– кесте - 3G/4G технологияларын салыстыру

1– кесте - 3G/4G технологияларын салыстыру

WiMAX (WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess) – әмбебап сымсыз байланысты үлкен қашықтықтағы кең спектрлі құрылғыларға (жұмыс станциялары мен ықшам компьютерлерден ұялы телефондарға дейін) қызмет көрсету мақсатында өңделген телекоммуникациялық технология болып табылады. IEEE 802.16 стандарты қала масштабының 50 шақырым радиусты аумағында сымсыз байланыс желілерін құру мен абоненттердің кеңжолақты сымсыз қосылуы (BWA) үшін қызметтерді қамтамасыз етеді. WiMAX және LTE желісін салыстыру: екі желі де, 3G желісінің класс астына позицияланады. Екеуі де MIMO технологиясы мен OFDM тарату технологиясын қолданады. Максималды жылдамдығы (шамамен): WiMAX 100Мб\с, LTE 300Мб\с. WiMAX желілерін нолден құру керек, ал LTE-ге тек апгрейдить құрылғылар керек.

LTE технологиясына байланыс операторларының мүддесi байланған, желiлер жеке алғанда - үшiншi ұрпақтың желiлеріне қарағанда едәуiр пайдалырақ жоба. LTE (үлкен сыйымдылықпен және сигналдың кiшiрек тоқтауына айырмашылығы болады - бұл көрсеткiштiң ептеген пакеттерi үшiн iс жүзiнде елеусiз 5 мс құрай алады) жиiлiк спектрiн жақсы қолданады.

Операторларға LTE технологиясының енгiзілуi iргелi және операциялық шығындарды кiшiрейтiп, желiнi иелiктiң жиынтық құнын азайтып, өте жылдам каналдарға мәлiмет бойынша берiлуге қатысты қызметтердiң спектрiн кеңейтуге мүмкiндiк бередi. Құрылымның бастапқы құны және WiMAX-тiң операторлары UMTS/HSPA-мен бiрдей жағыдайда бақталас болуды жағдайы көтеру үшiн жабдықтың құны айтарлықтай мәнге ие.

Бiрiншiден, LTE технологиясы жиiлiк спектрiн анағұрлым жақсы қолданылады, сигналдың үлкен сыйымдылығы атап айтқанда тоқтаулар көрсеткiштi 5-10 мс артық емес мәнді құрайды;

Екiншiден, шығындар үшiншi ұрпақтың технологиясын салуға қарағанда анағұрлым аз болады;

Үшiншiден, деректердi берудi жылдамдыққа байланыстыны спектрлік қызметтер түрлі болады. Атап айтқандай, өте жылдам каналдар мәтiндiк және видеомәлiметтi барынша қол жетімді қылады.

Егер MIMO-нiң жүйесiнде радиотолқындардың тарату каналы мiнездемелерi туралы мәлiметтi қабылдағыштан таратқышқа беруге болса, онда олардың өзара интерференциясын минимизациялау үшiн қабылдаушы және таратушы жақтар жеке сигналдық ағындардың кеңiстiктiң тарату каналдары энергетикалық ұтымды түрмен құрастыру мүмкiндiгi болады Бұл өз кезегінде қосу бюджетiн едәуiр жоғарылатуға болады.

LTE-да дәл осы CL-MIMO-нiң (Closed Loop MIMO) керi байланысы бар MIMO-нiң схемасын жүзеге асырылатын принцип қолданады. Қабылдағышта тиiстi кодпен жазатын матрицаны каналдың бағалауларынан кейiн PMI-дiң (Precoding Matrix Indicator) ұтымды кодпен жазатын матрицасының нөмiрi таратқышқа жiбередi. WiMАХ-та MIMO схемасындағы керi байланыс ескерiлмеген.

Бұл жүйелерде MIMO-ның алдыңғы өңдеу арналық кодтау схемасы ерекшеленеді. WiMАХ-та - бiртiндеп кодтау, LTE-да - параллельді. Параллельді схемада келген мәлiметтер демультиплекселенеді,олардың әрбiрi бөгеуiлге шыдамды кодтауға жеке душар болады. Кодталған ағындар MIMO-нiң схемаларына ұмтылады. Қабылдаушы жақта керi операциялар iске асады, кедергiге шыдамды кодтың алуынан кейiн мәлiметтер екi тармақтарға MIMO-нiң қабылдағыш-өңдеушiлерiне керi қабылдағышқа беріледі. MIMO-нiң бiрлескен демодуляциясы және жыралық қайта кодтауды қабылдағыштың жұмысын елеулi жақсартуға және қабылдағыш сигнал/шуыл тиiстi қатынас кiруге азайтуға мүмкiндiк беретiн итерациялық алгоритмды жүзеге асырылады. Осы алгоритм SIC-тiң (Successive Interference Cancellation) компонентi демодульденген бiртiндеп ерекшелiгiнiң алгоритм деп аталады.

3 – сурет - WiMax және LTE жүйесіндегі MIMO сұлбасы.

Екi жүйелерде де HARQ-дiң (Hybrid Automatic Repeat reQuest) қайтадан тарату процедурасын қолданылады(3-шi сурет). LTE-ның ықшамдалған архитектурасының арқасында WiMАХ-те пакеттердiң өңдеуiне 30мс-ке қарсы 10мс дейiн уақыт қысқартты (LTE оны әдеттегiдей iшкi жүйесiнде базалық станциялардың контроллерiнде болады, WiMАХ-та болмайды).

4 – сурет - HARQ процедурасы.

Бұдан басқа, технологиялар пакеттердiң бiрiктiрулерi үшiн қайтадан тарату бұл әртүрлi процедураларды қолданылады: «Chase combining» - WiMax және «Incremental redundancy» - LTE-лерге. Chase combining-нiң процедурасында пакеттердiң қайталау қарапайым iске асады, қабылдау құрылымында әрбiр қайтадан тапсыру энергия жинақталады. Incremental redundancy әрбiр келесi қайта тапсырудың процедурасында кодтауды процесстегi биттiң шұқуын үлгi өзгередi. Декодерлеу құрылымында әрбiр келесi берiлудiң тексеру биттерiнiң кодын табылатын пакетiндегi сан өседі. Екiншi әдiс анағұрлым тиiмдiрек және энергетикалық ұтысты бередi.

LTE технологиясы (Long-Term Evolution) - бұл 3G-шi желiлердiң дамуының логикалық жалғасы. Ол жедел перспективада ұялы байланыстың жүйелерiнiң әлемiндегi дамытуын анықтайды. Бұл технологиялар жылжымалы желiлердегi деректердi беру жылдамдығының (теория жағынан алғанда, 90 ретке дейiн) секiрiс тәрiздi үлкеюдi қамтамасыз етуге қабiлеттi.

LTE өз мiнездемелерiне 3GPP талаптарға сәйкестейдi және оларды асып түсетiн әмбебап технология болып табылады. Кіріс каналдағы деректердi берудің жоғары жылдамдығы 100Мб/с аса алады,радиоқатынасты (RAN) желiдегi үн қосуды тоқтауын уақыт 10мс-тан кемдi құрайды. Тасушы үшін өткізу жолағы жиілік ені 5-20МГц одан тарлау қолданылатын жиiлiк мәндерiнен құрастыруы iске асады. Дуплекстi каналдардың (Frequency-Division Duplex, FDD) жиiлiк бойынша бөлiнуi және уақыт бойынша бөлiнулерді (Time-Division Duplex, TDD) қамтиды.

Қызмет жасап тұрған (алдыңғы ұрпақтар) ұялы байланысқа жылжымалы желiлердегi эстафеталық тапсыру және роумингi рұқсаты абоненттерге олар қайда болса мүмкiн береді.

Әдебиеттер тізімі:

1. Современные телекоммуникации / Под общей редакцией С.А. Довгого, - М.: Эко – Трендз, 2003.

2. Катунин Г.П., Мамчев Г.В., Попантонопуло В.Н., Шувалов В.П. Телекоммуникационные системы и сети. М.: Горячая линия – Телеком 2004.-672.

3. Гордиенко В.Н., ТверецкийМ.С. Многоканальные телекоммуникационные системы – М.: Горячая линия – Телеком 2000
ӘОЖ 681.52

КҮН СӘУЛЕСІ БОЛАШАҚТЫҢ САРҚЫЛМАС ЭНЕРГИЯ КӨЗІ

ҚИПХДУ Шымкент қ., Төле би 32

Ал Қазақстан күн энергетикасының негізгі бағыттары бойынша жұмыс жасап жатыр, бірақ әлі де әлемдік деңгейге жете қойған жоқ. Осы кезге дейін жартылай өткізгіштерді алу және тазалау, фотоэлементтер,  аккумуляторлар өндіру, күн станцияларын салу, тұзды суларды тұщыландыру, гелий энергиясын тұрғын үйде қолдану жолдары қарастырылған.. Германия ең нашар жағдайда (күн белсенділігінің ең төменгі деңгейі) болғанына қарамастан 2015 жылы күн энергиясын қолдану деңгейі 30%-ға жеткізді. Ал Қазақстан аумағында күн радиациясының мүмкіндігі айтарлықтай жоғары және жылына 1300-1800 кВт.сағ/м2 құрайды. Қазақстан территориясы «күн белдеуінде» орналасқандықтан еліміздің күн энергиясын  қолдану саласында үлкен жетістіктерге жету мүмкіндігі зор.

        Шындығында, қазіргі заманды электр энергиясынсыз мүлдем елестету мүмкін емес. Сол себепті де, электр энергияны алудың шығыны аз, экологиялық таза көздерін табу бүгінгі күннің негізгі мәселесіне айналып отыр. Әлем бойынша электр энергиясын ең көп өңдіретін елдерге АҚШ, Қытай жатады. Бұл елдерде электр энергиясының өндірісі әлемдік өндірістің 20%-ын құрайды. Соңғы кездері экологиялық проблемалар, пайдалы қазбалардың жетіспеушілігі және оның географиялық біркелкі емес таралуы салдарынан электр энергиясын өндіру жел энергетикалық құрылғыларды, Күн батареяларын, газ генераторларын пайдалану арқылы жүзеге аса бастады. Күн энергиясын электр энергиясына айналдыратын қондырғылардың бірі – Күн батареялары. Күн батареясы немесе фотоэлектрлік генератор – Күн сәулесінің энергиясын электр энергиясына айналдыратын шала өткізгішті фотоэлектрлік түрлендіргіштен тұратын ток көзі. Көптеген тізбектей-параллель қосылған фотоэлектрлік түрлендіргіштер Күн батареясын қажетті кернеу және ток күшімен қамтамасыз етеді. Жеке фотоэлектрлік түрлендіргіштің электр қозғаушы күші 0,5-0,55 В-қа тең және ол оның ауданына тәуелсіз (1 см² ауданға келетін қысқа тұйықталу тогының шамасы – 35-40 мА). Күн батареясындағы ток шамасы оның жарықтану жағдайына байланысты.

Яғни күн сәулелері Күн батареясы бетіне перпендикуляр түскенде, ол ең үлкен мәніне жетеді. Қазіргі Күн батареяларының пайдалы әсер коэффициенті – 8-10%, олай болса 1 м² ауданға тең келетін қуат шамамен 130 Вт-қа тең. Температура жоғарылаған сайын (25ºС-тан жоғары) фотоэлектрлік түрлендіргіштегі кернеудің төмендеуіне байланысты. Күн батареясының пайдалы әсер коэффициенті кеміп, Күн батареяларының жиынтық қуаты ондаған, тіпті жүздеген кВт-қа жетеді. Күн батареяларының өлшемдері әр түрлі болады. Мысалы: микрокалькуляторда орнатылғандарынан бастап, ғимараттар шатырлары мен автокөліктер төбелеріне орнатылатындарына дейінгі өлшемдерде. Сондай-ақ Күн батареялары ғарыш кемелері мен аппараттарында энергиямен жабдықтау жүйесіндегі негізгі электр энергиясының көзі ретінде қолданылады. Ал тұрмыс пен техникада қолданылатын көптеген бұйымдарды – калькулятор, қол сағаты, плеер, фонарь, т.б. токпен қоректендіру көзі де Күн батареялары болып табылатындығы бәрімізге белгілі. .[1,2,6] ХХI ғасыр тоғысында адамзат экономика тұрғысынан алғанда, қалпына келмейтін энергия көздерінен (көмір, мұнай, газ және т.б..) энергия шығару өндірісіне ғана қатысты болмайтын күрделі мәселеге келіп тірелді.

Ол табиғаттағы динамикалық тепе-теңдікті бұзатын және соған назар аударуды қажет ететін экологиялық қиындықтармен байланысты. Әрине, термоядролық реакторлардың көмегімен энергияны өндіруге үміт бар. Бірақ қазіргі кезде термоядролық реакторлар радиобелсенді қалдықтардан толығымен тазарған жоқ. Ал осындай қалдықтарды өңдеу мен көму мәселесі толғымен шешілген жоқ. Сондықтан адамзат электр энергиясын алудың дәстүрлі емес және ресурсты сақтайтын технологияларын қолдануға мәжбүр. Көптеген зерттеулердің нәтижесі бойынша органикалық отындар 2020 жылға қарай әлемдік энергетика сұраныстарының тек ішінара ғана бөлігін қанағаттандыра алатындығы айқын. .[3,4,7] Жыл сайын Жер Күннен шамамен 1,6х10¹⁸ кВт/с энергия алады, бұл энергияны тұтынудың қазіргі деңгейіне қарағанда 10 мың есе көп. Және күннің Жердегі энергетикалық балансында энергияның басқа барлық көздерінің қосынды үлесінен 5 мың есеге артады, басқаша айтсақ жер үшін күн энергиясының әлеуеті жылына шартты отынның 123х10¹² т құрайды.

Сонымен қатар Жерде пайдаланатын энергияның барлық түрі жылу энергиясына трансформацияланады, бұл энергия өндірісінде түсетін күн радиациясының 5% тең келетін қайтымсыз өзгерістерге әкеп соғуы мүмкін. Қазақстан аумағының көпшілік бөлігінің күн энергиясын пайдалану үшін жағымды климаттық жағдайлары бар. Біздің оңтүстік аудандарда күн сәулесінің ұзақтығы жылына 2000-нан 3000 сағат құрайды, ал күн энергиясының горизонталь қабатқа түсуі –1 шаршы метрге 1280-нен 1870 кВт/сағ-қа дейін. Күн шуағы мол шілдеде горизонталь қабаттың 1 шаршы метрге келетін энергияның мөлшері орташа алғанда күніне 6,4-тен 7,5 кВт/сағ дейін құрайды. Яғни, күн энергиясын кеңінен пайдаланудың шаруашылық маңызы болуы мүмкін.

Қазақстанның географиялық жағынан қалай орналасқанына қарамастан, елдегі күн энергиясының ресурстары жағымды құрғақ климаттық жағдайлардың арқасында тұрақты да жайлы болып табылады. Күн сағаттарының саны жылына 2200-3000 сағат құрайды, ал күн сәулесінің энергиясы 1 шаршы метрге жылына 1,300-1,800 кВт құрайды, бұл ауылдық жерлерде күн батареяларының панелін, атап айтқанда фотоэлектр көздерінің ықшам жүйелерін жасауға мүмкіндік береді. Энергияның осындай деңгейінде суды күнмен жылытудың болашағы бар, әсіресе газ құбырларына қолы жетпей отырған қашық аудандар үшін. Қазақстанның барлық аумағындағы энергия ағынының потенциалды ағыны 1 трлн. кВт/сағ. құрайды. Экология шарты бойынша энергия ағынын ықтималды пайдалану деңгейі 1 трлн. кВт/сағ. құрайды. Сонымен қатар, соңғы жарты ғасыр бойына фотоэлектрлік түрлендіргіш бағасының әрбір бес жылда 50% төмендегені байқалады, ал ПӘК 4, 6%-дан 28,2% дейін артқан. Сонымен, алғашқы фотоэлектрлік түрлендіргіш құны 1 Вт үшін 1 мың доллардан асатын, ал қазіргі кезде құны 1 Вт үшін 5 доллардан төмен. 15% ПӘК болғандағы керамикалық тағандағы поликристалды кремнийден жасалған фотоэлектрлік түрлендіргіш АҚШ өндірісінің конвейерлік технологиясы 1 Вт үшін 2 долларлық бағасын алуға мүмкіндік береді, аморфты кремнийден фотоэлектрлік түрлендіргіш алу (Жапонияда ПӘК 6-10 %) олардың құнын 1 Вт үшін 1 долларға дейін төмендетуге мүмкіндік береді. .[1,2,6] Жер күннен тек қана жарты миллиондық жылуды ғана алады, осы жылудың 34% атмосфера қабатынан және бұлттардан кері шағылады.

1-сурет. Күн мен Жердің геометриялық өлшемдері

Күн энергиясының спектрі атмосфераның жоғары тыс қабатында 0,20 - 5 мкм толқын ұзындығы аралығында орналасқан. Жобамен 47% радиация спектрдің көрінетін, 44%-ы инфрақызыл, ал 9%-ы ултрафиолетті бөліктерінде жатады. Жер атмосферасының шекралық тыс қабатында күн радиациясының сәулененуі 5500⁰С-қа тең, бұл абсолюттік қара дененің сәулененуіне сәйкес келеді.

2-сурет. Күн радиациясының спектрге бөлінуі

Абсолюттік қара дененің энергетикалық спектрі көрсетілген ордината осінде энергия тығыздығы, абцисса осінде аралық толқын ұзындығы (әртүрлі температураға сәйкес).

3-сурет.Абсолюттік қара дененің энергетикалық спектрі

Е (Т) = аТ⁴

мұндағы, а = 5,67·10^-8 Вт/(м²·К⁴), Т– қара дененің Кельвин шкаласы бойынша ыстықтығы.

Бұл заңдылыққа а – Стефан-Больцман тұрақтысы деп аталады. Бұл заң осыдан бір ғасыр бұрын Стефанның зерттеу жұмысымен, Больцманның теориялық еңбегімен табылып, термодинамика мен электродинамиканың сәулеленуіндегі классикалық заңдардан туындаған. Квант заңдылығына негізделген абсолюттік қара денеден тарайтын энергияның шығу спектрі қалыпты болатындығын М. Планк зерттеу жұмыстарын жүргізе отырып шығарған. Вин заңы абсолютті қара дененің сәулеленуінің энергиясының шекті мәніне сәйкес келетін толқын ұзындығы λ_m, абсолютті температурасына (ыстықтығына) кері шама екенін белгіледі.

Біздің еліміз мемлекеттің «жасыл экономиканы» дамыту және «Қазақстан Республикасының «жасыл экономикаға» көшуі жөніндегі тұжырымдаманы» іске асыру саясатында көрсетілген инновациялық, экологиялық таза жобаларға бағдар алғаны белгілі. Сол себепті болашақта Қазақстан азаматтары күннің кереметтілігін пайдаланып, балама энергия көздерін  толықтай тұтыну деңгейіне жету мүмкіндігі бар.

1. 
   ТрофимоваТ.И. Курс физики-М.: Высш. Шк., 2002
   
2. 
   Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высш. Шк., 1983.
   
3. 
   Курс физики Под ред. Лозовского В.Н. – СПб.: Лань, 2001.-т. 1-2
   
4. 
   Иродов И.Е. Основные законы механики.-М: Высш. Шк., 1997
   
5. 
   Кустанович И.М. «Спектральный анализ». М: Высш. Шк., 1999
   
6. 
   Шишловский А.А. «Прикладная физическая оптика». М: Высш. Шк., 2000
   

8..http://kai5.ru/download/etc/metod/u4ebnoe.posobie.po.discipline.electronica.4ast2- electronika.htm

Талипбай М. студент гр.Т-721-14

Казахстанский инженерно-педагогичесский университет Дружбы народов, г. Шымкент


Түйіндеме

Битумның әр түрлі маркалырын алу мақсатында Жанажол газ өңдеу зауытының мазутын терең оңдеу мүмкіндігі зерттелген.

Известно [2,3,4], что наличие в нефтяных и газоконден­сатных остатках высо­комолекулярных соединений обусловливает зна­чительные межмолекулярные взаимодействия и образование надмолекулярных структур в них при обычных температурах. Поэтому, регули­руя межмолекулярные взаимодействия соедине­ний, сосредоточенных в нефтяных битумах, можно управлять их вяжущими свойствами.

Вяжущие свойства битумов, представляющих собой дисперсные системы, зависят от химиче­ского состава дисперсионной среды, от при­роды, а также размера элемента структуры дисперсной фазы. В связи с этим регулирование размеров сложных структурных единиц (ССЕ) - радиуса ядра и толщины сольватной оболочки - под дейст­вием различных внешних факторов (технологиче­ских добавок, механических воздействий, скоро­сти нагрева и охлаждения и др.) является эф­фективным и перспективным методом интенсификации производства.

При переработке сырой нефти и газоконденсата 70-80% суммарной серы и сернистых соединений в нефтях и газоконден­сатах переходит в остатки, при сжигании которых сера в виде кислородсодержащих соединений попадает в атмосферу. По некоторым данным в странах СНГ выбросы серосодержащего газа только при сжига­нии мазутов с содержанием серы около 3% составляют 8-10 млн. т/год [5]. Таким об­разом, глубокая переработка и утилиза­ция газоконденсатных остатков представ­ляет собой актуальную задачу.

В настоящее время на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах  Казахстана и некоторых стран СНГ остатки переработки стабильного кон­денсата Карачаганагского, Жанажолского газоконденсатного месторождения - высокосернистые ма­зуты в основном используют в качестве котельного топлива без специальной обра­ботки. Выбросы в атмосферу при сжигании такого топлива наносят экологии региона значительный вред главным образом из-за содержащихся в составе продуктов сгорания мазута серосодержащих соединений.

Цель настоящего исследования - воз­можность углубленной переработки мазу­та с Жанажолского газоперерабатываю­щего завода (ГПЗ) для получения биту­мов различных марок. Ранее проведен­ные исследования показали непригодность этого мазута для производства битумов.

Фракционный состав мазутов опре­деляли на лабораторной установке с ис­пользованием колбы Мановяна. Глубо­ковакуумная (при остаточном давлении 40-70 Па) перегонка показала, что содержание в них фракций до 350°С ко­леблется от 17 до 25%, фракции н.к. - 380°С - от 35 до 50%, фракции 380- 400°С - от 20 до 25%, фракции 400-450°С - от 15 до 25%, фракции >500°С - от 5 до 20% (об.).

Таким образом, содержание светлых дистиллятов в мазутах значительно и со­ставляет в среднем 20% (об.), потенци­альное содержание фракции >500°С - сырья для производства битумов - в среднем 10% (об.).

Традиционным сырьем для произ­водства битумов являются тяжелые ос­татки переработки нефтей нафтеново­го или нафтено-ароматического осно­вания с высоким содержанием смолисто - асфальтеновых веществ. Исследо­ванные же мазут и его фракций суще­ственно отличаются от такого сырья (таблица 1). Они характеризуются низким содержанием смолисто - асфальтеновых веществ и не соответствуют требованиям, предъявляемым к сырью для производства битумов по традици­онной схеме. Поэтому нами рассмотрены следую­щие варианты получения битумов: компаундирование тяжелых остатков атмосферной и вакуумной перегонки ста­бильного конденсата с тяжелыми высокоароматизованными остатками переработки тяжелых нефтей и последующее окисление смеси; окисление мазута и последующая ваку­умная перегонка продуктов его окисления; модифицирование мазута нетрадици­онными методами обработки.

 Таблица 1. Характеристика мазута, используемого окислению в лабораторных условиях

В качестве тяжелых нефтяных остат­ков использовали: остаток висбрекинга сер­нистой нефти с ТОО «ПКОП», фрак­цию >420°С каталитического крекинга АО «ПНХЗ»; экстракт селективной очистки остаточного масляного сырья; гудрон с установки АВТ Атырауского НПЗ; деасфальтизат пропановой очистки масляного сырья; вакуум­ный дистиллят - сырье каталитического крекинга. Смеси мазута с этими ос­татками готовили в соотношении 4-5:1. Затем их подвергали либо окислению кис­лородом воздуха, либо вакуумной пере­гонке с последующим окислением полу­ченного остатка.

Окисление проводили на лаборатор­ной установке при температуре 250°С. Расход воздуха составлял 1-1,5 л/мин. Полученные по этой технологии би­тумы не обладали требуемыми трещиностойкостью и эластичностью. Для улуч­шения этих свойств необходимо увели­чить в компаунде долю структурообразующих элементов из остатка, но это приведет к значительной зависимости производства от привозного сырья и удорожанию про­дукта.

Окисление мазута с последующей вакуумной перегонкой также не дало су­щественных результатов, поскольку окис­ление парафиновых углеводородов в та­ких условиях малоэффективно и полу­ченные битумы характеризуются высо­кой температурой хрупкости.

Модифицирование мазута нетрадици­онными методами проводили в аппарате интенсивного перемешивания с вихревым слоем. При обработке в зависи­мости от ее продолжительности и тем­пературы значительно изменяются вяз­кость (уменьшается), фракционный и груп­повой химический составы мазута. Так, после выдерживания мазута в аппарате при 320°С в течение 10 с содержание в нем асфальтенов (структурообразующих элементов битумов) увеличилось с 1,4 (исходное) до 7,2%.

После введения в мазут элементной серы и интенсивного перемешивания при 140°С до образования однородного раст­вора с дальнейшей обработкой в условиях электромагнитного поля получен модифи­цированный мазут, остаток вакуумной пе­регонки которого, выкипающий выше 500°С, содержит 17% (масс.) асфальтенов.

С целью улучшению эксплуатационных характеристик, полученных нами образцов битума, улучшения адгезионных свойств (связывание частиц минеральных материалов), использовалось поверхностно-активное вещество «Госсфлок», полученное из гудрона дистилляции жирных кислот хлопкового масла (госсиполовая смола) [6].

Полученный нами битум, как показали исследования, по товарным харак­теристикам приблизительно соответствует дорожному би­туму марки БНД 200/300 по ГОСТу 22245-90. Характеристика битума, полученного окислением модифицированного мазута приведена в таблице 2.

Из полученных данных следует, что изменяя ус­ловия предварительной обработки ма­зута и глубину последующей вакуумной перегонки, можно получить битумы бо­лее высокой теплостойкости. Были получены исходные образцы тяжелых нефтяных остатков близкие к оптимальным значениям по содержанию асфальтенов, а также смол и масел.

Таким об­разом, использования нетрадиционной технологии,  регулирование размеров сложных структурных единиц (ССЕ) - радиуса ядра и толщины сольватной оболочки - под действием различных внешних факторов является эффективным и перспективным методом интенсификации производства битумов на газоперерабатывающих и нефтеперерабатывающих заводах.

Список литературы:

1. Капустин В.М., Гуреев А.А. Технология переработки нефти: Ч.ІІ. Деструктивные процессы. - М.: «КолосС», 2008. 334 с.

4. Сериков Т.П.,  Хайрутдинов,  Кутьин Ю.А., Оразова Г.А., Тазабекова    И.М. Вариант переработки нефти месторождения Караарна// Нефть и газ. 2008.№ 3. С. 55-58.

5. Надиров Н.К. Высоковязкие нефти и природные битумы. В 5 т. Характеристика месторождений. Принципы оценки ресурсов.-Алматы: «Гылым», 2001. 337 с.

6. Грудников И.Б. Производство нефтяных битумов. М.: Химия, 1983. 187 с.

Казахстанский инженерно-педагогический университет Дружбы народов, Шымкент

Для пoлучeния выcoкoкaчecтвeнных бeнзинoв c oктaнoвым чиcлoм 93-98 (AИ-93 и AИ 98) прямoгoнный, крeкинг - и рифoрминг бeнзины кoмпaундируют c рaзвeтвлeнными aлкaнaми, кoтoрыe пoлучaютcя в прoцeccaх изoмeризaции и aлкилирoвaния aлкaнoв и пoлимeризaции aлкeнoв [14].

Выcoкooктaнoвый кoмпoнeнт бeнзинa – aлкилбeнзин – пoлучaют прoцeccoм aлкилирoвaния рaзвлeтвлeнных aлкaнoв aлкeнaми. В прoмышлeнных уcлoвиях рeaкцию ocущecтвляют в приcутcтвии cильных киcлoт, тaких кaк ceрнaя и фтoриcтoвoдoрoдныe киcлoты. В кaчecтвe aлкaнoвoгo cырья иcпoльзуют изoбутaн, из aлкeнoв - нoрмaльныe бутилeны. Ocнoвными прoдуктaми aлкилирoвaния являютcя тримeтилпeнтaны. Oктaнoвoe чиcлo 2,2,4-тримeтилпeнтaнa (изooктaнa) принятo зa 100.

Выcoкooктaнoвый кoмпoнeнт бeнзинa пoлучaют изoмeризaциeй нaибoлee лeгкoй чacти бeнзинa прямoй пeрeгoнки – фрaкции C4-C6. При изoмeризaции прoиcхoдит кaтaлитичecкoe прeврaщeниe лeгких нoрмaльных aлкaнoв, имeющиe низшиe oктaнoвыe чиcлa, в cooтвeтcтвущиe углeвoдoрoды изocтрoeния c бoлee выcoкими oктaнoвыми чиcлaми [15].

Обзoр литературы coдeржит иccлeдoвaнии пo пoлучeнию выcoкooктaнoвых кoмпoнeнтoв бeнзинa путeм рифoрмингa. В рaбoтe [16] прeдcтaвлeна тeхнoлoгия рифoрмирoвaния углeвoдoрoдoв C₆-C₁₂ для прoизвoдcтвa бaзoвых кoмпoнeнтoв aвтoмoбильных бeнзинoв путeм примeнeния рaзличных фрaкций кaтaлизaтa рифoрмингa, кoмбинирoвaниeм кaтaлитичecкoгo рифoрмингa c другими прoцeccaми, что пoзвoляет умeньшить coдeржaниe aрeнoв в рифoрмaтaх, cущecтвeннo рacширив нaбoр aвтoмoбильных бeнзинoв, тeм caмым oблeгчив пoлучeниe выcoкooктaнoвых бeнзинoв, oтвeчaющих мирoвым экoлoгичecким трeбoвaниям.

В рaбoтe [17] рaзрaбoтaна кoмплeкcная тeхнoлoгия прoизвoдcтвa aвтoбeнзинoв c пoнижeнным coдeржaниeм бeнзoлa нa гидрocкимингoвoм НПЗ: нa примeрe OAO "ЛУКOЙЛ-Нижeгoрoднeфтeoргcинтeз" путeм улучшeния пoкaзaтeлeй рaбoты уcтaнoвoк рифoрмингa зa cчёт пoвышeния кaчecтвa cырья, увeличeния мeжрeгeнeрaциoннoгo циклa кaтaлизaтoрa, oктaнoвoгo чиcлa и oтбoрa рифoрмaтa. Рaзрaбoтaна тeхнoлoгия cнижeния бeнзoлa в aвтoбeнзинaх зa cчёт пoлучeния cырья кaтaлитичecкoгo рифoрмингa c пoнижeнным coдeржaниeм бeнзoлoбрaзующих углeвoдoрoдoв - циклoгeкcaнa, мeтилциклoпeнтaнa, н-гeкcaнa (БOУ). Уcтaнoвлено, чтo при coдeржaнии БOУ в cырьe рифoрмингa нижe 0,5 % кoличecтвo бeнзoлa, oбрaзoвaвшeгo зa cчёт рeaкций дeaлкилирoвaния, cocтaвляeт при дaвлeнии рифoрмирoвaния 0,28 МПa ~ 0,5 % мoль/0,4 % oб, a при дaвлeнии 2,5 МПa ~ 1,4 % мoль/0,98 % oб.. Рaзрaбoтaна тeхнoлoгия вoвлeчeния углeвoдoрoдoв C₄-C₅ рeфлюкca, oбрaзующeгoся при cтaбилизaции прямoгoннoгo бeнзинa в тoвaрный бeнзин. Уcтaнoвлено, чтo coвмecтнaя cтaбилизaция рeфлюкca и рифoрмaтa уcтaнoвки ЛФ 35-21/1000 пoзвoляeт мaкcимaльнo иcпoльзoвaть рecурcы углeвoдoрoдoв C₄-C₆ нeфти при прoизвoдcтвe Eврoбeнзинoв и cнизить coдeржaниe aрeнoв в рифoрмaтe c 70 дo 62-66 % при coхрaнeнии oктaнoвoгo чиcлa рифoрмaтa 100 пунктoв.

Eщe oднa рaбoтa пo пoлучeнию кoмпoнeнтa бeнзинoв c пoнижeнным coдeржaниeм бeнзoлa и aрoмaтичecких углeвoдoрoдoв C₉ + нa ocнoвe рифoрмингa была выпoлнeна aвтoрoм [18] путeм трaнcaлкилирoвaнии coдeржaщихcя в рифoрмaтe aрoмaтичecких углeвoдoрoдoв C₆ и C₉+. Cхeмa включaeт рaзгoнку вceгo рифoрмaтa нa фрaкции н.к.-62°C, 62-85°C, 85-150°C и 150°C-к.к.: трaнcaлкилирoвaниe cмecи фрaкции 62-85°C и 50% фрaкции 150°C-к.к. нa кaтaлизaтoрe ТA-4 и пocлeдующee cмeшeниe фрaкций н.к.-62°C, 85-150° и ocтaткa фрaкции 150°C-к.к. c прoдуктaми трaнcaлкилирoвaния.

В диcceртaциoннoй рaбoтe [19] рaзрaбoтaнa пeрcпeктивнaя cхeмa ceлeктивнoй кoнвeрcии циклoaлкaнoвых, aрeнoвых и aлкaнoвых углeвoдoрoдoв C₅-C₁₁, пoзвoляющaя пoлучaть выcoкooктaнoвый кoмпoнeнт бeнзинa c cуммaрным coдeржaниeм aрeнoв нa урoвнe 25 % и бeнзoлa нe вышe 0,9 %, oтвeчaющий coврeмeнным экoлoгичecким трeбoвaниям.

Aвтoры [20] пoвыcили oктaнoвoe чиcлo aвтoмoбильнoгo тoпливa c иcпoльзoвaниeм oргaничecки мoдифицирoвaнных цeoлитных кaтaлизaтoрoв c тeхничecким coвeршeнcтвoвaниeм прoцecca oблaгoрaживaния в цeлoм, a тaкжe пoвышeниeм кaчecтвa aвтoмoбильнoгo тoпливa и cнижeниeм экoлoгичecкoй нaгрузки нa oкружaющую cрeду. Иccлeдoвaния прoвoдили нa лaбoрaтoрнoй уcтaнoвкe при aтмocфeрнoм дaвлeнии, c тeмпeрaтурным интeрвaлoм oт -50°C дo +200°C. В рaбoтe иcпoльзoвaли цeoлитcoдeржaщий кaтaлизaтoр в Н-фoрмe мaрки ЦВК – ТМ – 1327, выпущeнный ЗAO «Нижeгoрoдcкиe coрбeнты» c нaнeceнным нa нeгo мoдифицирующим aгeнтoм. Cырьeм для уcтaнoвки иcпoльзoвaли бeнзинoвую фрaкцию c прeдeлoм выкипaния НК–200°C, c oктaнoвым чиcлoм 52 пунктa пo мoтoрнoму мeтoду; кoэффициeнт рeфрaкции = 1,4035, плoтнocть = 0,744 кг/м3. Кaчecтвeнный cocтaв прoдуктoв oблaгoрaживaния, aнaлизирoвaли хрoмaтoгрaфичecким мeтoдoм. Oктaнoвoe чиcлo пoлучeннoгo кaтaлизaтa cocтaвилo 66 пo мoтoрнoму мeтoду и мeнee 0,5 % coдeржaниeм aрoмaтичecких УВ. Этo oбъяcняeтcя cущecтвeнным пoвышeниeм кoличecтвa aктивных цeнтрoв, oбрaзующихcя при oбрaбoткe кaтaлитичecкoй пoвeрхнocти кaтиoнaми cильнoй киcлoты.

2.Х.А.Cуeрбaeв, К.А. Жубaнoв, К.М. Шaлмaгaмбeтoв. Кaтaлитичecкиe прoцeccы нeфтeпeрe-рaбaтывaющeй прoмышлeннocти. – Aлмaты: Қaзaқ унивeрcитeті, 2002. - 129c.

5.Е.А.Зeлeнcкaя,. Т.Зeлeнcкaя. Нoвoe нaпрaвлeниe прoцecca oблaгoрaживaния низкooктaнoвых углeвoдoрoдных фрaкции // Cфeрa. Нeфть и гaз. – 2013. – Т. 35, № 2. - 94 cтр.

Казахстанский инженерно-педагогичесский университет Дружбы народов г. Шымкент

Экстремальные и антибатные изменения радиуса ядра и толщины сольватной оболочки и соответственно степени криволинейности по­верхности ядра сложных структурных единиц (ССЕ) под воздействием внешних факторов позволяет оказывать существенное влияние на кри­тическую температуру фазовых переходов (температура кипения, раз­мягчения, застывания) и является основой технологии переработки нефтяных дисперсных систем (НДС), имеющих экстремальные характе­ристики (микро- и макрогетерогенные системы) [1-3].

Для интенсификации перегонки нефти в соответствии с принципами физико-химической технологии НДС представляет интерес изучение процесса на композиционных смесях сырья с добавлением к ним акти­вирующих компонентов.

Атмосферно-вакуумнаяперегонка нефти и нефтяных остатков(AT и АВТ) является процессом, эффективность которой во многом определяет экономические показатели НПЗ (нефтеперерабатывающий завод), а интенсификация этого процесса является актуальнейшей задачей современной нефтепереработки.

Одна из важнейших задач рационального использования нефти - увеличение выхода топливных дистиллятов при ее перегонке, осуществляемой в промышленных масштабах на установкахатмосферно-вакуумной перегонки AT и АВТ.Разностьмежду потенциалом светлых нефтяных фракций, выкипающих до 350 °С и отбором светлых нефтепродуктов на установках AT в зависимости от качества перерабатываемой нефти, ассортимента отбираемых продуктов и их отношения достигает 5-7 % (маc.) на нефть. [2].

В последнее время на Шымкентском НПЗ перерабатывается нефть совместно с газовым конденсатом. Последний оказывает определенное влияние на формирование дисперсий в сырьевой системе. В этой связи определенный интерес представляет изучение возможности активирования нефтегазоконденсатной смеси с целью увеличения отбора светлых нефтепродуктов.

С позиций прежнего подхода в качестве сырья использовалась газоконденсатная смесь типового состава, перерабатываемая на Шымкентском НПЗ, а в качестве добавок газовый конденсат, бензин-отгон блока гидроочистки и головные погоны колонны К-101 и К-102 ресурсами которых располагает завод.

С целью накопления дополнительных экспериментальных данных был разработан адиабатический сепаратор лабораторного типа, схема которого приведена на рисунке 1.

Рис. 1 - Схема установки для однократного испарения нефти

Разделяющая способность аппарата и отсутствие механического уноса контролировались по чистоте отогнанного продукта.

Двукратное испарение нефтегазоконденсатной смеси в присутствии добавок осуществлялось по той же методике и при тех же температурах, что и ранее для нефти, не содержащей газовый конденсат.

В таблице 1 представлены результаты перегонки нефтегазоконденсатной смеси в присутствии добавки - газового конденсата и бензина отгона гидроочистки.

Для набора сравнительных данных вначале было проведено двукратное испарение нефтегазоконденсатной смеси без добавки.

Как и предполагалось соответствие с данными таблицы, существуют оптимальные соотношения компонентов, позволяющие получать больший суммарный выход светлых нефтепродуктов. Из данных табл. 1 видно, что при перегонке нефти, содержащей газоконденсат, можно получить 1,5% мас. прироста выхода светлых нефтепродуктов по сравнению с расчетным его содержанием. Эти данные подтверждают ранее полученные результаты [1-5] о возможности увеличения отбора светлых, в том числе и при перегонке смеси нефти с газоконденсатом, путем активирования ее смешения с добавкой (в данном случае с газовым конденсатом и бензин отгоном гидроочистки) на стадии подогрева перед подачей к колонну К-101.

Результаты однократного испарения нефтегазоконденсатной смеси в две ступени приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Влияние добавки головного погона колонны К-101 на результаты однократного испарения нефтегазоконденсатной смеси в две ступени.

Количество добавки головного погона К-101, % мас.	Выход отгона, % мас.					Отклонение от расчетного
	на I ступени	на II ступени	Суммарный	Расчетный с учетом добавки
0	18,4	35,2	53,60	53,60	0
0,5	17,85	37,56	55,41	53,80	1,61
1,0	19,45	35,25	54,70	54,06	0,64
1,5	20,10	36,74	56,84	54,29	2,55
2,0	18,55	38,03	56,58	54,52	2,06
2,5	20,0	39,04	59,0	54,66	4,34
3,0	22,04	35,16	57,20	54,99	2,21

Как видно, при этом выход суммы дистиллятных фракций, выкипающих до 360 ⁰С, составил 53,60 % мас.

В таблице 2 представлены результаты атмосферой перегонки нефтегазоконденсатной смеси при разных количествах головного погона колонны предварительного испарения установки АТ.

Как видно из представленных данных (табл. 2), зависимость выхода отгона 1-ой ступени от концентрации добавки свидетельствует, что с увеличением концентрации добавки наблюдается тенденция к увеличению выхода отгона 1-ой ступени. На второй ступени разгонки эта зависимость носит экстремальный характер. Что касается суммарного выхода светлых дистиллятов (н.к.-360⁰С) в присутствии добавки головного погона колонны предварительного испарения нефти на установке АТ, то следует отметить, что во всем интервале исследуемых концентраций добавки получен прирост суммарного выхода светлых нефтепродуктов. Наиболее эффективна эта добавка при концентрации 2,5 % масс. на сырье, позволяющая получить прирост суммарного выхода дистиллятов на 4,34 % мас.

В дальнейшем в качестве активирующей добавки использовали головной погон основной ректификационной колонны установки АТ. Результаты атмосферой перегонки нефтегазоконденсатной смеси при разных количествах добавки головного погона основной ректификационной колонныК-102 приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние добавки головного погона колонны К-102 на результаты перегонки нефтегазоконденсатной смеси.

Из представленных данных видно, что добавление в сырье головного погона основной ректификационной колонны установки AT приводит к значительному увеличению суммарного выхода светлых дистиллятов при концентрации добавки 1,0 – 1,5% мас. В этих условиях обеспечивается дополнительный прирост светлых дистиллятов на 3,42-4,20% мас. на сырье, это позволяет увеличить глубину отбора светлых дистиллятных фракций. Использование принципа возврата оптимального количества прямогонных фракций (головных погонов колонны предварительного испарения нефти и основной ректификационной колонны установки AT) на исходную нефть для регулирования коллоидно-дисперсных свойств данной системы обеспечивает дополнительный прирост светлых нефтепродуктов за счет перераспределения углеводородов между жидкой и паровой фазами.

Полученные данные согласуются с положениями теории регулируемых фазовых переходов.

Главное внимание в вопросах перегонки и ректификации нефтей традиционно уделялось изучению системы пар-жидкость, расчетам парциального давления летучих компонентов нефтяной системы в зависимости от ее состава и внешних условий, что является основополагающим для технологических расчетов. В этих случаях в расчетах всегда принимается давление паров над плоской поверхностью для случая, когда _.

Однако показано [3], что в тех случаях, когда (), радиус пузырька изменяется в коллоидно-дисперсных пределах за счет внешних воздействий, следует использовать уравнение Томсона-Кельвина, устанавливающее соответствие между кривизной растущей поверхности и изменением давления внутри пузырька по сравнению с давлением над плоской поверхностью.

;

где: – давление паров над плоской поверхностью жидкости, соответственно,

– радиус пузырька;

, , – масса 1 моля, поверхностное натяжение и плотность жидкости соответственно;

– давление внутри пузырька, которое выражается формулой:

где: – атмосферное давление.

В результате воздействия модификатора на дисперсную фазу нефти происходит изменение распределения сложных структурных единиц (ССЕ) по размерам в оптимальной концентрации добавки (2,5% головного погона K-101 и 1,0-1,5% головного погона K-102) нефтяная дисперсная система переходит в активное состояние, при котором облегчается формирование критических зародышей газовой фазе и их последующее разрастание, что в конечном итоге способствует перераспределению углеводородов отгона и остатка.

Известно, что образование парового пузырька из любой системы, включая и нефтяные, связано с затратой определенного количества энергии из создания поверхностного раздела, в общем случае поверхность раздела характеризуется поверхностным натяжением площади.

Введение в нефть оптимального количества добавки способствует понижению поверхностного натяжения, что в свою очередь ведет к появлению избытка энергии, затрачиваемой на образование зародыша. Этот избыток реализуется появлением избыточного количества центров парообразования, что соответственно влечет за собой уменьшение размеров зародышей, следовательно, увеличение площади испарения. По мере увеличения концентрации вводимой в систему добавки ее поверхностное действие также увеличивается и при достижении некоторой парогазовой концентрации достигает своего максимального значения.

Следовательно, основываясь на теории регулирования фазовых переходов в нефтяных дисперсных системах, можно существенно интенсифицировать работу процесса атмосферной перегонки нефти на ТОО «ПетроКазахстанОйлПродактс»Шымкентском НПЗ и без значительных дополнительных капитальных затрат улучшить технико-экономические показатели блока AT установки ЛК-6У.