Энергия тежамкор технологияни нефтни бирламчи қайта ишлаш жараёнига жорий этиш

УДК 665.5
ЭНЕРГИЯ ТЕЖАМКОР ТЕХНОЛОГИЯНИ НЕФТНИ БИРЛАМЧИ ҚАЙТА ИШЛАШ ЖАРАЁНИГА ЖОРИЙ ЭТИШ
Ф. Ш. Хакимов, Н. Ш. Мухторов, Ш. Ш. Хамдамова,
О. С. Максумова, [Н. К. Имамов]
Тошкент кимё-технология институти
Калит сўзлар: энергия тежамкор технология, тутун газлари иссиқлиги, тутун газлари иссиқлигидан унумли фойдаланиш жихози, рекуператор, аэрозоллар, зарарли газлар.

Ҳозирда республикамизда маънан эскирган технологияларни реконструкциялаш ва модернизациялаш ишлари жадал тарзда олиб борилмоқда. Шу жумладан, Фарғона нефтни қайта ишлаш заводининг нефтни бирламчи қайта ишлаш қурилмалари печлари оғма равоқли, шахтали иккита ёниш камерасига эга қувурли печлар ҳисобланиб, уларни шундай технологик жихозлар қаторига қўшиш мумкин. Нефтни бирламчи қайта ишлаш қурилмалари нефтни қайта ишлаш жараëнида энг юқори қувватга эга қурилмалар ҳисобланади. Шунга мос равишда энергия сарфлари ҳам бошқа қурилмаларга нисбатан кўпроқдир.

Ушбу мақолада шу қурилмаларда долзарб вазифа бўлмиш энергия сарфини камайтириш учун технологияга киритилиши мумкин бўлган илмий ишланмалар кўрсатиб берилган. Бу ишларни амалга ошириш учун дастлабки олиб борилган тадқиқот ишлари асосида ушбу қурилмаларнинг энергия сарфлари аниқланган.

Расм 1. Тутун газлари иссиқлигидан унумли фойдаланиш принципиал технологик схемаси
Олиб борилаётган изланишларнинг мақсади республикамизда ишлаб чиқарилаётган анъанавий нефть маҳсулотлари сарфини камайтириш билан бирга, нефт-кимёвий ишлаб чиқаришни ҳам йўлга қўйиш, яъни ишлаб чиқариш жараёнини диверсификациялаб, иқтисодиётимизга фойда келтирувчи импорт ўрнини босувчи, жаҳон стандартларига жавоб берадиган маҳсулотлар ассортиметини оширишдир. Шу билан биргаликда чиқиндисиз технологияларни жорий қилиш ва экологияни ҳам зарар кўрмаслини таъминлаш.
Шу мақсадда муаллифлар томонидан тутун газлари иссиқлигини утилизация қилиш принципиал технологик схемасини ишлаб чиқилди. Бу билан бехуда энергия йўқотилишларини олдини олиш мумкинлиги бўйича ишланма таклиф қилинмоқда. Қуйида ушбу ишларни амалга ошириш учун принципиал технологик схема (1-расм) ва унинг баёни келтирилган .
Тутун газлари 370 ^оС ҳароратда 2-мўри орқали атмосферага чиқарилмасдан 4-тутун газлари иссиқлигидан унумли фойдаланиш жихозига киради. Бунинг учун 3-шибер (оқим сарфини бошқарувчи мослама) ёпилиб, 3¹-шибер очилади. У ерда ўз иссиқлигини юмшоқ буғга бериб, 140-160 ^оС гача совийди. Қурилмада аппаратлар емирилишини олдини олиш мақсадида шу линияга аммиакли сув бериш йулга қўйилади. Бу аппаратга умумзавод юмшоқ буғ линиясидан 110-130 ^оС ҳароратли сув буғи берилади ва бу буғни 300 ^оС гача қиздириб, ўткир буғга айлантириш учун 7-сув буғи генераторига берилади. Линияга системани қатлам-қасмоқдан тозаловчи агент Na₃PO₄ ва сувда эриган кислород концентрациясини камайтириш ва pH кўрсатгичини бошқариш учун гидразин гидрат бериб турилади. Ҳосил бўлган сув буғи босими 3³-клапан орқали бошқарилади. Бу буғдан тутун газларини тутиб қолиш бўлимида адсорбентлар регенерациясида ва нефт-кимёвий ишлаб чиқариш жараёнида қиздирувчи агент сифатида фойдаланилади. Бошқача қилиб айтганда, қурилманинг иссиқлик энергиясига бўлган эхтиёжи ушбу ишлаб чиқилаётган ўткир буғ иссиқлиги ҳисобидан қопланади. Шундан сўнг, тутун газларини сўргич 5 ёрдамида тутун газлари 6-рессиверга боради. Бу ердаги босимни 3²-клапан ёрдамида ўзгармас ушлаб турилади ва бу печдаги сийракланишни назорат қилиш имконини беради. Рессивер чўктириш камераси вазифасини ҳам бажариб, айрим аэрозолларнинг чўкиш жараёни ҳам юз беради, шу боис ушбу аэрозолларни даврий чиқариб туриш йўлга қўйилади. У ердан чиққач тутун газлари 9-рекуператорда ўз иссиқлигини ҳавога бериб 105-115 ^оС гача совийди. Рекуператорда маълум миқдорда қиздирилган ҳаво печнинг инжекцияли ёқиш форсункасига берилади. Иссиқ ҳавонинг ёниш жараёнига узатилиши ёқилғининг чала ёниш жараёнини камайтиради ва технологик печларнинг ФИКини оширади.
Баён этилган технологияни жорий этиш учун керакли жихоз ва оқимлар спецификацияси қуйида келтирилган:
1 – оғма равоқли, шахтали иккита ёниш камерасига эга қувурли печ; 2 – мўри; 3, 3¹– шиберлар; 3² ,3³ – клапанлар, 4 – тутун газлари иссиқлигидан унумли фойдаланиш жихози; 5 – тутун газлари сўргичи; 6 – рессивер ёки чўктириш камераси; 7–буғ генератори; 8 – поршенли насос; 9 – рекуператор.
I – тутун газлари; II – ўткир буғ; III – юмшоқ буғ + буғ конденсат; IV – атмосфера ҳавоси; V – иссиқ ҳаво; VI – Na₃PO₄; VII – гидразин – гидрат; VIII – қаттиқ ва мойсимон чўкиндилар; IX –қасмоқ, Х – тутун газларини ажратиш бўлимига; XII – аммиакли сув.
Олдинги мақоламиз [1] даги ёқилғи сарфи бўйича Фарғона Нефтни Қайта Ишлаш Заводи ЭЛОУ-АВТ-2/3 қурилмаси 1-қувурли печидан чиқаётган тутун газлари сарфи аниқланди:
П – 1 печида ёқилаётган ёқилғи миқдори: 0.53 т/соат cуюқ ёқилғи, 2 т/соат технологик газ.
Сўнг печда ёниш жараёнида борадиган айрим индикатив реакциялар бўйича ҳаво ва ёниш маҳсулотлари сарфи аниқланди.
N₂ + O₂  N_xО_y реакцияси ушбу печнинг ичида бормайди, бу реакция кетиши учун 1600 ^оC дан юқори ҳарорат керак бўлади [2-4], ажралиб чиқаётган N_xO_y нефть таркибидаги азотли гетероорганик бирикмаларнинг ёниши натижасида ҳосил бўлади. Ёқилғи таркибидаги айрим гетероорганик бирикмаларнинг ёниш жараёни қуйидагича:
C₈H₁₇-S-C₇H₁₅ + 24O₂  15CO₂ + 16H₂O + SO₂
2C₅H₅N + 14.5O₂  10CO₂ + 5H₂O + 2NO₂
С₆Н₅ОН + 7O₂  6CO₂ + 3H₂O
Чала ёниш жараёни: C₂H₆ + 3O₂  CO₂ + CO + 3H₂O
Ёнмай қолиш жараёни: C₂H₆ + O₂  C₂H₆ + O₂
Юқоридаги реакциялар жуда оз миқдорда кетгани учун қуйидаги асосий индикатив реакциялар орқали тутун газлари сарфи аниқланди:
х₁’ х₂’ х₃’ _(м³₎
530 х₁ х₂ х_{3 (кг)}
С₁₅H₃₂+23O₂=15CO₂+16H₂O
212 736 660 288 (г)
515 336 358 (л)
Х₁ = 1840 кг/соат; Х₁’ = 1283 м³/соат
Х₂ = 1650 кг/соат; X₂’ = 840 м³/соат
Х₃ = 720 кг/соат; Х₃^’ = 895 м³/соат
Ҳаво сарфи: 1283/0.21 = 6110 м³/соат

х₁’ х₂’ х₃’ _(м³₎

2000 х₁ х₂ х_{3 (кг)}
C₂H₆ + 3.5O₂ = 2CO₂ + 3H₂O
30 112 88 54 (г)
78.4 44.8 67.2 (л)
Х₁ = 7467 кг/соат; Х₁’ = 5227 м³/соат
Х₂ = 5867 кг/соат; X₂’ = 2987 м³/соат
Х₃ = 3600 кг/соат; Х₃^’ = 4480 м³/соат
Ҳаво сарфи: 5227/0.21 = 24890 м³/соат
Ортиқча ҳаво коэффициентини ҳисобга олиб ҳаво сарфи ҳисобланди:
(24890+6110)*1.9 = 58900 м³/соат ёки 76254 кг/соат
Ҳавонинг абсолют намлигини аниқланди (ҳавонинг нисбий намлигини 50% деб олинди): 23.3789*50/100*100*2.16679/(273.15+20) = 8.64016 г/м³
У ҳолда ҳаво билан кираётган сув буғи сарфи:
8.64016*58900 = 508905г = 509 кг/соат ёки 633м³/соат
Реакцияда иштирок этмаган ҳаво сарфи:
58900 – 31000 = 27900 м³/соат ёки 36121 кг/соат
Реакциядан кейинги азот сарфи:
31000*0.78 = 24180 м³/соат ёки 30225 кг/соат
Печ форсункалари инжекторига берилаётган сув буғи сарфи:
(530+2000)*0.45 = 1139 кг/соат
1139*22.4/18=1417 м³/соат
Тутун газлари сарфи аниқланди:
840+895+2987+4480+27900+24180+1417 = 62699 м³/соат
1650+720+5867+3600+36121+30225+1139 = 79322 кг/соат
Клапейрон тенгламасидан 370 ^оС ҳароратдаги тутун газлари ҳажмий сарфи аниқланди: PV/T = P₀V₀/T₀ дан
V= P₀V₀T / (T₀P)=101.325*62699*(273+370) / (273*101.325) = 147676 м³/соат ёки 79322 кг/соат
Ушбу ҳароратдаги тутун газларининг солиштирма иссиқлик сиғимини аниқланди [5]: 1.18 кЖ/(кг*К)
Юқорида келтирилган ҳисоб-китоблар асосида НҚИ печларида ёниш жараёнини автоматлаштириш бўйича ахборот тизими яратилган бўлиб, олдинги нашрларда апробация қилинган [6].
Юқоридаги ҳисоб-китоб бўйича атроф муҳитга чиқиб зарар кўрсатаётган газлари сарфи қарийб 147676 м³/соат (79322 кг/соат) ни, ҳарорати эса 370 ^оС, иссиқлик сиғими 1.18 кЖ/(кг*К) эканлиги аниқланди. Хулоса қилиб айтганда, тутун газларини утилизациясини амалга оширишда улар билан бирга олиб чиқиб кетилаётган иссиқликдан мақсадли фойдаланиш орқали қурилмада технологик эхтиёжлар учун ўткир сув буғи олиш мумкинлиги аниқлаб берилди. Шунингдек печда ёниш жараёнига берилаётган ҳавони ҳам иситиб бериш ва бу билан печда ёқилғи ёниш жараёнини такомиллаштирилди, ФИКи янада кўтариш мумкинлиги кўрсатиб берилди. НҚИ печларида ёниш жараёнини автоматлаштириш бўйича ахборот тизими яратилди. Бу ишнинг амалга оширилиши ва нефтни қайта ишлаш корхоналаридаги экологик, энергетик муаммоларни ҳал қилинишида, ҳамда нефт-кимёвий ишлаб чиқаришни ривожлантиришда ўз хиссасини қўшади.
Фойдаланилган адабиётлар:

1. 
   Ф. Хакимов, Ш. Хамдамова, Х. Рахмонов. Уменьшение выбросов в атмосферу нефтеперерабатывающих заводов через оптимизацию работы и повышении КПД печей нефтеперерабатывающих предприятий //Химия и экология, 2015. Материалы Международной научно-практической конференции, Уфа Издательство УГНТУ 2015. –С.105-108.
   
2. 
   Milton R. Beychok (March 1973). "NO_X emission from fuel combustion controlled". Oil & Gas Journal: 53–56
   
3. 
   Y.B. Zel'dovich (1946). "The Oxidation of Nitrogen in Combustion Explosions". Acta Physicochimica U.S.S.R. 21: 577–628
   
4. 
   G.A. Lavoie; J.B. Heywood; J.C. Keck (1970). "Experimental and Theoretical Study of Nitric Oxide Formation in Internal Combustion Engines". Combust. Sci. Tech. 1 (4): 313-326.  doi:10.1080/00102206908952211
   
5. 
   C. Coskun, Z. Oktay, N. Ilten, A new approach for simplifying the calculation of flue gas specific heat and specific energy value depending on fuel composition, Energy 34 (2009) 1898–1902.
   
6. 
   Хакимов Ф., Имамов Н. К. Фарғона нефтни қайта ишлаш заводида ЭЛОУ-АВТ-2 технологик қурилмасидаги нефтни бирламчи ҳайдаш технологик печида ёниш жараёнининг материал балансини ҳисоблашни автоматлаштириш масаласига. Умидли кимёгарлар – 2017: 620-621.