Neft va gaz kimyosi

Ushbu o'quv qo'llanmada neft va gazning fizik-kimyoviy xossalari, ularni tadqiqoti va tarkibiy qismlarga ajratish usullari hamda neft va gazni tarkibiga kiruvchi birikmalarning asosiy sinflarining xossalari va reaksiyalari ko'rib chiqilgan. Neftning hosil bo'lishi, termik va termokatalitik o'zgarishlari kimyosi, neft va gaz uglevodorodlarining gidrogenolizi va boshqa reaksiyalari jarayonlari masalalari yoritilgan. Yoqilg'i va moylar asosiy turlarining tarkibi va ekspluatatsion xossalari haqida ma'lumotlar keltirilgan. O'zbekistondagi tabiiy gaz, gaz kondensatlari va neft haqidagi ma'lumotlar keltirilib, tahlil qilingan. Neft va gaz kimyosi, neftni qayta ishlash sanoati muhandis-texnik, ilmiy xodimlari va ushbu sohalar bo'yicha kadr tayyorlovchi Oliy o'quv yurtlari professor-o'qituvchilari va talabalari uchun mo'ljallangan.

Asosiy mavzular

NEFT VA GAZ KIMYOSI FANININIG MAZMUNI, PREDMETI VA METODI: O'zbekistonda neft va gazni qayta ishlash texnologiyasining vujudga kelishi va rivojlanishi. Mamlakatimiz mustaqillikka erishgan yillardan boshlab ishlab chiqarishning asosiy sohalaridan hisoblangan neft va gaz sanoatiga katta e'tibor qaratildi. Bu borada Prezidentimiz I.A. Karimovning 1992 yildagi neft va gaz sohasini rivojlantirish to'g'risidagi qaror va farmonlarida sohada qilinishi kerak bo'lgan ishlar ko'lami aniq belgilab olindi. Respublikamizda yoqilg'i–energetika mustaqilligiga erishish maqsadida mavjud ishlab turgan zavodlar qatoriga yangi zavodlar qurishga kirishildi. Yangi quriladigan zavodlar ishga tushirilishi bilan ichki bozordagi yoqilg'i mahsulotlariga bo'lgan talabni qondirish bilan birgalikda tashqi bozorrga ham mahsulot chiqarish ko'zda tutilgan edi. Umuman, yurtimizda neft va gazni qayta ishlash sohasining vujudga kelishi, XIX asr oxirida Farg'ona vodiysidagi ochilgan dastlabki konlar asosida 1904–1906 yillarda respublikamizdagi birinchi Oltiariq neftni qayta ishlash zavodining ishga tushirilishidan boshlangan.
NEFT VA GAZ TARKIBINI FIZIK-KIMYOVIY USULLARDA TEKSHIRISH: Keyingi yillarda neft va gaz mahsulotlaridan olingan murakkab organik biror moddalarning tuzilishini aniqlashda kimyoviy usullar bilan bir katorda tahlilning fizik–kimyoviy usullaridan keng foydalanilmoqda. Fizik–kimyoviy usullar kimyoviy usullarga qaraganda bir qancha afzalliklarga ega: – Birinchidan fizik–kimyoviy usullar qo‘llanilganda tahlilni juda qiska vaqtda va kam miqdor moddalar bilan bajarish mumkin. – Ikkinchidan, fizik–kimyoviy usullar yordamida kimyoviy usul bilan erishib bo‘lmaydigan natijalar olish mumkin. Fizik–kimyoviy usulning bu afzaliklari kimyoviy usulni butunlay inkor etadi, deb tushunish noto‘g‘ri, albatta. Aksincha, fizik–kimyoviy usullardan birgalikda foydalanilganda samarali natija olish mumkin. Tahlilning fizik–kimyoviy usullari moddalarning kimyoviy reakstiyalari jarayonida fizikaviy xossalarini o‘rganishga asoslangan. Fizik–kimyoviy tahlil usullarining bir necha xili mavjuddir. Ulardan hozirgi vaqtda sanoat ayniqsa neft va gaz sanoatida neft va gaz mahsulotlarining xossalarini o‘rganishda ulardan olingan organik moddalarni shuningdek ilmiy tekshirish laboratoriyalari ishlarida keng foydalaniladi.
NEFTNING KIMYOVIY BIRIKMALARI: Neft tarkibida mavjud bo‗lgan alkanlar tuzilishi va tarkibiga ko‗ra gazsimon, suyuq yoki qattiq holatdagi moddalardir. Gazsimon alkanlar zanjirida birtadan to‗rttagacha uglerod ( C1–C4 ) atomlarni saqlaydi va ular tabiiy va yo‗ldosh gazlar tarkibiga (metan, etan, propan, butan, izobutan) kiradi. Tarkibida 5 tadan–15 tagacha (C5 – C15) uglerod atomini saqlagan birikmalar suyuq moddalardir. n–alkanlar geksadekandan (C16) boshlab qattiq moddalar hisoblanadi, qachonki ular odatdagi haroratda neftda erigan yoki kristall holatda bo‗lib yuqori haroratli fraksiya hisoblanadi. Ko‗pchilik neftlar o‗z tarkibida to‗yingan uglevodorodlar (alkanlar, metan uglevodorodlar yoki alkan uglevodorodlar deb ham ataladi), sikloalkanlar (naften uglevodorodlar) va aromatik (arenlar) uglevodorodlarni saqlaydi.
NEFT VA GAZ SANOATIDA TERMIK TERMOKATALITIK JARAYONLAR: Termik jarayonlar kimyoviy reaksiya sodir bo‗lishining termodinamik ehtimolligini jarayonida Gibbsning erkin energiyasi kattaligining o‗zgarishi bilan aniqlaydilar. Reaksiya Gibbs energiyasining qiymati manfiy bo‗lganda chapdan o‗ngga qarab amalga oshadi. Barcha uglevodorodlar uchun atsetilendan tashqari harorat oshishi bilan Gibbs energiyasi oshadi. Molekula qancha katta erkin energiya zahirasiga ega bo‗lsa, shuncha u beqaror bo‗ladi, ya‘ni barcha uglevodorodlarning (atsetilendan tashqari) termodinamik barqarorrligi harorat oshishi bilan pasayadi. Alkanlar va sikloalkanlarning Gibbs energiyasi tez, alken va arenlarniki esa sekin oshadi. Buning natijasida turli sinf uglevodorodlarining termodinamik barqrorligi bilan harorat orasidagi nisbati o‗zgaradi: 227 0C gacha bo‗lgan haroratda eng barqarorroq alkanlardir, yuqoriroq haroratda esa alken, alkadien va arenlardir. Demak alkanlarni alkenlarga qayta ishlash uchun yuqori haroratgacha isitishning o‗zi yetarlidir. Ammo alkenlar har qanday haroratda ikkilamchi reaksiyalarga masalan polimerlanishga beqarorrdir. Bundan tashqari xatto nisbatan past haroratda termodinamik nuqtai nazardan uglevodorodlarning elementlarga parchalanishi mumkin bo‗ladi. Shuning uchun sistemaning umumiy termodinamik muvozanati vaqt o‗tishi bilan chuqur o‗zgarishlar (vodorod, metan, smola, kokslarning hosil bo‗lishi.) sodir bo‗ladigan tomonga siljiydi va vaqt sistemaning holatini belgilovchi asosiy parametrlardan biri bo‗lib qoladi. Yuqori haroratli jarayonlar mahsulotlarining natijaviy tarkibi malum darajada kinetik qonuniyatlar bilan aniqlanadi.
NEFTNING OLTINGUGURT VA AZOT SAQLAGAN BIRIKMALARI: Oltingugurt neft va neft mahsulotlarida eng ko‗p tarqalgan geteroelementdir.uning neftdagi miqdori 0,01 % dan 14 % gacha bo‗lgan oraliqda o‗zgaradi. Oxirgi holda neftning deyarli hamma birikmalari oltingugurtli bo‗ladi. Karbonatli jinslarga to‗g‗ri keladigan neftlar oltingugurt saqlagan birikmalarga ancha boydir. Terrigen (qumli) qatlamlarning neftlarida oltingugurt saqlagan birikmalarning miqdori 2–3 marta kamdir, 1500–2000 m chuqurlikda, ya‘ni asosiy neft hosil bo‗lish zonasi («neftli deraza»)da joylashgan neftlarda ularning miqdori maksimumni tashkil qiladi. Neftning kislorod saqlagan birikmalari kabi oltingugurt saqlaganlari ham fraksiyalarda bir tekisda taqsimlanmagan. Odatda ularning miqdori qaynash harorati oshishi bilan oshadi. Ammo neftning asosan asfalt smolali qismida boshqa geteroelementlardan farqli o‗laroq distilyatli fraksiyalarda oltingugurt ko‗p miqdorda uchraydi.
GAZLARNING TURLARI. GAZLARNI TOZALASH USULLARI: Tabiiy gazlar ham ma`lum talablar quyilgan bo`lib, ulardan asosiylari quyidagilardir: 1. Vodorod sulfidning (H2S) massa miqdori 0,02 g/m3 dan oshmasligi kerak; 2. Kislorodning hajm miqdori 1,0% dan oshmasligi kerak; 3. Qattiq mexanik zarrachalarning miqdori 0,001 g/m' dan oshmasligi kerak; 4. Kislorodning hajm miqdori 160% dan oshmasligi kerak; 5. Tabiiy gazni iste`molchiga topshiradigan joyida uning shudring nuqtasi shu joydagi gaz haroratidan past bo`lishi takiklangan. Gaz qazib chiqaruvchi korxona ham iste`molchiga topshiradigan gazini yuqorida ko`rsatilgan talablarga mos holda tayyorlashi shart. Natural Gas Sweetening Hydrogen sulfide, carbon dioxide, mercaptans, and other contaminants are often found in natural gas streams. Gas sweetening processes remove these contaminants so that the gas is marketable and suitable for transportation. The removal of H2S from natural gas is accompanied by the removal of CO2 and COS if present, since these have similar acid characteristics. Desulfurization processes are primarily of two types: • adsorption on a solid (dry process), and • absorption into a liquid (wet process). Both the adsorption and absorption processes may be of the physical or chemical type. The dominant sulfur removal/complex train, 1. amine scrubbing. 2. Claus unit. 3. SCOT-type tail gas treating. 4. The Beavon-Stretford tail gas system. Gas Technology Lectures 4th Year/Petroleum Refinery Engineering Branch By Prof. Neran K. Ibrahim Ko`kdumaloq neft va gazkondensat konida maxsulotlarni yig`ish, tayyorlash va uzatish tizimlari. Ko`kdumaloq neft va gazkondensat konidagi uglevodorodlarining har uch holdagisi (neft, kondensat va tabiiy gaz) mavjudligi va ularni zahiralari etarli darajada katta bo`lganligi uchun bu konni ishlash jarayonini qatlam bosimini saqlash usullarini qo`llab amalga oshirildi. Qatlam bosimini saqlash uchun neft-suv tutash yuzasi ostiga suv va gazkondensat uyumining yuqori qismini quruq gaz haydash yo`lga quyilgan.
NEFTNING DESTRUKTIV QAYTA ISHLASH JARAYONI: Neftni destruktiv qayta ishlash jarayonlari kreking va riforming nomi bilai ataladi. Krekingni 2xil turi mavjud- termik va katalitik. Destruktiv qayta ishlashga berilayotgan dastlabki xom ashyoga va jarayonni olib borish sharoitiga qarab gazning mikdori va tarkibi keng doirada o`zgarib turishi mumkin. Termik kreking maqsadi -«xom» nef! fraksiyasini fiqat-termik yo`l bilan destruksiya kilishdir, bunda xom ashyo sifatida ko`pincha gazoil deb ataladigan 200-400°S fraksiya ishlatiladi. Bunda ikki yo`l bilan erishish mumkpi: bug` fazada (t=580-650ºS, R=5-10at) kreking yo`li bilan va aralash fazada (t-350-5000S, R=25-70at) kreking bilan. Bnrinchi xolda olefiilarga boy bo`lgan ko`p (30% gacha, xom ashyoga nisbatan gaz hosil bo`ladi; ikkinchi holda gazning salmog`i kamroq 10-12%, xom ashyoga nisbatan ,u kamroq(15% olefinlardan iborat bo`ladi. Termik krekingning boshqa bir ko`rinishi bo`lgan va benzinlarni antidetasion xususiyatlarni yaxshilashga yo`naltirilgan yuqori qaynovchi benzin fraksiyalarni termik riformingidir. Uni 550-600º S temperaturada va 40 at bosimda olib boradilar. Gazlar termik riformiigda ancha ko`p mikdorda, o`rtacha 16-17 og`irlik %da (boshlang`ich xom ashyoga nisbatan) hosil bo`ladi.
NEFT KIMYOSI SANOATIDA MAYDA OLEFINLARNI OLISH USULLARI: Neft mahsulotlarida alkadienlarni miqdoriy aniqlash uchun dienlarning malein angidridi bilan kondensatsiya reaksiyasidan foydalanadilar: Alkenlar molekulasiga proton birikkanda alkanlardan gidrid – ion ajralib chiqqanda hosil bo‗lgan ionga o‗xshagan ion hosil bo‗ladi, bu esa katalitik kreking reaksiyalari, izomerlanish va β–parchalanishlarning umumiyligini belgilaydi. Shu bilan birga alkenlarga vodorodning qayta taqsimlanishi va halqalanish kabi xususiy reaksiyalar xosdir. Alkenlarning gidrokrekingi tashqi kimyoviy sharoitlarga qarab amalga oshadi. Ratsional katalizatorlar tanlashda uni ishlatish sharoiti va alkinlar tarkibi muhim ahamiyatga ega. Alkenlarning o'zgarishi. Almashinmagan birikmalar riforming jarayoni sharoitida barqarorroqdir. Metilalmashgan arenlar (toluol, ksilol) disproporsiyalanish yoki o‗rinbosarlarning o‗rniga qarab izomerlanishga duchor bo‗ladi. Hozirgi zamon tushunchalariga ko‗ra ksilollarning izomerlanishi π–elektron bulutning deformatsiyasi belgilangan karbokationlarning hosil bo‗lishi orqali sodir bo‗ladi.
NEFTNI DESTRUKTIV QAYTA ISHLASH JARAYONI: Neftni destruktiv qayta ishlash jarayonlari kreking va riforming nomi bilai ataladi. Krekingni 2xil turi mavjud- termik va katalitik. Destruktiv qayta ishlashga berilayotgan dastlabki xom ashyoga va jarayonni olib borish sharoitiga qarab gazning mikdori va tarkibi keng doirada o`zgarib turishi mumkin. Termik kreking maqsadi -«xom» nef! fraksiyasini fiqat-termik yo`l bilan destruksiya kilishdir, bunda xom ashyo sifatida ko`pincha gazoil deb ataladigan 200-400°S fraksiya ishlatiladi. Bunda ikki yo`l bilan erishish mumkpi: bug` fazada (t=580-650ºS, R=5-10at) kreking yo`li bilan va aralash fazada (t-350-5000S, R=25-70at) kreking bilan. Bnrinchi xolda olefiilarga boy bo`lgan ko`p (30% gacha, xom ashyoga nisbatan gaz hosil bo`ladi; ikkinchi holda gazning salmog`i kamroq 10-12%, xom ashyoga nisbatan ,u kamroq(15% olefinlardan iborat bo`ladi. Termik krekingning boshqa bir ko`rinishi bo`lgan va benzinlarni antidetasion xususiyatlarni yaxshilashga yo`naltirilgan yuqori qaynovchi benzin fraksiyalarni termik riformingidir. Uni 550-600º S temperaturada va 40 at bosimda olib boradilar. Gazlar termik riformiigda ancha ko`p mikdorda, o`rtacha 16-17 og`irlik %da (boshlang`ich xom ashyoga nisbatan) hosil bo`ladi.
TABIIY GAZNI QAYTA ISHLASHGA TAYYORLASH: Tabiiy gazlar ham ma`lum talablar quyilgan bo`lib, ulardan asosiylari quyidagilardir: 1. Vodorod sulfidning (H2S) massa miqdori 0,02 g/m3 dan oshmasligi kerak; 2. Kislorodning hajm miqdori 1,0% dan oshmasligi kerak; 3. Qattiq mexanik zarrachalarning miqdori 0,001 g/m' dan oshmasligi kerak; 4. Kislorodning hajm miqdori 160% dan oshmasligi kerak; 5. Tabiiy gazni iste`molchiga topshiradigan joyida uning shudring nuqtasi shu joydagi gaz haroratidan past bo`lishi takiklangan.
NEFTNING OLTINGUGURT VA AZOT SAQLAGAN BIRIKMALARI: Oltingugurt neft va neft mahsulotlarida eng ko‗p tarqalgan geteroelementdir. Uning neftdagi miqdori 0,01 % dan 14 % gacha bo‗lgan oraliqda o‗zgaradi. Oxirgi holda neftning deyarli hamma birikmalari oltingugurtli bo‗ladi. Karbonatli jinslarga to‗g‗ri keladigan neftlar oltingugurt saqlagan birikmalarga ancha boydir. Terrigen (qumli) qatlamlarning neftlarida oltingugurt saqlagan birikmalarning miqdori 2–3 marta kamdir, 1500–2000 m chuqurlikda, ya‘ni asosiy neft hosil bo‗lish zonasi («neftli deraza»)da joylashgan neftlarda ularning miqdori maksimumni tashkil qiladi. Neftning kislorod saqlagan birikmalari kabi oltingugurt saqlaganlari ham fraksiyalarda bir tekisda taqsimlanmagan. Odatda ularning miqdori qaynash harorati oshishi bilan oshadi. Ammo neftning asosan asfalt smolali qismida boshqa geteroelementlardan farqli o‗laroq distilyatli fraksiyalarda oltingugurt ko‗p miqdorda uchraydi.