҳсулот бўлиб эса ёритиш учун фойдаланиладиган керосин ҳисобланган. Аммо енгил бензинли фракциялар билан бирга оғир қолдиқлар (мазут) ҳам деярли фойдаланилмаган, яьни жуда оз миқдорда қўлланишган. Фақат мазутнинг оз миқдорда ғилдиракларни мойлаш учун ишлатилган.
1880 йилнинг ўрталарига келиб вақт- вақти билан ишлайдиган кублар ўрнини нефтни узлуксиз Ҳайдаш жараёниниташкил қилиш имконини берадиган кубли батареялар босди XX асрнинг 40 чи йилларига қадар кубли батареялар заводларда эксплуатация қилинди. Шу вақтнинг ўзида В. Шухов томонидан оғир бўлган суюқ ёқилғини куйдириш учун форсунка ихтиро қилинди. Бу буғ қозонларида ёқилғи сифатида мазутдан фойдаланиш имконини берди. Д.И. Менделеев ишларида мазутдан суртиладиган мойларни олиш имкони борлиги кўрсатилган. Суртиладиган мойларни ишлаб чиқариш Росиядаги Балохио ва Константиново шаҳарларида, АҚШ ва бир қатор давлатлар корхоналарида ташкил қилинган эди.
1890 йилда Россия ихтирочилари В. Шухов ва С. Гаврилов узлуксиз ишлайдиган трубкадан иборат бўлган нефтни ҳайдаш қурилмасига патент олдилар. Бу қурилма оловли илонсимон кўринишдаги иситгичдан, буғлатгичдан, ректификацион колоннадан ва иссиқлик алмашиниш мосламаларидан иборат бўлган. Бу қурилма нефтни дастлабки ҳайдашни замонавий қурилмаларининг намояндаси эди. Саноатда нефтни ҳайдашга мосланган биринчи трубали қурилма 1911 йилда АҚШ да қурилди.