5A311001 – “Texnologik jarayonlar va ishlab chiqarishni avtomatlashtirish”

I-BOB. NEFTNI QAYTA ISHLASH KORXONLARAIDA SAQLASH JARAYONLARI.

1. 
   Neftni qayta ishlash jarayonlari
   

Neft va gazni qayta ishlash texnologiyasining asosiy jarayonlari koʼp tarmoqli boʼlib murakkab sharoitlarda (yuqori haroratda, bosimda) amalga oshadi. Neft va gazni qayta ishlash texnologiyasi fani XIX asr oxirlari va XX asr boshlarida oʼrganila boshlangan. Oxirgi 20-30 yil ichida dunyo miqyosida neft va gazni qayta ishlaydigan zamonaviy texnologiyalarga ega korxonalar yaratildi. Bu esa organik moddalar sintezi sanoatini tezda rivojlanishiga ham katta hissa qoʼshdi. Karbyurator, dizel, gazturbina, turboreaktiv va turbovint dvigatellarni keng qoʼllanilishi tufayli hozirgi kunda neft va gazni qayta ishlash sanoati jadal surʼatlarda oʼsmoqda.
Neft va gazni qazib olish va uni qayta ishlash dunyo iqtisodiyotini oʼstirish va siyosatdagi muammolarni zudlik bilan hal etishning asosiy omili boʼlib qoldi. Neft moysimon suyuqlik boʼlib oquvchanligi past xom ashyo hisoblanadi. Uni tarkibi asosan uglerod(82-87%) va vodorod(11-15%), oltingugurt(0,1-7%), azot(2,2% gacha) va kisloroddan(1,5% gacha) iborat. Neft kullarida V, Ni ,Ca, Na, K, Cu, Cl, J, P, Si ,As va boshqa elementlar birikmalari ham uchraydi. Neftning yonish issiqligi effekti yuqori boʼlishi uning tarkibida vodorod miqdorining koʼpligidandir.
Neft xom ashyosi tarkibiga asosan parafin, olefin, naften va aromatik uglevodorodlari kiradi. Аzot, oltingugurt va kislorodlar birikma holda uchraydi. Neft uglevodorodlarining tarkibi miqdor jihatidan doimo turlicha boʼladi. Shu bois turli fizik-kimyoviy usullar bilan neft va gaz xom ashyolari qayta ishlanadi. Tabiiy va yoʼlovchi gazlar yoqilgʼi ishlab chiqarish hamda neft-kimyo sintezi sanoati uchun asosiy xom ashyo boʼlib hisoblanadi.
Yuqorida aytilganidek, neft turli molekulyar ogʼirlik va qaynash temperaturalariga ega boʼlgan parafin, naften hamda aromatik uglevodorodlarni murakkab aralashmasidan tashkil topgan. Neftda shuningdek oltingugurt, azot va kislorodli organik birikmalar ham mavjud. Shu sababli neftdan koʼp miqdorda turli maqsadlarda foydalaniladigan mahsulotlar ishlab chiqarish uchun uni uglevodorod fraktsiyalari va guruhlariga ajratiladi. Bunda neftni birlamchi va ikkilamchi qayta ishlash usullari qoʼllaniladi.
Neftni birlamchi qayta ishlashda uglevodorod fraktsiyalari olinadi va bu fraktsiyalar destruktiv usullar bilan ikkilamchi holda qayta ishlanadi. Destruktiv usullar bilan neft fraktsiyalarini qayta ishlash ularni kimyoviy tarkibini termik va katalitik tarzda oʼzgartirishga asoslangan. Bu usullar bilan katta miqdordagi sifatli neft mahsulotlarini olish mumkin.
Masalan, katalitik krekinglash jarayonida qoʼshimcha ravishda yuqori oktanli benzin, katalitik riforming bilan benzinlarni oktan sonini oshirish va aromatik uglevodorodlar (benzol, toluol, ksilol, etilbenzol) olish mumkin. Neft mahsulotlarini gidrotozalash bilan tarkibida juda kam miqdorda oltingugurt birikmalari bor boʼlgan reaktiv va dizel yoqilgʼilari ishlab chiqariladi. Piroliz yordamida etilen, propilen, butilen va monotsiklik aromatik uglevodorodlar, yuqori tozalikka ega boʼlgan qurum va koks olinadi. Neftlarni birlamchi qayta ishlash bir va koʼp marotabalik xaydash jarayonini oʼtkazish asosida tashkil etiladi.
Haydash yoʼli bilan esa komponentlar turli uchuvchanlikka ega boʼlgan holda ham aralashmalarni ajratish mumkin. Haydash yoʼli bilan suyuqliklarni ajratish bir xil temperaturada aralashma komponentlarining turlicha uchuvchanlikka ega boʼlishiga asoslangan. Shu sababli aralashma tarkibidagi hamma komponentlar o’zlarining uchuvchanlik xususiyatiga proportsional ravishda bugʼ holatiga oʼtadi.
Misol tariqasida ikki, yani yengil va qiyin uchuvchan komponentli binar aralashmani ajratishni koʼramiz. Haydash natijasida hosil boʼlgan bugʼ nisbatan koʼp miqdorda yengil uchuvchan (yoki past temperaturada qaynaydi) komponentdan tashkil topgandir. Haydash natijasida suyuq faza tarkibida yengil uchuvchan komponent kamayib, bugʼ fazasida uning miqdori koʼpayib boradi. Bugʼlanmay qolgan suyuqlik tarkibi asosan qiyin uchuvchan yoki yuqori temperaturada qaynaydigan komponentdan tashkil topgan.
Haydash jarayonida ajralib chiqqan bugʼ kondensatsiya jarayoniga uchraydi, hosil boʼlgan kondensat distillyat yoki rektifikat deb ataladi. Bugʼlanmay qolgan va qiyin uchuvchan komponentdan tashkil topgan suyuqlik kub qoldiq deb yuritiladi. Bugʼ fazasining yengil uchuvchan komponent bilan boyish darajasi asosan haydash usuliga bogʼliq. Suyuqliklarni haydashning ikkita printsipial usuli bor: 1) oddiy haydash (distillyatsiya); 2) murakkab haydash (rektifikatsiya). Suyuq aralashmalarni rektifikatsiya yordamida ajratish kolonnali qurilmalarda olib boriladi, bunda bugʼ va suyuqlik fazalari oʼrtasida uzluksiz va koʼp marotabalik kontakt yuz beradi.
Fazalar oʼrtasida modda almashinish jarayoni boradi. Suyuq fazadan yengil uchuvchan komponent bugʼ tarkibiga oʼtadi, bugʼ fazasidagi uchuvchan komponent esa suyuqlikka oʼtadi. Rektifikatsion kolonnaning yuqori qismidan chiqayotgan bugʼ asosan yengil uchuvchan komponentdan iborat boʼlib, u kondensatsiyaga uchragandan soʼng ikki qismga ajraladi. Kondensatning birinchi qismi distillyat yoki rektifikat (yuqoridagi mahsulot) deb ataladi. Kondensatning ikkinchi qismi esa qurilmaga qaytariladi va u flegma deb yuritiladi.
Qurilmaga qaytarilgan suyuqlik (flegma) pastdan koʼtarilayotgan bugʼ bilan uchrashadi. Kolonnaning pastki qismidan, asosan qiyin uchuvchan komponentdan tashkil topgan kub qoldiq uzluksiz ravishda chiqarib turiladi. Аralashma komponentlarining qaynash temperaturalari bir-biriga yaqin boʼlsa, bunday aralashmalarni ajratish ancha qiyin hisoblanadi.
Bunday hollarda haydashning maxsus usullari: ekstraktiv rektifikatsiya, azeotrop rektifikatsiya, molekulyar distillash va past temperaturali rektifikatsiya jarayonlaridan foydalaniladi. Odatda suyuq aralashmalarni birlamchi ajratish hamda murakkab aralashmalarni keraksiz qoʼshimchalardan tozalash uchun odiy haydash usulidan, yaʼni fraktsiyali haydash, deflegmatsiya bilan haydash hamda suv bugʼi bilan haydash usulidan foydalaniladi. Suyuqliklarni fraktsiyali haydash davriy yoki uzluksiz usullarda olib boriladi.
Haydash kubidagi suyuqlik asta-sekin bugʼlatiladi. Hosil boʼlgan bugʼlar kondensatorga yuboriladi. Аgar haydash jarayoni davriy ravishda olib borilsa, u holda vaqt oʼtishi bilan qoldiq suyuqlikdagi yengil uchuvchan komponentning miqdori va natijada distillyatning tarkibidagi yengil uchuvchan komponentning miqdori ham kamaya boradi. Shu sababli har xil tarkibli distillyatning fraktsiyalari ajratib olinadi.
Dastlabki aralashmaning maʼlum miqdori haydash kubiga solinadi. Haydash kubining ichiga zmeevik joylashtirilgan boʼlib, u orqali suv bugʼi oʼtadi. Suyuqlikqaynash temperaturasigacha isitiladi. Hosil boʼlgan bugʼlar kondensator sovutgichga yuboriladi. Distillyat ajratib olingandan so’ng fraktsiyalari tegishli idishlarga tushadi. Haydash tamom boʼlgandan soʼng, qoldiq suyuqlik haydash kubidan tushirib olinadi. (1.1-rasm).

1.1-rasm. Fraktsiyali xaydash qurilmasining sxemasi:
1-xaydash kubi; 2-kondensator-sovitgich; 3-distillyat yig’iladigan idishlar;
Rektifikatsiya jarayoni davriy va uzluksiz ravishda, bosimning turli qiymatlarida (atmosfera bosimi ostida, vakuumda, atmosfera bosimidan yuqori bosimda) olib boriladi. Yuqori temperaturalarda qaynaydigan moddalarning aralashmalarini ajratishda vakuum ishlatish maqsadga muvofiqdir. Normal temperaturalarda gaz holatida boʼlgan arlashmalar ajratilganda atmosfera bosimidan yuqori boʼlgan bosim ostida ishlaydigan qurilmalardan foydaliniladi. Neft xom ashyosini uzluksiz ravishda rektifikatsiyalashga asoslangan qurilmaning printsipial sxemasi 1.2–rasmda koʼrsatilgan. Qurilmaning asosiy qismi rektifikatsion kolonnadir. Kolonna silindrsimon shaklda boʼlib, uning ichiga tarelkalar yoki nasadkalar joylashtirilgan boʼladi.
Dastlabki aralashma isitgichda qaynash temperaturasigacha isitiladi, soʼngra kolonnaning taʼminlovchi tarelkasiga yuboriladi. Taʼminlovchi tarelka qurilmani ikki qismga (yuqorigi va pastki kolonnaga) boʼladi. Yuqorigi kolonnada bugʼning tarkibi yengil uchuvchan komponent bilan boyib boradi, natijada tarkibi toza yengil uchuvchan komponentga yaqin boʼlgan bugʼlar deflegmatorga beriladi. Pastki kolonnadagi suyuqlik tarkibidan maksimal miqdorda yengil uchuvchan komponentni ajratib olish kerak, bunda qaynatgichga kirayotgan suyuqlikning tarkibi asosan toza holdagi qiyin uchuvchan komponentga yaqin boʼlishi kerak.
Kimyoviy texnologiyada uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiyalash qurilmalari keng qoʼllaniladi. Аgar neft xom ashyosini rektifikatsiyalashni oddiy misolda qaraydigan boʼlsak. Kalonna(1) yordamchi jixozlari qaynatgich(2), deflegmator(3), flegma ajratgich(4), isitgich(5), sovutgich(6,7) suyuqliklarni yigʼgich(8,9) va nasos(10)ni tashkil etadi.
Kichik ishlab chiqarishlarda davriy ishlaydigan rektifikatsion qurilmalar qoʼllaniladi. Dastlabki aralashma haydash kubiga beriladi. Kub ichiga isituvchi zmeevik joylashtirilgan boʼlib, aralashma qaynash temperaturasigacha isitiladi. Hosil boʼlgan bugʼlar rektifikatsion kolonna oxirgi tarelkasining pastki qismiga oʼtadi. Bugʼ kolonna buylab koʼtarilgan sari yengil uchuvchan komponent bilan toʼyinib boradi. Deflegmatordan kolonnaga qaytgan bir qism distillyat flegma deb yuritiladi.

Suv

Suv

Kondensat

Boshlang’ich maxsulot

Suv bug’i

Suv bug’i

Kondensat

1.2-rasm. Uzluksiz ishlaydigan rektifikatsiyalash qurilmasining sxemasi.
1-kalonna; 2-qaynatgich; 3-deflegmator; 4-flegma ajratgich; 5-boshlang’ich xom ashyoni isituvchi; 6-sovitgich; 7-qoldiq maxsulotni sovituvchi; 8-qoldig’ni yig’gich; distillyat yig’gich; 10-nasos.
Flegma (suyuq faza) kolonnaning eng yuqori tarelkasiga beriladi va pastga qarab harakat qiladi. Suyuq faza pastga harakat qilishida o’z tarkibidagi yengil uchuvchan komponentni bugʼ fazasiga beradi. Bugʼ va suyuq fazalarning bir necha bor oʼzaro kontakti natijasida bugʼ fazasi yuqoriga harakat qilgani sari yengil uchuvchan komponent bilan toʼyinib borsa, suyuqlik esa pastga tomon harakat kilgani sari tarkibida qiyin uchuvchan komponentning miqdori oshib boradi.
Kolonnaning yuqorigi qismidan bugʼlar deflegmatorga oʼtadi va u yerda toʼla yoki qisman kondensatsiyaga uchraydi. Bugʼlar toʼla kondensatsiyalanganda hosil boʼlgan suyuqlik ajratgich yordamida ikki qism (distillyat va flegma)ga ajraladi. Oxirgi mahsulot (distillyat) sovitgichda sovitilgandan soʼng, yigʼish idishiga yuboriladi. Kubda qolgan qoldiq suyuqlik kerakli tarkibga erishgandagina jarayon to’xtatiladi, qoldiq tushiriladi va sikl qaytadan boshlanadi.
Qoldiqni tegishli tarkibga ega boʼlishini uning qaynash temperaturasiga qarab aniqlanadi. Neftni qayta ishlash texnologiyasida neft tarkibidan benzinni ajratib olish uchun avallo neftni fizik barqarorlashtirish jarayoni amalga oshiriladi. Barqarorlashtirishda neft tarkibida mavjud boʼlgan yengil uglevodorod gazlari ajratib olinadi

Suv

1.3-rasm. Davriy ishlaydigan rektifikatsiyalash qurilmasining sxemasi;
1-kub; 2-rektifikatsion kalonna; 3-deflegmator; 4-flegma ajratgich; 5-sovitgich; 6-distillyat yig’gich.

2.