Нормативтік сілтемелер

ГОСТ 10742-71 Сынамалар алу

ГОСТ 9414 -74 Петрографиялық құрамды анықтау

ГОСТ Р 52368-2005 ЕВРО Дизель отыны

ГОСТ 2070-82 Йод санын анықтау

ГОСТ 25371-97 Кинетикалық тұтқырлықты анықтау

ГОСТ 19006-77 Фильтрлену коэффициентін анықтау

ГОСТ 8489-85 Шайырларды анықтау

ГОСТ 22254-92 Шекті фильтрлену температурасы

ГОСТ 27768-88 Цетандық индексті анықтау

Глоссарий

Цетан саны – дизель отыны құрамындағы цетанның (С₁₆Н₃₄, гексадекан, цетан саны 100ге тең) α-метилнафталинмен (цетан саны 0-ге тең) қоспасындағы көлемдік үлесі.

Дизель отыны — дизельді қозғалтқышта қолданылатын сұйық отын. 180-360 ºC температурада айдалған мұнай фракциясы. Көмірден де 180-360 ºC температуралық аралықта айдалатын синтетикалық дизель алынады.

Гидрогендеу (гидрлеу) — сутектің қос байланысқа қосылуы, әдетте катализатор қатысында.

Отынның озонолизі (озондау) – сұйық отынды О₃-пен тотықтыру;

«Қаңқалы никель» — қатты микрокристалды кеуекті никельді катализатор, құрамында никельден басқа алюминий болады.

Йод саны — 100 г органикалық затқа қосылатын иод массасы (г), ол қосылыс құрамындағы қос байланысты сипаттайды.

Цеолиттер — қасиеттері мен құрамы жағынан жақын минералдар тобы, каркас тәріздес алюмосиликаттар.

Промотор — катализ химиясында катализатордың белсеңділігін, талғампаздығын және тұрақтылығын арттыратын зат.

Белгілеулер мен қысқартулар

г – грамм

КОМ – көмірдің органикалық массасы

ИҚ спектр – инфра-қызыл спектр

Кт – катализатор

кг – килограмм

Қайн. темп. – қайнау температурасы

Қ.б. – қайнаудың басы

Қ.с – қайнаудың соңы

мин. – минут

МПа – мегапаскаль

мВ – милливольт

мл – миллилитр

ПТ – паста түзгіш

ССӨ - синтетикалық сұйық өнім

СӨШ – сұйық өнімдер шығымы

ОС – октан саны

ЦС – цетан саны

Гу- гумат

ПОМ – пастаның органикалық массасы

ТТКА – тепе-теңдік кинетикалық анализ

ЕО – Еуро Одақ

ДҚ – дизельді қозғалтқыштар

ДО – дизель отыны

ПМӨЗ – Павлодар мұнай өңдеу зауыты

КІРІСПЕ

Тақырыптың өзектілігі. Қазақстан көмірсутекті шикізаттың қорына бай, алайда оларды өңдеудің экономикалық эффективті технологияларына тапшы. Қолданыстағы технологиялар көмірден тек жылу энергиясын алып, оның газды, сұйық және қатты отынның көзі екенін әлі де шеше қойған жоқ. Қатты отынды термохимиялық өңдеуді қарқындататын жаңа әдістерді іздестіру – қазіргі заманғы көмір химиясының маңызды бір бағыты болып табылады. Мұнайдан алынатын барлық өнімдерді көмірдің құрамындағы органикалық массаны селективті түрлендіру арқылы да алуға болады. Алайда көмірден алынған синтетикалық дистилляттар қазіргі тауарлы өнімге қойылатын талаптарды қанағаттандырмайды. Сондықтан да қазіргі таңда отындарға қойылатын талаптар мен стандарттарға сай тауарлы дистиллятарды алу өзекті мәселе болып табылады. Мотор отындарына қойылатын қатаң тәртіптерді енгізу мен оларға деген сұранысты өзгерту дүние жүзінің көптеген мемлекеттерінің мұнай өңдеу өндірісі алдындағы өзекті мәселе болып табылады. Сондықтан да мұнай мен көмірден алынған отын сапасын, оның ішінде дизель отынының сапасын жақсартудың жолдарын іздестіру басты мәселе болып табылады.

Жұмыстың мақсаты: Мұнай және көмірден алынған дизель отындарының сапасын арттыру. Гидротазалау процесіне Ni-қаңқалы катализаторын сынап, процестің қолайлы жағдайлары мен өнімнің физико-химиялық қасиеттерін анықтау.

Жұмыстың мақсатына жету үшін келесі міндеттерді шешу көзделінді:

• Мұнай мен көмірден алынған дизель отынының физико-химиялық көрсеткіштерін және процестің қолайлы жағдайларын анықтау;

• «Жаңажол» кен орны мұнайынан алынған және ПМӨЗ-нан алынған дизель фракцияларына озонның әсерін зерттеу;

• Ni – қанқалы катализаторында дизель фракциясын гидроөңдеу;

• Еуропалық стандартқа сай тауарлы дизель отынын алу.

Ғылыми жаңалығы:

• Диссертациялық жұмыста алғаш рет «Жаңажол» мұнайынан алынған дизель отынының физико-химиялық көрсеткіштері және көмірсутектік құрамы анықталды.

• Көмір мен мұнайдан алынған дизель отынын Ni – қанқалы катализаторында гидроөңдеу арқылы одан Еуро-3 талаптарына сай дизель отынының алуға болатындығы көрсетілді.

• Дизель отынын озондау арқылы оның құрамындағы күкірттің мөлшерін бастапқы 0,1-ден 0,004-ке дейін төмендетуге болатындығы анықталды.

• Мұнайдан тура айдалған дизель отынын алдын-ала озондап, Ni – қанқалы катализаторында гидротазалау арқылы EN-590 (2000) және ТУ 38.1011348-99 сәйкес дизель отынын алатындығы көрсетілді.

Жұмыстың әдістемесі: Дизель отынының эксплуатациялық көрсеткіштерін ГОСТ талаптарына сай анықтау үшін зерттеудің кең ауқымды физико-химиялық әдістерін қолдану: инфрақызыл - спектроскопия, озондау, газ-сұйықтық хроматография анализдері; йодтық санды, күкірт мөлшерін анықтау; тығыздықты пикнометр көмегімен және сыну көрсеткішін рефрактометр көмегімен анықтау, цетан санын және фракциялық құрамдарын анықтау; температуралық сипаттамаларын анықтау әдістері қолданылды.

Алынған мәліметтер олардың каталитикалық белсеңділігі мен талғампаздығы арасындағы өзара толықтурылар мен арақатынасын дәлелдейді. Катализ және мұнайхимиясы облыстарында тәжирибе қатесі 5%-дан төмен, сенімді интервалы 95%-дан төмен емес тәжирибелік материалдың анализі мен олардың талқылауы берілді.

Ғылыми-зерттеу дәрежесі: Қазiргi уақытта көмiрдi терең өңдеп синтетикалық сұйық өнім алудың жаңа экологиялық қауiпсiз технологиясын жасауда және жетiлдiруде Австралия, Алмания, Испания, Индонезия, Колумбия, Қытай Халық Республикасы, Пәкістан, АҚШ және Жапонияда қарқынды жұмыстар жүргізілуде. Бұған осы облыстағы ғылым мен техника жетістіктерін талқылаған халықаралық конгрестердегі «Coal Science» (1995 жыл, Испания, 1997 ж., Алмания және 1999 ж. Қытай ) «Science and Technology of Carbon» (1998 ж., Франция), «The 6^th Japon-China Symposium on Coal and Chemistry» (1998 ж., Жапония) нәтижелер дәлел болады.

Жұмыстың зерттеу нысаны мен пәні: Зерттеу нысаны катализатор қатысында көмірден және мұнайдан гидрогендеу арқылы дизель отынын алу процестері. Дизель отынының көрсеткіштерін жақсарту мақсатында озондау және гидротазалау процестері. Зерттеу пәні – катализатор және мұнай мен көмірден алынған дизель отыны: «Қаражыра» кен орнынан алынған дизель отыны, «Жаңажол» кен орнынан алынған тура айдалған дизель отыны, ПМӨЗ-нан алынған «Л» маркалы тауарлы дизель отыны.

Теориялық және практикалық маңызы: Озонның дизель отыны құрамындағы күкіртті қосылыстарға электрофильді қосылуы теориялық тұрғыдан түсіндірілді. Озонолиз бен гидрогенолиз процестерінің өзара үйлесімділігі қарастырылды. Гидротазалау процесінің қолайлы катализаторлары мен жағдайлары қарастырылды. Алғаш рет озонмен өңдеудің қолайлы жағдайлары анықталды. Мотор отындарының сапасына алдын-ала озондаудың әсері қарастырыла отырып, озонның дизель отыны құрамындағы органикалық қосылыстармен реакциясы бөлме температурасына жақын температурада тез және аз активтену энергиясымен жүретіні анықталды. Дизель отынын озондау барысында сыналған берілу жылдамдықтарының ішінде 0,5 л/мин және 30 мин уақыт аралығында озон-ауалы қоспамен өңдеуде алынған дизель отыны Еуро-3 талаптарына сай келетіні көрсетілді.