Асфальт – шайырлы - парафин шөгінділерінен құралған мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алу технологиялық жүйесі механизмдерінің тиім

Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті

 

ӘОЖ 622.7.012.5/7:62.765:62-662.5:62-634.3                           

 Қолжазба құқығында

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

САКИТЖАНОВ  МАРХАБАТ ШАХМАРАНОВИЧ

 

Асфальт –  шайырлы - парафин шөгінділерінен құралған мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алу технологиялық жүйесі механизмдерінің тиімділігін жетілдіру

 

 

 

6М072400– Техникалық  машиналар және жабдықтар (сала бойынша)

мамандығы бойынша техника және технология магистрі

академиялық дәрежесін  алу үшін дайындалған  диссертациясының

 

рефераты

 

 

 

 

 

 

 

                                 

 

 

 

 

 

 

 

Қызылорда, 2012 ж.

Жұмыс Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің «Мұнай және газ өнеркәсібінің машиналары мен жабдықтары» кафедрасында орындалған.

 

 

 

 

 

 

Ғылыми жетекшісі:                          техника ғылымдарының кандидаты,

                                                           профессор П.Ә.Таңжарықов

 

 

 

 

 

Ресми оппоненттері:                       техника ғылымдарының кандидаты,                                                             

                                                           доцент М.Ш. Тобашов

 

 

 

 

 

 

 

 

Қорғау «   » желтоқсан 2012 жылы, сағат ___ Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінде болады.

 

 

Мекен-жайы: 120008, Қызылорда қаласы, Абай даңғылы, 66, 5-оқу ғимараты, политехникалық институты, №____ дәрісхана.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магистрлік диссертация Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің ғылыми-техникалық кітапханасына қойылады.

            

Кіріспе

 

Диссертацияның құрылымы мен көлемі. Диссертациялық жұмыс мазмұны мен мақсат-міндеттеріне сәйкес кіріспеден, төрт бөлімнен, тұжырым мен пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыс көлемі 103 бет, 24 сурет, 15 кесте, 82 библиография келтірілген.

Диссертацияның өзектілігі. Әлемдік экономиканың дамуының статистикалық сараптамасының негізінде, өндірістің өркендеуі әрбір 15 жылда 2 есеге артатынын байқауға болады. Қазіргі кездегі ғылыми-техникалық революцияның дамуына байланысты антропогендік әсерлердің көбеюі экологиялық жағдайдың нашарлауына себеп болып отыр.

Қазіргі кезеңде мұнай өндіруші обьектілері тазалау қондырғыларымен, алдын-ала жабдықталып іске қосылғанымен, мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде  қоршаған ортаға кері әсерін тигізетін  заттардан және іс-әрекеттерден толық арыла алмай отырғаны анық. Сондықтан, табиғи жағдай үшін шығыны аз, тиімді технико-технологиялық шешімдерді іздестіру қажет.

Қазақстанда жылына мыңдаған тонна  өндірістік және ауылшаруа-шылығының  қалдықтары пайда болады. Кен орындарындағы қалдықтардың негізгі бөлігін ашық резервуарларда жиналып, сақталған мұнай қалдықтары құрайды. Өз кезегінде ашық орындарда жиналған мұнай қалдықтары жер қойнауына сіңіп, жер асты суларын, топырақ құнарлығын, осы аумақтағы сирек кездесетін өсімдік атаулының көзін жойып, күн сәулесі әсерінен ауаға тарап, қоршаған ортаның экологиялық жағдайын нашарлатуда. Сондықтан мұнай өндіруші аймақтардағы қатты мұнай қалдықтарын кәдеге жарату және қайта өңдеу негізгі мақсаттардың бірі болып саналады.

Осы мәселеге байланысты өндірістік аймақтардағы жинақталып қалған мұнай қалдықтарын тиімді пайдаланып, оларды кәдеге жарату мен қайта өңдеу мақсатында жаңа ғылыми-техникалық жетістіктерді пайдаланып, қалдықтарды аз шығаратын және өндірісте түзілген қалдықтарды қайта пайдаланудың технологиялық жүйесін жасау қажет.

Соның бірі қазіргі таңдағы мұнай өндіретін кәсіпорындардың аймағындағы жинақталған мұнай қалдықтарын екінші шикізат ресурсы ретінде пайдаға жаратып, оларды тауарлы өнім категориясына айналдыруға арналған технологиялық шешімдерді қарастыру қажет.

Сонымен бірге мұнай  қалдықтарын брикеттелген отын дайындауда байланыстырғыш ретінде пайдаланудың тиімді технологиясын жасай отырып, брикет отынын алу мақсатында қарастыру, жұмыстың өзектілігін көрсетеді.

Қоймалжың мұнай қалдықтарын тауарлы өнім категориясына айналдыруға мүмкіндік беретін, олардан брикет отынын дайындау технологиясын жасау экологиялық-экономикалық проблемаларды шешу әдістерінің бірі болып табылады. Қазақстанда осы уақытқа дейін мұнай және көмір қалдықтарын өңдеп, қайта пайдалану мақсатында брикет жасау фабрикалары салынған емес. Қазіргі таңда көптеген жеке кәсіпорындар мұнай қалдықтарын жою мәселесін әртүрлі әдістер арқылы (жағу немесе жерге көму арқылы) шешуді жолға қойған. Дегенмен, бұл әдістер экономикалық тұрғыдан кәсіпорындарға пайда алып келмейді, керісінше қоршаған ортаға шығыны көп зиянын тигізіп отыр. Бұл диссертациялық жұмыста өнімділікті жоғарылату мақсатында мұнай қалдықтарын байланыстырғыш ретінде пайдаланып, брикет отынын алудың жаңа технологиялық схемасы ұсынылған. Сонымен бірге, асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерін пайдаланып брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесінің жаңа механизмдері жасалынған.

Брикет жасау технологиясы қарапайым сияқты көрінгенімен, ғылыми-техникалық және жүйелік дайындаусыз бұл процесс өз нәтижесін бермейді. Бұл технологияда ең маңыздысы брикет қоспасына қосылатын байланыстырғыш заттардың қасиеттері мен мөлшерлік арақатынастарының тиімді сәйкестілігі болып табылады. 

Диссертациялық жұмыс  Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінде орындалған.

Диссертациялық  жұмыстың мақсаты. Асфальтты – шайырлы - парафинді шөгінділерінен құралған мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алудың технологиялық жүйесі механизмдерін есептеу және жобалаудың тиімділігін ғылыми тұрғыда жетілдіру.

Жұмыстың идеясы. Брикеттелген отын жасау технологиялық жүйесінің механизмдерін жетілдіру арқылы, араластыруға кететін қуатты үнемдеу.

Зерттеу нысаны. Мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алуға арналған технологиялық қондырғы механизмдері.

Зерттеу аясы. Брикеттелген отын дайындау технологиясында араластырғыш ретінде пайдаланылатын қондырғы жабдықтары.

Диссертациялық  жұмыстың идеясына байланысты төмендегідей міндеттер қойылды:

• брикеттелген отынның жабысқақтық қасиетін күшейту мақсатында қалдықтардың құрамын зерттеп, брикет дайындаудың технологиясын ұсыну;
• технологиялық жүйе механизмдерінің тиімділігін жетілдіру.

Зерттеу әдістері: өндірісте түзілген техногенді қалдықтарды зерттеуге арналған әдебиеттерге, патенттерге талдау жасау; арнайы зертханаларда физика-химиялық зерттеулер мен олардың нәтижелеріне математикалық талдаулар жасап, өндірістік-тәжірибеде сынақтар өткізу.

Қорғауға ұсынылған  ғылыми қағидалар:

1) отынның беріктігі мен жану процесінің ұзақ уақыт жүретіндігі құрамындағы әрбір қоспалардың концентрациясының құрамына тікелей байланысты; 

2) тұтқырлығы жоғары ортаның араластыру процесінде біркелкі қоспа алу қондырғының араластыруға кететін қуатына тәуелді.

Ғылыми жаңалықтар:

1) асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділері, көмір ұнтағы және күріш қауызы бар брикет отынының беріктігі мен жанғыштығын арттыратын және жану процесін ұзартатын сапалы және сандық құрамының мәндері анықталды. Құрамында асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділері (22-26%), күріш қауызы (5-10%) және қалдық көмір ұнтағы (60-70%) бар брикет отынының сығу кезінде механикалық беріктігі 86-97 кг/см²; лақтыру кезінде механикалық беріктігі 78,5-85 кг/см²;

2) асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерін пайдаланып брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесінің жаңа механизмдері жасалынды; ұсынылған конструкция бойынша араластырғыш қондырғының тиімді геометриялық параметрлерін анықтау арқылы, араластыру уақыты анықталды.

Жұмыстың өндірістік маңыздылығы. Қызылорда облысының мұнай өндіретін аймақтарының экологиялық мәселелерін шешуге қатысты жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, мұнай қалдықтарын екінші шикізат қоры ретінде пайдалану технологиясын механикаландыру мүмкінділігі көрсетілді. Бұл ұсыныстың қалдықтардың физика-химиялық қасиеттерінен байланысты басқа да кеніштерде қолдануларына әбден болатындығына көз жеткізілді.

Зерттеу нәтижелерінің  басылымдарда жарық көруі. Диссертацияның негізгі мазмұны бойынша 6 ғылыми мақала, оның ішінде 2-еуі ғылыми жұмыс Комитет ұсынған басылымдарда жарияланды және ҚР-ның 1 алдын-ала патентіне өтініш берілді.

 

Жұмыстың негізгі  мазмұны

 

Кіріспе диссертациялық жұмыстың өзектілігі, жұмыстың мақсаты мен міндеттері, зерттеу әдістері мен ғылыми жаңалықтары және жұмыстың өндірістік маңыздылығы негізделген.

Бірінші бөлімде мұнай-газ өндірісінің әлемдік экономикадағы алатын орны мен сәйкесінше қоршаған ортаға тигізетін зянды әсерлері, оларды қайта өңдеп, тиімді пайдалану шаралары қарастырылған.

Осы мақсатта әдебиеттерге шолу жүргізу нәтижесінде мұнай өндірісінде түзілетін мұнай қалдықтары қоршаған ортаны ластайтын ең қауіпті заттардың бірі болып табылатыны, төгілген мұнайдың улы әсер етуі салыстырмалы түрде топырақ жабынындағы биологиялық өнімділігі ұзақ уақытқа дейін төмендететіні байқалған.

Қазіргі уақытта мұнай қалдықтарының көлемі мен оларды сақтауға арналған қоймалардың санын азайту мақсатында, мұнай өндіру жұмыстарының барлық кезеңінде мұнай қалдықтарын ғылыми негізде қайта өңдеп, тиімді пайдалану арқылы, қоршаған табиғи ортаның тұрақтылығын сақтап қалу болып табылады.

Мұнай қалдықтарын өңдеудегі  мәселелердің ішіндегі ең бастысы, қалдықтарды пайдалану немесе залалсыздандырудың тиімді технологиясын таңдау қарастырылған. Осы мәселелерді түбегейлі зерттеп, сараптай отырып, мұнай қалдықтарын қайта өңдеу арқылы тиімді пайдалану әдістерін қарастыруымыз қажет. Көп жылғы жинақталған тәжірибелердің негізінде, мұнай қалдықтарын шикізат ретінде пайдаланудың өте тиімді екені белгілі болды.

Дегенмен де, осы мәселелерді  түбегейлі зерттеп, сараптай отырып, мұнай қалдықтарын арнайы технологиялық жабдықтар бойынша қайта өңдеу арқылы брикет отынын дайындау технологиясының механизмдерін жасау негізгі мақсат болды. Бұл, біріншіден - ұсынылған конструкция бойынша араластырғыш қондырғының тиімді параметрлерін анықтауды, екіншіден – тұтқырлығы жоғары ортаны араластыруға кететін қуатты азайтады, үшіншіден – қайта өңдеуден алынған өнімді әрі қарай өндірісте, халық шаруашылығында қолданып, пайда табуға болатынына көз жеткіздік.

Қазіргі кезеңде асфальт-шайыр-парафин  шөгінділерін (АШПШ) кәдеге жаратуға қажетті технологиялық жабдықтарды өндірісте қолдану мәселесі толық шешілмей тұр. Сондықтан, зерттеу міндеттерінің бірі осы мәселелерді шешуге арналды және ол ерекше ғылыми ізденіс туғызды.

Мұнай және оның өнімдерінен тұратын қалдықтарды қайта кәдеге жаратудың технологиялық процесі бойынша ғылыми-техникалық және патентті әдебиеттермен жүргізілген шолу жұмыстарының нәтижесінде болашақта мұнай кен орындарында түзілген қалдықтардың химиялық құрамын, физико-химиялық қасиеттерін, молекулалық құрылымын зерттеуге мүмкіндігі бар заманауй технологияларды пайдаланып, зерттеу жұмыстарын әрі қарай үнемі жалғастыруды қажет етеді.

Кеніштегі қалдықтарды жинау полигондарына мониторинг жүргізілді. Құмкөл кен орнының апаттық технологиялық және уақытша сақтау қоймаларындағы мұнай қалдықтарының түзілу көлемі жыл өткен сайын өсуде және ол 2009 жылдың соңында 65,45 мың тоннаны құраса, 2010 жылы ол көрсеткіш 87,86 мың тоннаға артып отыр, ал 2011 жылы бұл көрсеткіш       92,24 мың тоннаны көрсетті.

Екінші бөлімде брикеттелген отын алу саласындағы техникалық шешімдерді талдау осы отынды алудың белгілі құрамы мен технологиясын жетілдірумен қатар, құрамында көміртегі бар материал сияқты, брикеттелген отын байланыстырғышын қалдықтармен алмастыру бойынша жаңа зерттеулер жүргізілген. Атап айтқанда, битумды байланыстырғышты мұнай қалдықтарымен алмастыру жөнінде құрамдар зерттелген. Жарияланған мәліметтерге сәйкес екінші реттік өнімдер (мұнай қалдықтары) тауарлы байланыстырғыштарды алмастыра алады, бірақ битумдарды пайдалану кезіндегі сияқты 6-8% емес, 15% және одан да көп (67% дейін). Брикеттелген отында мұнай қалдықтарын пайдалану мүмкіншілігінің екінші маңызды шарты олардағы органикалық құрамалардың жоғарғы құрамы (60%-дан 90% дейін), төменгі ылғалдылық (10%) және механикалық қоспалардың аз мөлшері (5-14%) болып табылады. Сонымен брикеттеу технологияларындағы мұнай қалдықтарын пайдаланудың үшінші шарты – олардың жоғары калориялығы.

Біздің атап көрсеткеніміздей, АШПШ құрылымдық-механикалық қасиеттері шөгінділерді қатты брикеттелген отын алу үшін пайдаланылуы мүмкін. Құрылым түзудің әрбір кезеңіне өзінің ерекше өзгешеліктері мен өзіне тән талаптары тән.

Бірінші кезең – мұқият дайындалған болуы тиіс (сусызданған, оңтайлы ашылған, сенімді белсендірілген және т.б.) көмірдің жоғарғы беті бойымен  өте жақсы біркелкі және жұқа ағуын қамтамасыз ету үшін байланыстырғыштардың құрылымын мейлінше бұзу. Бірінші кезең үшін көмір түйіршіктерін байланыстырғыштармен үдемелі ылғалдау болып табылады.