1-ma’ruza. Sintetik suyuqlik yoqilg‘isini ishlab chiqarish texnologiyasi

7.2-rasm. NYGni mash’ala orqali yoqilishi

Tarmoqning asosiy muommalari

1. 
   Neft va gazni qazib olishning yuqori energiya sig‘imdorligi.
   
2. 
   Yо‘ldosh gazdan foydalanishning samarasining pastligi.
   
3. 
   Atrof muhitni ifloslantirish kо‘rsatgichini yuqori ekanligi.
   
4. 
   Har yili NYGdan samarsiz foydalanilganligi uchun jarimaning oshib borishi.
   
5. 
   NYGni utilizatsiya qilish uchun kо‘p muddatli investitsiya programmasi zarur.
   
6. 
   Yо‘ldosh gazni utilizatsiya qilish uchun samarali energiya iste’molining yechimi bо‘lishi kerak.
   

NYGni utilizatsiya qilish programmasi

NYGni mavjud bо‘lgan baholarda GQIZgacha tashish uchun infratuzilmani yaratishda uni qayta ishlash uchun uzoq masofaga tashish foydasiz hisoblanadi. Chunki gaz mash’ala orqali yoqilganda iqtisodiy jihatdan amaliy yо‘qotilish bо‘ladi. Energetik strategiya institutlarining hisobi bо‘yicha 1 mlrd.m³ yо‘ldosh gaz yoqilganda tovar massasiga ekvivalent baholanganda 300 mln.dollar yо‘qotiladi. Rossiyada Kiot bayonnomasi ratifikatsiya qilingandan keyin parnik gazlarini, NYGni mash’alalar orqali yoqilishi natijasida atmosferaga tashlanmalarning talablarini chegaralanishiga qaramasdan qо‘shimcha 3 mlrd.dan 5 mlrd.dollargacha zarar keltirmoqda. Bu kо‘rsatgichni respublikamizdagi NYG ni 1,5 mlrd. m³ yoqilishini hisobga oladigan bо‘lsak 450 mln. dollar atrofida bо‘ladi. Shuning uchun kо‘pgina neftgaz majmuasi tarmog‘idagi korxonalarda yо‘ldosh gazni utilizatsiya qilishni egallash dalzarb muommolardan biri bо‘lib qolmoqda.

Yо‘ldosh gaz – hech qachon ikkilamchi darajada bо‘lmagan.

NYGni muhim yoqilg‘i va kimyoviy xomashyo ekanligi tо‘g‘risidaga ma’lumotlarni yuqori keltirgan edik. Kо‘pgina neftgazni qazib olish bilan shug‘ullanadigan davlatlarda NYGni qayta ishlash asosida oladigan mahsulotlarga katta ulush qо‘shmoqda. Tabiiy gazni an’anaviy qazib olishga taqqoslaganimizda NYGni qazib olish va utilizatsiya qilish kichik kapital sig‘imdorlikka ega.

Rossiya davlatidagi forumda 2015 yil “NYGni yoqish hajmi bо‘yicha dunyo antireytingiga qarshi chiqqan”, chunki Rossiyada umumiy qazib olish kо‘rsatgichini oshishiga qaramasdan NYGni utilizatsiya qilish kо‘rsatgichi 87% ga yetgan. NYGni yillik yoqish kо‘rsatgichi 2015 yilda 10,5 mlrd. m³ ni tashkil qilgan bо‘lib, bu kо‘rsatgich 2012 yilga nisbatan 40% kamdir. NYGni utilizatsiya qilish uchun investitsiya mablag‘i 2011 yildan 2015 yilgacha 320 mlrd.rublga oshgan. RFsining energiya vazirligining ma’lumotlariga muvofiq о‘rtacha utilizatsiya qilish kо‘rsatgichi 86,5% ni tashkil qiladi.

Nigeriya 2014 yilda unumdorliksiz yoqish kо‘rsatgichi bо‘yicha birinchi о‘rinni, undan keyin esa navbatma-navbat Rossiya, Iran, Iroq, Angola egallagan. Rossiyadagi aniq ma’lumotlar bо‘yicha NYG 55 mlrd. m³ bо‘lib, shunda 20 mlrd.m³ energetika va kimyo sanoatida foydalanilgan. Gazni qazib olishga kapital sig‘imning oshishi, shundan keyin qazib olishni qiyin regionlarga siljishi NYGga bо‘lgan talabni oshirmoqda – bu dunyo bо‘yicha an’anaga aylanmoqda. NYGni qazib olishni va undan foydalanishni rivojlanishi dunyo hamjamiyatining munosobatlaridan hamda Rossiya amaliyotidan kо‘rinib turibdiki, tabiiy gazni qazib olishga nisbatan kichik ekologik zararni keltirib chiqaradi. Lekin ikkinchi tomondan qо‘llaniladigan texnologiyalarga ham bog‘liqdir. Rossiyada keyingi 4 yil davomida NYGni yoqish 3,5 mlrd. m³ ga kamaygan; 2016 yilda utilizatsiya qilish kо‘rsatgichi 95% ga yetkazilgan. Xuddi shunga о‘xshash kо‘rsatgichlar Azarboyjonda, О‘zbekistonda, Belorussiyada, Qozog‘istonda va  Turkmanistonda amalga oshirilgan.

 Sо‘nggi yillarda Jahon banki ishlab chiqarilmaydigan NYGni yoqishni kamaytirish degan tashabbus bilan chiqqan va birinchi bо‘lib bu tashabbusga 9 ta davlat Rossiya, Azorboyjon, Qozog‘iston, Norvegiya, Kamerun, Gabon, О‘zbekiston, Kongo, Angola va FransiY. 9 ta yirik neftgaz kompaniyalari (Total, Statoil, Eni, SNH – Kameron, Petroamazonas - EP (Esuador), Shell, Kongo SNPS, Quwait Oil Kompany va BG Group) hamda YEBRR, ABR, Afrika rivojlanish banki va  Islom rivojlanish banki kirgan [53].
7.4. NYGni kimyoviy qayta ishlash asosida qimmat suyuqlik xomashyosini olish texnologiyasi

Qimmat kimyoviy mahsulotlarni olishning potensial manbalaridan biri bu NYG hisoblanadi, hozirgi vaqtda gazturbinali yoki gazporshenli qurilmalar orqali yoqib issiqlik va elektr energiyasi ishlab chiqarishda samarasiz foydalanilmoqda. Dunyo bо‘yicha NYGni tо‘rtdan bir qismi neft konlaridagi mash’ala orqali yoqib yuboriladi. Sо‘nggi yigirma yilda NYGni utilizatsiya qilish dunyo neftkompaniyalarining eng oxirgi dolzarb masalalaridan biri hisoblanadi. Dunyo neftgaz qazib olish bilan shug‘ullanadigan davlatlar orasida Rossiya davlati NYGni yoqish bо‘yicha birinchi о‘rinni egallamoqda. Natijada faqatgina qayta tiklab bо‘lmaydigan energetika resursgina yо‘qolmasdan, qimmat kimyoviy xomashyo ham yо‘qotilmoqda va atrof muhitga katta zarar yetkazilmoqda. NYG mash’ala orqali yoqilganda atmosferaga katta miqdordagi ifloslantiruvchi moddalar chiqarilmoqda qaysiki, uning tarkibida uglevodorodlar, uglerod monooksidi, qurum, oltingugurt ikki oksidi va azot oksidi ham mavjud. Umuman olganda neftqazib oluvchi sanoat korxonalarining atmosferaga chiqaradigan chiqindilari hamma zaharli emissiyalarning 12% ni tashkil qiladi.

Bugungi kunda NYGni utilizatsiya qilish sxemasi bundan 70 yil ilgari ishlangan va uning tarkibiga uchta asosiy yо‘nalish kiradi: dastlabki tayyorlangandan keyin kompressor stansiyalariga uzatish va gaz uzatmalari bо‘ylab energetiklarga, mahsulotlarni qayta ishlash uchun yetkazib beriladi va shaxsiy ehtiyojlar uchun sarflanadi. Undan keyin esa qatlam bosimini ushlab turish va neft qazib olishni jadallashtirish uchun NYGni qatlamga haydaladi hamda yо‘ldosh gazdan foydalaniladi va shu obyektni о‘zi kichik energiya bilan ta’minlanadi. Baribir atmosferaga zaxarli chiqindilar chiqariladi yoki neftberaoluvchanlikni oshirish uchun qatlamga haydaladi, qanchalik gaz kо‘p haydalsa, shunchalik neft teskarisiga chiqib keladi.

NYGdan propan-butan aralashmasini ajralib chiqishi va siqish orqali uni suyuqlikka aylantirish NYGni tarkibidagi hamma komponentlarni tо‘liq muommosini hal qilmaydi, shunday qilib uning tarkibidagi og‘ir uglevodorodlarni S₅+ ni qayta ishlash hamda suyultirilgan propan-butan ishlab chiqarish masalasi turadi. Bundan tashqari qimmat kompressor stansiyalarini qurish faqatgina katta konlarda о‘zini oqlaydi. Hozirgi vaqtdagi NYGni sotish bahosi bir yilga 1 - 1,5 mln. t. neft beradigan konlarda gazni qayta ishlaydigan zavod konning territoriyasidan 60 – 80 km uzoqlikdagi masofada joylashganda о‘zini oqlaydi. Ishlatilayotgan konlarni joylashishini kuzatadigan bо‘lsak konlar GQIZdidan 100 km.lab uzoqlikda joylashgan. Neftning tarkibida NYGning miqdori katta miqdorda bо‘lmaganda uni katalitik oksidlantirish usulida ishlash samarali hisoblanadi. Bu usul qо‘llanilganda tо‘liq yonmagan mahsulotlarni atrof muhit biosferaga chiqarish amalda kamayadi, faol katalitik tizimlar tо‘liq yongan organik mahsulotlarga aylanadi ya’ni, uglerod ikki oksidi va suvga. Bir vaqtning о‘zida NYGni utilizatsiya qilishning bu usuli uglevodorod gazidan qо‘shimcha miqdordagi qimmat kimyoviy mahsulotlarni olishga imkon bermaydi.

NYGdan foydalanishning eng istiqbolli yо‘nalishi bir vaqtning о‘zida aromatik uglevodorodlarni konsentratini (yuqori oktanli qо‘shmalarni), benzol va quruq gazni olish hisoblanadi. Bu texnologiya bir nechta afzalliklarga egadir: u unchalik katta emas va tezda xarajati qoplanadi (ikki – uch yilda), shu joyning о‘zida foydalanishi mumkin bо‘lgan mahsulotlarni olish imkoniyatini beradi (yuqori oktanli benzin va yuqori oktanli qо‘shma), yoki uzoq masofaga tashish mumkin bо‘lgan qimmat baho mahsulotlarni olish mumkin. Eng oxirgisi neftkimyosi uchun qimmat xomashyo hisoblanadi – benzol, toluol, ksilol, etilbenzol va bashqa aromatik uglevodorodlar, qaysiki uni iste’mol qilish yildan-yilga ichki va tashqi bozorda о‘sib bormoqda.

Masalan: Rossiya fanlar akademiyasida Kimyo neft institutida polifunksional katalizatorlarni va ulardan kimyoviy qayta hosil qilish natijasida uglevodorod gazidan qimmat suyuqlik mahsulotlarni ishlash jarayonlari olish yaratilgan. Jarayonning mohiyati shundaki, barqaror qatlamni seolit tarkibli katalizatori 600—650^oS da 0,2—0,5 MPa ostida gazsimon uglevodorodlarga aylanadi va xomashyoni hajmiy uzatish tezligi 150—200 soat/litr. Asosiy texnologiyasi kо‘p xossali funksionallikka ega bо‘lgan yangi bimetalli seolit tarkibli katalizatordan foydalanish hisoblanadi ya’ni, yо‘ldosh gaz murakkab tarkibli komponentga ega bо‘ladi. Uni suyuq mahsulotlarga aylantirish uchun katalizatorlarning tarkibida metanni yoyilishiga mas’ul bо‘lgan, uni yaqin gomologlarga degidritatsiyalaydigan va oraliq mahsulotlarni aromatlaydigan faol markaz bо‘lishi zarur.

Katalizator toza ekologik tizim kо‘rinishida bо‘lib, uning tarkibida zaxarlikomponentlar, kam uchraydigan va sifatli metallar bо‘lmasligi kerak. Bunday katalizatorda jarayonni olib borishda reaksiya zonasida vodorod qatnashmaydi. Regeneratsiya oralig‘ida katalizatorni yugurishi (tezkor harakatlanishi) 100 soatdan kichik emas, siklning regeneratsiya davri 50 soatdan kо‘p. Butun reaksiya siklida maqsadli mahsulotning chiqishi katalizatorning ishini massasi bо‘yicha 35% ni tashkil qiladi, dastlabki gazsimon xomashyoga aylanishi – 50%dan katta emas. Suyuq barqaror mahsulotni olish aromatik uglevodorodlarning kо‘rinishida bо‘ladi, benzol-toluol-ksilol fraksiyasidan iborat (BTK-fraksiyasi, 75—80%), bir yadroli aromatik uglevodorod S₉+ (1—3%), naftalin (10—15%) va alkilnaftalin (3—5%).

Maqsadli mahsulotdan tovar avtomobil benzinlarini ishlab chiqarish uchun past oktanli benzinli fraksiyalarga yuqori oktanli qо‘shmalarni qо‘shishda foydalaniladi hamda rektifikatsiya yо‘li orqali alohida aromatik uglevodorodlar - benzol, toluol, ksilollarni, naftalinni va boshqalarni olish mumkin.

Agarda qayta ishlash tо‘g‘ridan – tо‘g‘ri uglevodorod xomashyosini qazib olish jarayonida amalga oshirilganda, olingan suyuqlik fraksiyasini magistral kondensat – yoki neftuzatmasiga haydaladi va neftni qayta ishlash zavodiga tashiladi. Qо‘shimcha mahsulot – suv tarkibli quruq gaz yuqori kaloriyaga ega bо‘ladi (~8600 kkal/n.m³), qurilma pechlarini yoki mahalliy ehtiyoj uchun yoqilg‘i gazi sifatida foydalaniladi.

Yо‘ldosh gazlarni utilizatsiya qilish bо‘yicha laboratoriyalarda ilmiy tadqiqot ishlari amalga oshirilgan. Olib borilgan ilmiy tadqiqot asosida yо‘ldosh gazni komponentlarining eng samarali katalizatorlari о‘rnatilgan, shundan metan, aromatik uglevodorodlarning konsentrati va ularni olib borishdagi optimal sharoitining (harorat, xomashyo sarfi, bosimi) shartlari aniqlangan. Olingan eksperimental ma’lumotlar asosida pilot qurilmasini loyihalashtirishda dastlabki ma’lumotlarni ishlashning imkoniyati mavjud.

Ilmiy tadqiqot natijalarini sanoatda ishlab chiqarishga jalb qilish uchun sanoat ishlab chiqarishga yaqin rejimlarda tajriba - sanoat qurilmasidan foydalanib, pilot drajasida ularni sinash mumkin.

Yо‘ldosh gazni texnologik kimyoviy qayta suyuqlikka shakllantirish bir bir bosqichli hisoblanadi, ya’ni boshqa ma’lum bо‘lgan kо‘p bosqichli «GTL”(Gas-to-Liquid) va MTO (Methanol-to-Olefin) texnologiyalarga nisbatan uning narxini amalda pasaytiradi, birinchi bosqichda metandan sintez-gaz olinadi va u kam energetik xarajatlar bilan tavsiflanadi.

Gazsimon uglevodorodlarni qayta ishlashni katalitik texnologiyasini о‘xshashi Rossiyada ham va xorijda ham mavjud emas. Uning yordamida nisbatan maqsadli mahsulotlarni yuqori chiqish kо‘rsatgichiga erishiladi, harakatlanmaydigan (siljtimaydigan) katalizatorlarning qatlamidan foydalanilganda olish texnologik sxemasini soddalashtiradi, metall- va material sig‘imini kamaytirishga olib keladi va eng sо‘nggi natijada mahsulotning tannarxi kamayadi.

Asosiy texnik-iqtisodiy kо‘rsatgichlar taqqoslanganda benzin fraksiyasini tо‘g‘ri haydashni katalitik riformingiga nisbatan NYGni aromatlashtirish jarayoni katta yutuqqa ega ekanligini kо‘rish mumkin hamda bugungi kunda sanoatda aromatik uglevodorodlarni olishning asosiy jarayoni hisoblanadi:

-katalitik zaxarlarni (oltingugurt- va azot tarkibli birikmalarni) kirib keluvchi xomashyoda oldindan chuqur tozalashni talab qilmaydi;

-jarayon kichik bosimda olib boriladi;

-vodorod mavjud bо‘lganda jarayonni olib borishni zaruriyati yо‘q;

-katalizatorning tarkibida qimmatbaho metall yо‘q, natijada maqsadli mahsulotlarni tannarxini 5 – 20% ga pasaytiradi.

Yо‘ldosh gazni utilizatsiya qilishning yana bir eng qiziqarli usuli blokli-modulli qurilmalarda tо‘g‘ridan-tо‘g‘ri konning о‘zida uni plazmali kimyoviy konversiya qilib suyuqlikka aylantirish hisoblanadi. Uglevodorodlarni plazmali kimyoviy konversiya usulda qayta ishlashni an’anaviy termokatalitik usul oldida bir qator yutuqlari mavjud – katalizatorlarni va yuqori haroratni qо‘llashni talab qilmaydi.

Masalan: Rossiya FA Kimyo neft institutida propan – butan aralashmasidan suyuq uglevodorodlarni olishning о‘lkan laboratoriyasi yaratilgan bо‘lib, unda baryerli elektr zaryadlash usulidan foydalaniladi.

Propan-butan aralashmasini suyuq uglevodorodlarga aylantirishning ikkita konversiya usuli ishlangan:

1. 
   oksidlash konversiyasi – suyuq kislorod tarkibli birikmalarni olish (spirtlar, ketonlar va aldegidlar);
   
2. 
   oksidlanmaydigan konversiya – izomer tuzilmali uglevodorodlarni olish (motor yoqilg‘isini yuqori oktanli komponentlarni olish).
   

PBAsini oksidlanmaydigan konversiyasi kislorod mavjud bо‘lmagan BR reaktorida PBAsiga aylantirish jarayoni shaklida bо‘ladi. Jarayonni olib borilishining eng sodda mexanizmi elektron zarbali uglevodorod malekulalarining dissotsiyali reaksiyasi kо‘rinishida bо‘ladi, keyingi navbatda paydo bо‘lgan radikallar rekombinatsiyalanib barqaror mahsulotlarga – suyuq ugdevodorodlarga aylanishi hisoblanadi. PBAsini oksidlanmaydigan konversiya jarayoni reaksiyani olib borilishi zanjirsiz kо‘rinishda tavsiflanadi va uni olib borish xavfsizligi ta’minlanadi hamda portlash xavfsizligi holatini paydo bо‘lish ehtimolligi yо‘qoladi. Bu usulda reaksiyani olib borilish mexanizmida parallel bosqichlarni mavjud emasligi va alkillangan radikallarni olishda energiya xarajatlarinining kattaligi eng sо‘nggi mahsulotni narxi oshirib yuboradi. Shu bilan birgalikda PBAsini oksidlanmaydigan konversiya jarayonida olishda tо‘g‘ridan-tо‘g‘ri kon sharoitda suyuq uglevodorodlarni qо‘shimcha ajratmasdan sintetik suyuq yoqilg‘i kabi olish mumkin.

PBAsiga aylanishida n – geksan bug‘larini qatnashtirib amalga oshiriladi, uning katta bо‘lmagan qо‘shimchasi reaktorning razryadli zonasidan PBAsini konversiya mahsulotlarini samarali yо‘qotish uchun zarur hisoblanadi. Reaksiya olib borish jarayoni natijasida uglevodorodlarning S₆-S₁₂ aralashmasi shakllanadi, qaysiki uglevodorodlarning ulushi 70% ni tashkil qiladi. Aralashmada olinadigan oktanlar soni ~80 punktni tashkil qiladi, shuning uchun undan kon sharoitida motor yoqilg‘isi sifatida foydalaniladi yoki magistral gazuzatmalariga haydaladi.

Reaktor blokli (RB) reaktorida oksidlash konversiyasi ketma-ket elementar bosqichlardan iborat bо‘ladi hamda unga molekulyar kislorod dissotsiyasi qо‘shiladi va reaksiyani davom etishi barqaror mahsulotlarni reaksiyasini paydo bо‘lishi radikal-zanjirli mexanizmlar bо‘yicha olib boriladi – gidrooksidli va karbonatli birikmalar paydo bо‘ladi.

Bunda jarayonni olib borilishning maqsadli oshirish reaksiya mahsulotlarini razryadni harakatlanish zonasidan samarali chiqishini ta’minlaydi. Jarayonda uglevodorodlarni chuqur oksidlanishini oldini olish uchun n –geksanning bug‘lari qatnashtirib olib boriladi. PBAsini asosiy oksidlantirish mahsulotlari spirtlar (52%), aldegidlar (31%) va ketonlar (17%) hisoblanadi. Suyuq mahsulotlarni reaksiyasining tarkibida kislotalar va ikkilamchi shakllantirishda olingan birikmalarida mahsulotlar mavjud bо‘lmaydi. Spirtlar (propanol, butanol) va ketonlar (atseton, etilmetilketon) yuqori bahodagi iste’mol mahsulotlari hisoblanadi. Oksidlash va oksidlanmagan konversiya orqali olingan PBA mahsulotlari neftkimyo sanoati uchun eng qimmat homashyo hisoblanadi. Ularni neftni tashish oqimidagi transportlar yordamida yoki alohida tashish mumkin. Bundan tashqari spirtlardan motor yoqilg‘isini olishda oktanni oshiruvchi qо‘shma sifatida foydalaniladi.

Bundan tashqari pilot qurilmasida propan – butan aralashmasini elektr-fizik texnologiya asosida olishning ishlash jarayonlari yaratilgan. Qurilma kislorod mavjud bо‘lgan va mavjud bо‘lmagan holda yо‘ldosh gazni shakllantirishga mо‘ljallangan. Bunda birlamchi xomashyoni oqimli va retsirkulyatsiya rijimida uzatish kо‘rib chiqilgan hamda bir nechta reaktor seksiyalarini parallel va ketma-ket qо‘shishning imkoniyati mavjud.

Propan-butan aralashmasini utilizatsiya qilishning eng istiqbolli qayta ishlash tо‘g‘ridan-tо‘g‘ri kon sharoitida olib borish hisoblanadi. Ammo konlarning bir-biridan uzoq masofada joylashganligi, infratuzilma tarmog‘ining mavjud emasligi, noqulay iqlimiy sharoitlar inshootni, yirik qurilmalarni ishlatish va xizmat kо‘rsatishni qiyinlashtiradi. Shuning uchun namunaviy quvvati kichik bо‘lgan (100 kVt gacha) modullardaan tashkil topgan blokli-modulli qurilmalardan foydalanish tavsiya etiladi. Respublikamizda bunday kichik va uzoq masofada joylashgan konlar kо‘pgina. Bunday sharoitda qurilma kerakli ish kо‘rsatgichi bir nechta namunaviy modullar yordamida ta’minlanadi.