Նավթի վերամշակում

Նավթի վերամշակում

Նախաբան. Նավթը անվանում են և դարերի ընթացքում մարդը սովորել է նավթի հումքից ստանալ մեծ թվով արտադրանք,որը օգտագործվել է մարդու գործունեության ընթացքում:Մենք կպատմենք ձեզ նավթի և նավթամթերքի վերամշակման հիմնական փուլերի մասին:Մենք արդեն գիտենք, որ ածխաջրածինները գազային,հեղուկ և պինդ նյութեր են:Պինդ և գազային ածխաջրածինները հեղուկ ածխաջրածիններում լուծելով առաջացնում են բարդ խառնուրդներ:Այսպիսի խառնուրդ է նավթը,որը բնության մեջ առաջացել է բուսական և կենդանական մնացորդների քայքայումից: Չմշակված նավթը անվանում են հում նավթ:Դա յուղանման,կպչուն,սև կամ դարչնագույն բնորոշ հոտով հեղուկ է:Նավթը ջրում չի լուծվում,խտությունը ջրի խտությունից փոքր է և նավթահորերում կուտակվում է ջրի մակերևույթին:

Տեսանյութ.Как образуется нефть /0:30-1:26/

Պատմաբան. Նավթը հայտնի եղել դեռևս հին դարերում և օգտագործվում էր լուսավորման ու տաքացման նպատակով:1854թ.ոչ բարդ թորման և մաքրման ճանապարհով սկսեցին ստանալ կերոսին:Կերոսինե լամպը շուրջ հարյուր տարի եղել է լույսի ամենամատչելի աղբյուրը: 1900թ.ամբողջ աշխարհում նավթի արտահանումը կազմել է 20մլն տոննա,իսկ հիմա` մոտ 3 մլրդ տոննա:Արտահանված նավթի մեծ մասը(80-90%) օգտագործվում է որպես տարբեր տեսակի վառելանյութ և քսանյութ: Արտահանվող նավթի միայն 8% է ծախսվում օրգանական այլ նյութերի` կաուչուկների,սինթետիկ թելերի,լվացող միջոցների, պարարտանյութերի, դեղամիջոցների և այլնի ստացման համար: Բոլոր փոխադրամիջոցները`ինքնաթիռները,նավերը,մեքենաների շարժիչները, աշխա- տում են նավթամթերքով:Բոլոր երկրներում փնտրում են էներգիայի այլ աղբյուր- ներ, բայց նավթը դեռ մնում է էներգիայի հիմնական աղբյուրը: Կարելի է ասել,որ ժամանա- կակից քաղաքակրթությունը հիմնված է նավթի վրա:Նավթի պատճառով աշխարհում բռնկվում են պատերազմներ:Բոլոր երկրների տնտեսությունըկախված է նավթի առկայությունից ավելի շատ,քան այլ հումքից: Տեսանյութ.Главные продукты переработки нефти /0:00-01:35/ Մատակարարման բաժնի աշխատակից. Քարտեզի վրա նշում է նավթի մեծագույն հանքատեղերը:Տեղանքից կախված`նավթի բաղադրությունը տարբեր է:Նավթը հարուստ է ալկաններով,բոլոր նավթերը պարունակում են 3 տեսակի ածխաջրածիններ`ալկաններ,ցիկլոալկաններ` նավթեններ և արոմատիկ ածխաջրածիններ,թեև այս ածխաջրածինների հարաբերակցությունը տարբեր բնակավայրերի նավթերի մեջ լինում է տարբեր.ընդհանուր առմամբ նավթի բաղադրության մեջ մտնում են 150տարբեր ածխաջրածիններ:Բաքվի նավթը`հարուստ է ցիկլոալկաններով,Ռումինիայի նավթը`մեթանով,Գրոզնու նավթը`մեթանով,պրոպանով,բութանով,պենտանով:

Լաբորատորիայի վարիչ . Ձեզ եմ ներկայացնում նավթի բաղադրությունը`ըստ տարբեր տարրերի պարունակության:Հասկանալի է,որ նավթը ածխաջրածինների բնական խառնուրդ է:Նրա բաղադրության մեջ մտնում են 150 տարբեր ածխաջրածիններ:Նրանց մոտավորապես կեսը կազմում են հեղուկ և լուծված ալկանները ,կեսը`արեններ/բենզոլ,տոլուոլ,քսիլոլներ/

Տեսանյութ.Главные продукты переработки нефти /01:37-02:47/

Գլխավոր ինժեներ. Բոլոր նյութերը,որոնք մտնում են նավթի բաղադրության մեջ,ունեն իրենց որոշակի եռման կետը:Որքան մեծ է մոլեկուլային զանգվածը,այնքան բարձր է եռման կետը:Նավթի մշակման առաջին փուլը. Նավթը հասցնել եռման,հետևել ջերմաստիճանին և հավաքել գոլորշին առանձին ընդունարանում: Յուրաքանչյուր ընդուրանում կա հեղուկ,որը եռում է որոշակի ջերմաստիճանում կամ ջերմաստիճանային միջակայքում:Այդպիսի ընթացակարգը կոչվում է թորում:Ուրեմն նավթի մշակման առաջին փուլը նրա բաղադրամասերի անջատումն է: Բաղադրա-մասը նյութերի խումբ է`միմյանց մոտ եռման ջերմաստիճաններովև մոլեկուլային զանգվածով:

Լաբորանտ. Բացատրում է նավթի թորումը և թորամասերի առանձնացումը պլակատի վրա:Դիտարկենք նավթի թորումը լաբորատորիայում.

• նավթի տաքացում

• բաղադրամասերի թորում`եռման կետի որոշակի միջակայքովշ

• սառնարանում գոլորշու կոնդեսացում

• ընդուրանում թորամասերի հավաքում

Լաբորատոր սարքավորումներում գործողությունն ընթանում է պարբերաբար:Արտադրության մեջայդպիսի գործընթացն արդյունավետ չէ.այն տանում է ջերմության կորստի և արտադրողականության նվազման:

Գործարանի տնօրեն. Արտադրության մեջ տեղադրվում է այնպիսի սարք,որ միաժամանակ իրականացվեն բոլոր թորամասերի գոլորշիացում և անընդհատ թորում`ռեկտիֆիկացիա:Առաջարկում եմ տեխնոլոգիական բաժնի աշխատակիցներին պատմել այդ սարքերի մասին:

Տեխնոլոգիական բաժնի առաջին աշխատակից. Նավթի անընդհատ թորման սարքավորումը կազմված է նավթի տաքացման վառարանից:Վառարանի միջով անցնում են պարուրաձև խողովակներ,որի միջով անընդհատ նավթ է հոսում:Վառարանն անընդհատ տաքացվում է գազով կամ մազութով:Նավթը պարուրաձև խողովակներում տաքանում է մինչև 320-350°C /ոչ բարձր/:Ավելի բարձր ջերմաստիճանում սկսվում է մոլեկուլների ոչ ցանկալի տրոհում:Ռեկտիֆիկացիոն աշտարակը պողպատյա գյանաձև սարքավորում է`40մ բարձրությամբ:Այն ներսում ունի մի քանի տասնյակ հորիզոնական անցքերով միջադիրներ,որոնք կոչվում են ափսեներ:Նավթի գոլորշին մտնում է կաթսաների մեջ և բարձրանում վերև:Այն անցնում է ափսեների անցքերի միջով,աստիճանաբար սառչում է վերև բարձրանալիս և մասնակիորեն կոնդենսանում:

Տեխնոլոգիական բաժնի երկրորդ աշխատակից. Ավելի ծանր և քիչ ցնդող ածխաջրածինները սեղմվում են արդեն առաջին ափսեներում:Այդպես է առաջանում թորամասը`գազյուղը/գազօյլ/` C₁₃ - C₁₅ :Ավելի ցնդող ածխաջրածինները` C<sub>12</sub> - C<sub>18</sub>, հավաքվում են ավելի բարձր մասում և առաջացնում են նոր թորամասը`կերոսին, ավելի բարձրում հավաքվող երրորդ թորամասը լիգրոինն է` C<sub>8</sub> - C<sub>14</sub>:Առավել ցնդող ածխաջրածինները` C₅ - C₁₁,դուրս են գալիս գոլորշու տեսքով,անցնում սառնարանով և կոնդենսացումից հետո առաջացնում են բենզին:Բենզինի մի մասը վերադարձվում է կաթսա`ողողման համար:Դա նպաստում է բարձրացող գոլորշու կոնդեսացմանը և սառեցմանը:Այդ բոլոր թորամասերն անվանվում են թորման սպիտակ արգասիքներ:

Տեխնոլոգիական բաժնի երրորդ աշխատակից.Նավթի հեղուկ մասը,որը չի եռում 350°C-ում,ծորում է ներքև`առաջացնելով սև մազութ:Որպեսզի մազութից ամբողջովին հանենք նրանում լուծված ածխաջրածինները,ներքևից ծորացող մազութին ընդառաջ տալիս են գերտաքացած գոլորշի:Մազութից կարելի ստանալ օգտակար շատ նյութեր,բայց այն քայքայվում է 350°C-ից բարձր ջերմաստիճանում: Տեխնոլոգներն օգտագործել են ավելի ցածր ջերմաստիճանում և ճնշման տակ նյութի եռալու հատկությունը:Այդ պատճառով մազութը թորում են վակուումային ռեկտիֆիկացիոն կաթսաներում և ստանում են քսայուղեր,պարաֆին,վազելին:Այն,ինչ չի թորվում,անվանում են գուդրոն:Այն օգտագործում են ճանապարհների ասֆալտապատման համար:

Տեսանյութ.Главные продукты переработки нефти /03:54-07:39/

Գործարանի տնօրեն.Բենզինը,որը ստացվում է նավթի ռեկտիֆիկացիայով, բավարար չէ սպառման համար:Բացի դրանից,պահանջվում է լավացնել բենզինի որակը`մեծացնելով նրա օկտանային թիվը:

Լաբորանտ. Ճայթյունի նկատմամբ բենզինի հաստատունությունը որոշելու համար ստեղծվել է օկտանային ցուցնակ:Իզոօկտանը`C<sub>8</sub>H<sub>18</sub> ,օժտված է ճայթյունային շատ բարձր հատկությամբ.այն գնահատել են 100,ն-հեպտանը շատ հեշտ է ճայթում, օկտանային թիվը հավասար է դրանում իզոօկտանի տոկոսային բաժնին: Օրինակ`բենզին-95-ն ունի 95 օկտանային թիվ:Դա նշանակում է,որ այն թույլ է տալիս առանց ճայթյունի այնպիսի սեղմում գլանում,ինչպես 95% իզոօկտանի և 5% ն-հեպտանի խառնուրդը:

Գլխավոր ճարտարագետ. Բենզինի քանակության մեծացման համար պետք է սովորել վերամշակել կերոսինը,գազյուղը,մազութը և բենզինը:Ռեկտիֆիկացիոն աշտարակում չի թույլատրվում ջերմաստիճանի գերազանցում 350°C-ից բարձր: Հակառակ դեպքում ածխաջրածինների մոլեկուլները կսկսեն տրոհվել:Իսկ եթե ամբողջ նավթը ենթարկենք ջերմամշակման 400-700°C ջերմաստիճանում,ապա նավթի ածխաջրածինները կսկսեն տարրալուծվել փոքր մոլեկուլների,տեղի կունենա մոլեկուլի ճեղքում`կրեկինգ:Այդպես ծնվում է նավթի մծակման երկրորդ կարևոր գաղափարը`նավթի կրեկինգը:Կրեկինգի ընթացքը կարելի է ներկայացնել հետևյալ հավասարմամբ. C₁₆H₃₄ - C₈H₁₈ + C₈H₁₆

C₈H₁₈ - C₄H₁₀ + C₄H₈

C₄H₁₀ - C₂H₆ + C₂H₄ կամ C₄H₁₀ - C₃H₆ + CH₄ Ինչպես տեսնում եք,կրեկինգի արդյունքում առաջանում էեն ալկեններ,բացի դրանից, առաջանում են արոմատիկ ածխաջրածիններ:Այս ամենը բերում է բենզինի օկտանա-յին թվի ավելացմանը:Մշակվել է կրեկինգի 2 տեսակ`ջերմային և կատալիտիկ:

Պատմաբան. Կրեկինգի ընթացքին մարդը վաղուց է հետևում` պարաֆինային մոմն այրելիս,բայց այդ մասին չի կռահել:Պարաֆինը այրվող մարխի կողքին հալվում է,քայքայվում,քայքայման արգասիքները գոլորշիանում են և այրվում մոմի բոցից:

Տեխնոլոգիական բաժնի չորրորդ աշխատակից.ջերմային կրեկինգը իրականացվում է խողովակաձև վառարանում:Վառարանի միջով բաց է թողնվում նավթամթերքը,օր`մազութը 470-550°C ջերմաստիճանում,մի քանի ՄՊա ճնշման պայմաններում,որպեսզի հումքը`թեթև ածխաջրածինները,մնան հեղուկ վիճակում:Կրեկինգի հումքը մշակման են ուղարկում ռեկտիֆիկացիոն աշտարակ: Այդ եղանակով ստացված բենզինի հիմնական թերությունն այն է,որ այն պահեստավորման դեպքում հեշտությամբ օքսիդանում է,պոլիմերացվում,խցանում է խողովակները:Այդ թերության վերացման համար բենզինին ավելացնում են հակաօքսիդիչ:Ավելի բարձր ջերմաստիճաններում`650-750°C,անցկացնում են կրեկինգ/պիրոլիզ/գազային ոչ սահմանային ածխաջրածինների ստացման համար:

Տեխնոլոգիական բաժնի հինգերորդ աշխատակից. Կատալիտիկ կրեկինգը անցկացվում է բնական կամ արհեստական ալյումինասիլիկատների առկայու-թյամբ:Գործընթացն իրականացվում է ավելի ցածր ջերմաստիճանում 450-550°C,բայց մեծ արագությամբ:Այդ եղանակով ստացված բենզինը լինում է ավելի որակյալ:Օկտանային թվի մեծացումը տեղի ունենում ալկանների իզոմերացման հետևանքով,գծային ալկաններից ստանում են ավելի արժեքավոր ճյուղավորումներ:

Տեխնոլոգիական բաժնի վեցերորդ աշխատակից.Կրեկինգը նավթամշակման կրկնակի գործընթացն է,այսինքն`ոչ թե նավթի,այլ նավթամթերքի մշակումն է:Կրկնակի գործընթաց են նաև ազնվացումը և նավթամթերքի հիդրոմաքրումը: Ազնվացումը/ռիֆորմինգ/ այն գործընթացն է,որը կատարվում է կատալիզատորի առկայությամբ/պլատին/ և բերում է գծային ու ճյուղավորված ալկանների արոմատացման:Այդ դեպքում աճում է վառելիքի օկտանային թիվը: Հիդրոմաքրումը նավթամթերքի մաքրումն է ջրածնով,կատալիզատորի,ճնշման առկայությամբ և տաքացմամբ:Այդ դեպքում ծծումբ և ազոտ պարունակող օրգանական միացությունները քանդվում են և առաջանում են ծծմբաջրածին և ամոնիակ:

Տեսանյութ.Главные продукты переработки нефти /08:35-12:00/

Գործարանի տնօրեն. Նավթի այդպիսի համալիր մշակումն ապահովում է դրա ավելի լայն կիրառումը,և չպետք է մոռանալ նաև շրջակա միջավայրի պահպանումը:Լսենք տնտեսագետին և էկոլոգներին:

Գլխավոր տնտեսագետ.Նավթի համալիր մշակումն այն գործընթացն է ,որի դեպքում նավթից դուրս են բերվում արժեքավոր բաղադրիչները:Նավթամթերքները օգտագործում են որպես վառելանյութ և քիմիական արտադրության համար հումք:Ծծմբաջրածնից ստանում են ծծումբ և ծծմբական թթու,որն օգտագործվում է նավթի մշակման համար:Ամոնիակից ստանում են ամոնիումի սուլֆատ,որը արժեքավոր պարարտանյութ է:Նավթի մրից հիդրոկատալիտիկ եղանակով դուրս են բերում որոշ մետաղներ`վանադիում,նիկել,տիտան,պղինձ,անագ և այլն:

Առաջին էկոլոգ. Վառելիքում չպետք է պարունակվեն ծծմբային և ազոտ պարունակող միացություններ:Շարժիչի աշխատանքի դեպքում առաջանում են ծծմբի և ազոտի օքսիդներ,որոնք աղտոտում են շրջակա միջավայրը:Այդ պատճառով շատ կարևոր է նավթամթերքի հիդրոմաքրումը,որն էլ ապահովում է մեր գործարանը:

Երկրորդ էկոլոգ.Շատ կարևոր է խոսել նավթի տեղափոխման և նավթամթերքը սպառողին հասցնելու մասին:Յուրաքանչյուր տարի համաշխարհային օվկիանոս է լցվում 5-10միլիոն տոննա հում նավթ և նավթամթերք նավերի վթարի ժամանակ:Դա անուղղելի վնաս է հասցնում բնությանը:Նավթի մեկ լիտրը աղտոտում է 40000 լիտր ջուր,ոչնչացնում է պլանկտոնը,ձկներին,ջրային կենդանիներին,թռչուններին:

Երրորդ էկոլոգ. Նավթի մի մասը /5%/ լուծվում է ջրում,ընդ որում`արոմատիկ ածխաջրածինները`համեմատաբար ավելի թունավորները:Ծովային ջրում դրանք վերածվում են մուտագեն հատկություններով քաղցկեղածին միացությունների,այդ թվում նաև ամենավտանգավոր բենզոպիրենի:

Լաբորատորիայի վարիչ . Այդ աղետի դեմ կարելի է պայքարել կենսաքիմիական եղանակներով:Արդեն հայտնի են ավելի քան 1000միկրոօրգանիզմներ,որոնք ընդունակ են առաջացնելու ածխաջրածիններ:Օրինակ` Կանդիդա դասի խմորիչները սնվում են նավթի պարաֆինով և առաջացնում են մեծ քանակությամբ կենսազանգ-ված`50% սպիտակուցի և վիտամինների պարունակությամբ:

Սպառման բաժնի աշխատակից. Նավթը և նավթամթերքը կիրառվում է. Բենզին - վառելիք ավտոմեքենաների համար,յուղերի,ճարպերի կաուչուկի լուծիչ Լիգրոին - վառելիք տրակտորների համար Կերոսին - վառելիք ռեակտիվ ինքնաթիռների համար Գազյուղ – դիզելային վառելանյութ,տեխնիկական օգտագործման համար,յուղանյութ Իհարկե կան նաև նավթի և նավթամթերքի կիրառման այլ բնագավառներ:

Տեսանյութ-Как из нефти получаются окружающие нас предметы

Եվ վերջում ներկայացնենք համաշխարհային տնտեսությունը ցնցող նավթի գնանկման պատճառները:

Նավթի գնանկման պատճառները

Այս ամենի հետ մեկտեղ նշենք նաև,որ համաշխարհային տնտեսության մեջ մեծ նշանակություն ունի նավթի գինը:

Նավթի գնի ձևավորումը բավականին բարդ գործընթաց է՝ պայմանավորված մի շարք գործոններով:
Նախ դա տնտեսական գործոն է ձևավորվում է շուկայում պահանջարկի և առաջարկի բալանսի արդյունքում:
Մյուսը դա դոլարային գործոնն է: Նավթը բորսայական այն եզակի ապրանքներից է, որը վաճառվում է միայն դոլարով:Այսինքն նավթի գնի ներկա անկման պայմաններում միջազգային բորսաներում ուժեղանում է դոլարի դիրքերը մյուս արժույթների նկատմամբ և տեղի կունենա հակառակը նավթի գների բարձրացման դեպքում: Սրանով է բացատրվում նաև ԱՄՆ-ի արժույթի նկատմամբ նման բարձր պահանջարկն ամբողջ աշխարհում:
Նավթի գնագոյացման գործում կարևոր է նաև աշխարհաքաղաքական գործընթացը: Գաղտնիք չէ, որ նավթի պաշարները հավասարապես բաշխված չեն աշխարհով մեկ, դրանք հիմնականում կենտրոնացած են Պարսից ծոցում, Հյուսիսային Աֆրիկայում, Կենտրոնական Ամերիկայում և ևս մի քանի տարածաշրջաններում:
Սա նշանակում է, որ քաղաքական անկայունությունը կամ կայունությունը նշված տարածաշրջաններում կարող են ազդել նավթի գնագոյացման վրա հանգեցնելով դրա բարձրացմանը կամ անկմանը:
- Վերջին մի քանի տարիների ընթացքում նավթի գնագոյացման սխեմայում տեղի են ունեցել ռազմավարական փոփոխություններ, որոնք էլ ազդել են նավթի գնագոյացման մեխանիզմների վրա հանգեցնելով գնի դրա կտրուկ անկմանը:
Եվ այդ փոփոխության «մեղավորը ԱՄՆ է: Նավթ սպառող աշխարհի խոշորագույն պետություններն են ԱՄՆ-ը, Չինաստանը, Հնդկաստանը և նաև Եվրամիությունը: Ահա այս սխեմայում ԱՄՆ կտրուկ կերպով փոխել է իր «գույնը նավթի ամենախոշոր սպառողից վերածվելով ամենախոշոր արդյունահանողի:
Եթե 2010թ. ԱՄՆ-ը բավարարում էր նավթի իր պահանջարկի միայն 63%, իսկ մնացած 37% ներմուծում այլ պետություններից, ապա 2014թ. ԱՄՆ սկսեց բավարարել իր պահանջարկի արդեն 94%, կտրուկ կերպով նվազեցնելով նավթի ներմուծումը:
ԱՄՆ նման արդյունքի հասավ իր թերթաքարային նավթի պաշարների արդյունահանման ծավալների կտրուկ աճի շնորհիվ: Արդեն 2014թ-ի տվայլներով` նավթի արդյունահանման ծավալներով ԱՄՆ-ն առաջ անցավ Սաուդյան Արաբիայից և Ռուսաստանից:
Սա հանգեցրեց նրան, որ նավթի համաշխարհաին շուկայում  «ավելորդ նավթ հայտնվեց և նավթի առաջարկը սկսեց գերազանցել պահանջարկին մոտ 2 մլն բարել օրական ծավալով: Այս պայմաններում նավթի գինը 2014թ. երկրորդ կեսին նվազեց 110 դոլարից մինչև 70-80 դոլարի:
Սակայն այս գինն էլ երկար չպահպանվեց, քանի որ Իրանի նկատմամբ պատժամիջոցների վերացումը և վերջինիս վերադարձը նավթի համաշխարհային շուկա էլ ավելի նվազեցրեց ածխաջրածնի գները այն հասցնելով մինչև 50 դոլարի:Հիշեցնենք, որ նավթի պաշարների քանակով Իրանը 4-րդ երկիրն է աշխարհում (մոտ 9%), զիջելով միայն Վենեսուելային (17%), Սաուդյան Արաբիային (15%) և Կանադային (10%):
Սակայն նավթի գները, այն լուրերի ֆոնին, որ ԱՄՆ-ը պատրաստվում է նավթ արտահանել, շարունակեցին նվազել նաև վերջին օրերին հասնելով մինչև 35-40 դոլարի: Այսպիսով ԱՄՆ-ը ցանկանում է ազատվել նավթ արդյունահանող հիմնական պետությունների ազդեցությունից և թելադրում է խաղի իր կանոնները:
ԱՄՆ-ի այս քաղաքականությունը առաջին հերթին հարվածում է Ռուսաստանի և Սաուդյան Արաբիայի շահերին: Իհարկե, տուժում են նավթ արդյունահանող բոլոր պետությունները և հատկապես նրանք, որոնց նավթի արդյունահանման ինքնարժեքը բավականին բարձր է՝ օրինակ Վենեսուելան, Կանադան և Ադրբեջանը:

Ադրբեջանի վերջին օրերի լայնածավալ պատերազմական գործողությունները տնտեսագետները բացատրում են նաև Ադրբեջանի տնտեսության վրա նավթի գների անկման կործանարար ազդեցությամբ:Նրանք գործողություններով փորձում են շեղել սեփական հասարակությանը սոցիալտնտեսական խնդիրներից: