CC BY
0UO'K: 547.494.2:664.3
d 10.5281/zenodo. 11001897
NEFTNI QAYTA ISHLASHDA GIDROGENIZATSION JARAYONLAR
Dustqobilov Eldor Nurmamatovich
Raxmatullayev Kozimjon Salimov o'g'li
(Dotsent) Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti, Qarshi, O'zbekiston
(Magistr)Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti, Qarshi, O'zbekiston
Annotatsiya. Ushbu maqolada neft va gazning fraksion tarkibi, ularni qayta ishlashga tayyorlash texnologiyasi, katalitik-termik, gidrogenizatsiya jarayonlaridan foydalanib yuqori oktanli benzin fraksiyalarini ishlab chiqarish hamda uglerodli gazlarni qayta ishlash, gazlarni fraksiyalarga ajratish texnologiyalari va qurilmalari, vodorod ishlab chiqarish texnologiyasi, aromatik uglevodorodlarni oltingugurt birikmalari gidrotozalash bilan bir qatorda ma 'lum miqdorda olefinli - uglevodorodlar, azotli va kislorodsaqlovchi birikmalarni vodorod yordamida to'yinishi, shuningdek metaloorganik birikmalarni tuzilishi, gidrotozalash jarayoni alyumin-kobalt-molibdenli (Al-Co—Mo) yoki alyumiy-nikel-molibdenli (Al-Ni-Mo) katalizatorlarning katalitik xossalari o 'rganib chiqildi va neftli bitumlarni ishlab chiqarishning texnologik jarayonlari keltirib o 'tilgan. Kalit so'zlar: Katalizator, gidrotozalash, gidrokreking, gidrodealkillash, gidrogenlash, gidroizomerlash, termogidrokatalitik, riforming, izomerlanish.
Аннотация. В данной статье рассмотрен фракционный состав нефти и газа, технология их подготовки к переработке, получение высокооктановых бензиновых фракций с использованием каталитико-термических, процессов гидрирования и переработки углекислых газов, технологии и устройства разделения газов на фракции, технология получения водорода, гидроочистка ароматических углеводородов сернистыми соединениями вместе с некоторым количеством олефино -углеводородов, насыщение водородом азотистых и кислородсодержащих соеди-нений, а также строение металлоорганических соединений, процесс гидроочистки алюмо-кобальт-молибденом (Al-Co—Mo) или алюмоникель-молибденовых. Изучены каталитические свойства (А1-М-Мо) катализаторов и упомянуты технологические процессы производства нефтяных битумов.
Ключевые слова: Катализатор, гидроочистка, гидрокрекинг, гидроде-алкилирование, гидрирование, гидроизомеризация, термогидрокаталитический, ри-
ПРОЦЕССЫ ГИДРИРОВАНИЯ В НЕФТЕПЕРЕРАБОТКЕ
Дусткобилов Эльдор Нурмаматович
Рахматуллаев Козимжон Салимович
(Доцент)Каршинский инженерно-экономический институт, Карши, Узбекистан
(Магистр)Каршинский инженерно-экономический институт, Карши, Узбекистан
форминг, изомеризация.
HYDROGENATION PROCESSES IN OIL REFINING
Dustkobilov Eldor Rakhmatullaev Kozimjon
(Docent) Karshi Engineering-Economics Institute, (Master) Karshi Engineering-Economics Institute,
Karshi, Uzbekistan Karshi, Uzbekistan
Abstract. In this article, the fractional composition of oil and gas, the technology of their preparation for processing, the production of high-octane gasoline fractions using catalytic-thermal, hydrogenation processes and the processing of carbon gases, technologies and devices for separating gases into fractions, hydrogen production technology, hydrotreating aromatic hydrocarbons with sulfur compounds along with a certain amount of olefmic - hydrocarbons, saturation of nitrogenous and oxygen-retaining compounds with hydrogen, as well as the structure of metalorganic compounds, the hydrotreating process with aluminum-cobalt-molybdenum (Al-Co-Mo) or aluminum-nickel-molybdenum The catalytic properties of (Al- Ni-Mo) catalysts were studied and the technological processes of petroleum bitumen production were mentioned. Keywords: Catalyst, hydrorefning, hydrocracking, hydrodealkylation, hydrogenation, hydroisomerization, thermohydrocatalytic, reforming, isomerization.
Kirish. Neftni qayta ishlashni zamonaviy texnologiyasida yuqori sifatli mahsulotlarni ishlab chiqarish ko'p pog'o-nali texnologiyaga mansubdir. Ko'pgina holatlarda asosiy jarayonlar bilan bir qatorda tayyorlash hamda tugallash ishlari olib boriladi. Texnologik jarayonlarni tayyor-lashga quyidagilar: neftni qayta ishlashdan oldin uni tuzsizlantirish, keng fraksiyali tarkibning distillyatlaridan chegarasi bo'yi-cha qisqa qaynash fraksiyalarini ajratish, katalitik riforming oldidan benzin fraksiyalarini gidro-tozalash, katalitik krekingga yo'naltirilgan gazoyl xom-ashyosini gidro-oltingugurtsizlashtirish, absorbsiyali ajra-tishdan oldin kerosin distillyatini gidro-tozalash va boshqalar mansubdir [1].
Katalizator ishtirokida va vodorod mu-hitida yuqori harorat va bosimda sodir bo'ladigan neft xom ashyosining qayta ishlash jarayonlari gidrogenizatsiyalash yoki termogidrokatalitik jarayonlari deb ataladi.
Gidrogenizatsiyalash jarayonlarida vo-
dorodning roli benzinning riformingi va yengil uglevodorodlarning izomerlanishi bilan solishtirganda bu jarayonlarning mu-him farq qiluvchi xossasi bo'lib hisoblanadi. Agar riforming va izomerlanish holida vo-dorodning roli katalizatorda koks hosil bo'lishini kamaytirish bo'lsa, gidrogenizatsiyalash jarayonlarida esa vodorod to'yinmagan, naften, aromatik hamda gete-roatomli birikmalarning asosiy gidrogenlash reaksiyalarida ishtirok etadi.
Adabiyot tahlili va usullari. Texnik adabiyotda "gidrogenizatsiya" atamasi turli jarayonlarda qo'llaniladi. Bu gidrotozalash, gidroboyitish, gidrooltingugurtsizlantirish, gidrodeparafinlash, gidroizomerlash, gidro-dearomatlash, gidrogenlash, gidrokreking, gidrokonversiya, gidrodemetallash, va boshqalar 1-rasmda keltirilgan. Haqiqatda esa bu jarayonlarning barchasini ikki guruhga: gidrotozalash va gidrokrekingga bo'lish mumkin. Hammasi tushunarli bo'lganday: gidrotozalash bu gidrogenizatsiyalash jara-
www.srt-iournal.uz
91
yoni neft fraksiyalarini yoki qoldiqlarini zararli qo'shimchalar bo'lgan oltingugurt, azot, kislorod, to'yinmagan va ko'p halqali aromatik uglevodorodlar, og'ir metallardan tozalashga ko'maklashadi, gidrokreking esa nafaqat neft fraksiyalarini zararli qo'shim-chalardan tozalashga, balki uglevodorod-larning parchalanishi, destruksiyasiga ko'-maklashadigan gidrogenizatsiyalash jara-yondir. Ammo gidrotozalashda ham uglevo-dorodlarning destruksiyasi sodir bo'ladi, ammo katta bo'lmagan miqdorda. Shuning uchun agar dastlabki xom ashyoning destruksiya (konversiya) si 10% (mas) dan kam bo'lsa, bunday gidrogenizatsiya jarayoni gidrotozalash deb ataladi. Agar konversiya 10-50% (mas) tashkil qilsa, unda bunday jarayon yengil gidrokreking deb, agar 50% (mas) dan ko'p bo'lsa - chuqur gidrokreking deb ataladi (pastdagi sxemaga qarang).
Gidrotozalash jarayonlarini o'z nav-
batida distillyatlarni, neft qoldiqlarini gidro-tozalashga va ikkilamchi kelib chiqishli distillyatlarni gidrogenlashga bo'ladilar.
Neft qoldiqlarini gidrotozalash distill-yatlarning gidrotozalash shu bilan farq qiladiki oltingugurt, azot, kisloroddan gidro-tozalash bilan bir qatorda xom ashyoning demetallanish jarayoni boradi, ya'ni xom ashyoni undagi bo'lgan nikel, vanadiy va boshqa shunga o'xshagan og'ir metallardan tozalash [2].
Ikkilamchi kelib chiqishli distillyat-larga bosim ostida termik kreking, vis-breking, kokslash, piroliz, katalitik kreking jarayonlarining benzinli, kerosinli, dizelli va vakuumli fraksiyalari kiradi, ya'ni ko'p miqdorda to'yinmagan va aromatik uglevo-dorodlarni oladigan jarayonlarda ham. Ikkilamchi kelib chiqishli distillyatlarni gidrogenlash to'g'ri haydalgan distillyat-larning gidrotozalashdan shu bilan farq qiladiki, ko'p miqdorda to'yinmagan ugle-
1-rasm. Termodinamik jarayonning olib borilishi.
GEOLOGIYA VA NEFT-GAZ SANOATI www.srt-iournal.uz
ГЕОЛОГИЯ И НЕФТЕГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ -
GEOLOGY AND OIL-GAS INDUSTRY 92
vodorodlarni saqlagan ikkilamchi kelib chiqishli mahsulotlarni gidrogenlashda reak-siyaning issiqlik effekti (to'yinmagan ugle-vodorodlarning reaksiyasi ekzotermik bo'lib hisoblanadi) va katalizator qatlamida haro-ratning keskin o'zgarishi oshadi. Yengil gidrokrekingni sifatida distillyatlar va neft qoldiqlarini qo'llab o'tkazish mumkin. Yengil gidrokrekingga dizel va vakuumli distill-yatlarning gidrodeparafinlanishini hamda yuqori parafinli xom ashyoning gidroizo-merlanishini kiritish mumkin [2].
Chuqur gidrokrekingni distillyatli xom ashyo yoki neft qoldiqlarida o'tkazish mum-kin. Chuqur gidrokrekingni katalizatorning reaktoridagi holatiga qarab katalizatorning qo'zg'almas qatlamidagi, katalizatorning muallaq holatdagi qatlamida va xom ashyo bilan birga harakatlanayotgan katalizator-dagi gidrokrekinglarga bo'linadi [1].
Hozirgi vaqtda neftni qayta ishlash sanoatida gidrogenizatsiyalash jarayonlarni gidrotozalash, gidrokreking, gidrodealkil-lash, gidrogenlash va gidroizomerlash usul-lari keng qo'llaniladi. Bu jarayonlarni qo'l-lash orqali neft mahsulotlarini sifatini va ishlab chiqarish ko'lamini oshirishga eri-shiladi. Gidrogenizatsiya jarayonlari neftni qayta ishlash sanoatida ikkinchi jahon urushidan so'ng keng qo'llanila boshlangan. Dastlab kataliktik riforming xom ashyosi benzin va dizel yoqilg'isini gidrotozalash rivojlandi, keyinroq neft distillyatlarini gidrokrekinglash amalga oshirila boshlandi.
Oxirgi yillarda maxsus yoqilg'i va moy komponentlarini olish imkonini beruvchi gidroizomerlash jarayonlarini qo'llash mu-him o'rin kasb etmoqda. Shuningdek, neft ashyosi uchun xom ashyo olishda alkillash jarayonlari ham keng qo'llanilmoqda.
Katalitik riforming qurilmalari xom ashyosi uchun benzin fraksiyalari gidro-
tozalash va gidrooltingugurtsizlantirishdan o'tkaziladi. Bunda oldindan qayta ishlovni o'tkazilishi riforming jarayonidagi asosiy ko'rsatkichlarni yaxshilaydi, asosan xom ashyoni aromatlilik darajasini, olinadigan benzin oktan sonini, katalizator xizmat muddatini uzaytiradi.
Kerosin va dizel fraksiyalarini gidro-tozalashdan maqsad talab etilgan standart meyorlariga ko'rsatilgan miqdorgacha oltin-gugurt miqdorini va termik barqaror, yonish xususiyatlari yaxshilangan tayyor distil-liyatlar olishdir. Bir vaqtda yoqilg'ini kor-roziyaga aktivligi pasaytiriladi va uning saqlash vaqtidagi har xil cho'kindilar hosil bo'lishi pasayadi.
Benzin fraksiyalarni gidrotozalashda asosiy mahsulot barqaror gidrogenizat hisoblanadi, uning chiqishi 90-99% (mass.) ni tashkil etadi. Gidrogenizatdagi oltingugurt miqdori 0,002% (mass.) dan oshmaydi.
Kerosin destilliyatlarini gidrotozalash-da neftni to'g'ri haydashdan olingan 130240 va 140-2300C fraksiyalar xom ashyo bo'lib hisoblanadi. Gidrotozalangan kerosin fraksiyasi jarayon asosiy mahsuloti bo'lib, uning chiqishi 96-97% (mass.) ga etishi mumkin. Bundan tashqari, oz miqdorda past oktanli benzin fraksiyasi, uglevodorod gaz-lari va vodorod sulfid ham olinadi.
Benzin, kerosin va gazoylfraksiyalarini gidrotozalashda boradigan kimyoviy reak-siyalar.
Sanoatda neft fraksiyalarini gidrotozalash jarayonlari odatda alyumokobalt-molibdenli, alyumonikelmolibdenli va bosh-qa katalizatorlarda 350 - 400 0C haroratda, 30-50 atm bosim va vodorodni xom ashyoga ko'ra molyar nisbati 51: dan 101: gacha bo'lgan sharoitda o'tkaziladi.
Oltingugurt neft va neftni qayta ishlash mahsulotlarida elementar oltingugurt, vodo-
rod sulfid, merkaptanlar, alifatik va aromatik sulfidlar, siklik sulfidlar va tiofenlar ko'ri-nishida saqlanadi. Disulfidlar asosan odatda merkaptanlarni oksidlanishi natijasida hosil bo'ladi. Elementar oltingugurt ham asosan vodorod sulfidni oksidlanish mahsuloti hisoblanadi. Katalitik gidrotozalash jarayon-larida boruvchi oltingugurt birikmalari gidrogenoliz reaksiyalari quyida keltirilgan. Merkaptanlar: R-SH+H2 ^RH+HiS Disulfidlar: R-S-S-R+3H2 ^2RH+2HiS Sulfidlar: R-S-R+lHi ^RH-RH+HiS Tiofenlar: Tiofanlar:
Oltingugurt birikmalari gidrogenoliz reaksiyalari uglerod-oltingugurt bog'ini uzi-lishi va erkin valentli vodorodga to'yinishi bilan tavsiflanadi.
Oltingugurt birikmalari gidrotozalash bilan bir qatorda ma'lum miqdorda olefinli -uglevodorodlar, azotli va kislorod saqlovchi birikmalarni vodorodga to'yinishi, shuning-dek metaloorganik birikmalarni birikmalari tuzilishi sodir bo'ladi.
Vodorod bosimi ostida oltingugurt, birikmalarini katalitik gidratlash ustida o't-kazgan tadqiqotlarimizda 2300C harorat va 30 atm bosimda katalizator (oltingugurtli molibden) ishtiroki sharoitidagi gidridlashda
turli tuzilishdagi merkaptanlarni o'zgarish darajasi bir xil bo'lmasligini ko'rsatdi. Sulfidlar bog'i merkaptanlarga ko'ra qiyinroq uziladi. Oltingugurt birikmalari mustah-kamligi quyidagi tartibda olib boriladi: merkaptan < disulfid < sulfid < tiofen. Oltingugurt birikmalari molekulyar og'ir-liklari oshishi bilan oltingugurtsizlantirish gidrogenoliz tezligi pasayishi aniqlandi. Shunga ko'ra ligroin distillyatlarini oltingu-gurtsizlantirishda gidrirlashni og'ir distill-yatlarni tozalashga nisbatan biroz yumshoq rejimda o'tkazish tajribalarda aniqlandi [3,4].
Natijalar. Oltingugurt birikmalarini gidrirlanishi bilan bir vaqtda oltingugurt-sizlantirish gidrogenoliz sharoitida parafin va naftenli uglevodorodlar izomerizatsiyasi jarayoni ham aniqlandi. Bu reaksiya katalizator xususiyatiga bog'liqligi isbotlandi. Gidrotozalash jarayonida ma'lum darajada metall organik birikmalarni uzilishi sodir bo'ladi va jarayonda metallar katalizatorda o'tirib qoladi. Shuning uchun ma'lum vaqtdan so'ng katalizator faolligi pasayadi 1-jadvalda keltirilgan.
Gidrotozalash jarayoni alyumin-kobalt-molibdenli (Al-Co-Mo) yoki alyumiy-nikel-molibdenli (Al-Ni-Mo) kata-
1-jadval
№ Ko'rsatkichlar Benzin fraksiyasi Kerosin fraksiyasi Dizel yoqilg'isi distillyatlari
1. Katalizatorlar Al - Co - Mo Al - Ni Al - Co - Mo Al - Co - Mo Al -
- Mo Al - Ni - Mo Ni - Mo
2. Temperatura, 0C 380 - 420 350 - 360 350 - 440
3. Bosim, MPa 2.5 - 5.0 7,0 3,0 - 4,0
4. Xom ashyoni uzatish hajmiy tezligi, soat-1 1 - 5 5 - 10 4 - 6
5. Vodorod saqlovchi gazning sirkulyatsiya karrasi, m3/m3 xom ashyo 100 - 600 300 - 400 300 - 400
lizatorlarda turli sharoitlarda o'tkaziladi. Jarayonni o'tkazish sharoitlari 1-jadvalda keltirilgan.
Gidrotozalash jarayonlari ko'lamida asosiy o'rinlardan birida oltingugurtli neft distillyatlaridan kam oltingugurtli dizel yoqilg'isini ishlab chiqarish hisoblanadi. Boshlang'ich xom ashyo sifatida odatda qaynash haroratlari 180-330, 180-360 va 240-3600C kerosin-gazoyl fraksiyalari foy-dalanildi. Barqarorlashtirilgan dizel yoqil-g'isi chiqishi 97% (mass.) ni va undagi oltingugurt miqdori 0,2% (mass.) ni tashkil etdi. Past oktanli benzin haydalma (oktan), uglevodorod gazlari, vodorod sulfid va vodorod saqlovchi gaz jarayonni qo'shim-cha mahsuloti hisoblanadi.
Ikkilamchi qayta ishlashdan olinuvchi
distillyatlar (kokslash va visbrekinglash or-qali olingan gazoyllar) kamdan-kam holatda gidrotozalashga kiritildi. Jarayonda foy-dalaniladigan vodorod saqlovchi gaz maxsus laboratoriya qurilmasidan olinib, uning tar-kibidagi vodorod miqdori 60-95% (hajmi) gacha ega ekanligi aniqlandi.
Xulosa. Xulosa qilib shuni aytishimiz mumkinki, Oltingugurt birikmalarini gidrir-lanishi bilan bir vaqtda oltingugurtsiz-lantirish gidrogenoliz sharoitida parafin va naftenli uglevodorodlar izomerizatsiyasi jarayoni uchun quyidagi katalizatorlar tanlab olindi: alyumin-kobalt-molibdenli (Al-Co-Мо), alyuminiy-nikel-molibdenli (Al-Ni-Мо) katalizatorlarning katalitik faolligi va ishlash sharoitlari o'rganildi.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO'YXATI
1. Ахметов С А. Технология глубокой переработки нефти и газа: Учебное пособие для вузов. — Уфа: Гилем, 2002. — 672 С.
2. Баннов П. Г. Процессы переработки нефти: В 3 т. — М.: Изд-во ЦИНТИхимнефтьемаш, 2000—2003. — Ч. I, 2000. — 224 С; Ч. II, 2002. — 551 С; Ч. III, 2003. — 504 С.
3. Бекиров Т. М. Первичная переработка природных газов.— М.: Химия, 1987.— 256 С.
4. Богданов Н.Д., Переверзев А.Н. Депарафинизация нефтьяных продуктов. М: Химия, 1978, 248 С.
5. Бардик, Д. Л. Нефтьехимия [Текст] / Д. Л. Бардик, У. Л. Леффлер; пер. с англ. -М.: Олимп-Бизнес, 2003. - 416 С: ил.
6. Дусткобилов, Э. Н., Каршиев, М. Т., Неъматов, Х. И., & Бойтемиров, О. Э. (2019). СЕРОВОДОРОДНЫЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И СПОСОБЫ ИХ УТИЛИЗАЦИИ. Международный академический вестник, (5), 67-69.
7. Каршиев, М. Т., Дусткобилов, Э. Н., Неъматов, Х. И., & Бойтемиров, О. Э. (2019). Селективное окисление сероводорода кислородом воздуха. Международный академический вестник, (5), 70-73.
8. Каршиев, М. Т., Неъматов, Х. И., Бойтемиров, О. Э., & Дусткобилов, Э. Н. (2019). ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ СИНТЕЗИРУЕМЫХ АЛЮМО-НИКЕЛЬ-МОЛИБДЕНОВЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ ГИДРООЧИСТКИ. Международный академический
www.srt-iournal.uz
95
9. Ziyamukhamedova, U., Rakhmatov, E., & Nafasov, J. (2021, April). Optimization of the composition and properties of heterocomposite materials for coatings obtained by the activation-heliotechnological method. In Journal of Physics: Conference Series (Vol. 1889, No. 2, p. 022056). IOP Publishing.
10. Ziyamukhamedova, U., Djumabaev, A., Urinov, B., & Almatayev, T. (2021). Features of structural adaptability of polymer composite coatings. In E3S Web of Conferences (Vol. 264, p. 05011). EDP Sciences.
11. Bozorov, O. N., Rakhmatov, E. A., Dustkobilov, E. N., & Ziyamukhamedova, U. A. (2020). Creation and application of corrosion-resistant coatings on the basis of modified local angrene kaolins and epoxy compounds. Journal of critical reviews, 7(16), 2945-2950.
12. Eo3opoB, O. H., PaxMaroB, 3. A., ^ycTKoSnnoB, 3. H., & 3naMyxaMegoBa, Y. A. (2020). Мorцн$нкaцнflпaнгaн MaxarnHH aHrpeH KaonnHnapn Ba эпoкснrц KOMnayHgnapn acocnga Koppo3Ha6apgom KpnnaManap aparam Ba ynapHH aManga Kynnam. Mнноeацион техноAогимmр, (3 (39)), 48-54.
13. Boboniyozovich, R. K., Dilmurodovna, D. S., Dzhabborovna, I. H., Nurmamatovich, D. E., & Abdikhafizovich, R. E. (2019). Amperometric titration of mercury (II) with mphcmdedtc-a nitrogen-and-sulfur-containing reagent. European science review, (34), 129-132.
