Газни паст ҳароратли сепарациялаш автоматлаштирилган жараёнининг хавфсиз бошқариш тизимини ишлаб чиқиш

2.2. Паст ҳароратли сепарациялаш жараёнини хавфсиз бошқариш алгоритмлари ва оптималлик мезонлари таҳлили.
Маълумки, технологик жараёнларни бошқариш системаларини ҳосил қилишнинг дастлабки босқичи оптималлик мезонини танлаш, жараённинг математик-иқтисодий моделини қуриш ва бошқариш алгоритмини аниқлашдан иборат.
Технологик жараённи бошқаришнинг ҳар қандай системаси жараённинг технологик координатасида жойлашган, берилган чекловлар доирасида танланган техник-иқтисодий кўрсаткичларни оптималлаштиришни амалга оширади. Бундай кўрсаткични танлаш технологик жараёнларни бошқариш системасини ишлаб чиқиш жараёнида масъулиятли вақт ва мураккаб масала ҳисобланади. Одатда оптималлик мезони сифатида қурилманинг максимум унумдорлиги ёки маҳсулот таннархининг минимумлиги ёки максимум фойда қабул қилинади.
Паст ҳароратли сепарациялаш жараёни учун максимум унумдорлик шартини оптималлик мезони деб қабул қилиш мумкин эмас, чунки ҳар бир қурилманинг юкламаси, кон ишини оптималлаштириш шартидан келиб чиқувчи алгоритм бўйича газ истеъмолининг катталиги билан олдиндан аниқланган.
Қурилманинг маҳсулоти тозаланган газ ва конденсат. Газ ва конденсат учун сарфни алоҳида аниқлашнинг иложи йўқ. Шунинг учун кон саноатида ҳажми қуйидаги кўрсаткичлар билан тавсифланадиган (газ+ конденсат) товар маҳсулотининг таннархи қуйидагича аниқланади:
,
бу ерда: – ҳисобот давридаги (ишлаб чиқилган) товар газлар ва конденсатларнинг ҳажмлари; – қазиб олинган конденсат миқдорини газнинг эквивалент миқдорига ўтказувчи (ёниш иссиқлиги орқали) пропорционаллик коэффициенти.
Коэффициент ни қўллаш товар маҳсулотининг таннархини ҳисоблашда мавҳумликни келтириб чиқаради. Шунинг учун таннархдан ҳам оптималлик мезони сифатида фойдаланиш жуда қийин.
Газконденсат кон саноати қурилмаси учун даромад деб аталувчи кўрсаткич анча аниқроқ ва уни қуйидагича ёзамиз:
(2.1)
бу ерда , – қудуқнинг унумдорлиги ва конденсатнинг чиқиши; газ ва конденсат нархлари; – жараён режимига боғлиқ бўлмаган шартли-ўзгармас харажатлар, (ускуналарнинг эскириши, маошлар, умумий харажатлар ва ҳ.к.); – иш режимига боғлиқ бўлган технологик харажатлар.
Д – кўрсаткичнинг максимум шартини оптималлик мезони сифатида қабул қилиш мақсадга мувофиқ бўлади.
(2.1) ифодада даромаднинг қуйидаги ташкил этувчиларини ажратиб кўрсатиш мумкин:
a) даромаднинг шартли ўзгармас ташкил этувчиси деб аталувчи ва жараённинг технологик режимига бевосита боғлиқ бўлмаган харажатлар:
;
б) даромаднинг технологик ташкил этувчиси деб аталувчи паст ҳароратли сепарациялашнинг технологик жараён параметрларини қийматлари бўйича аниқланувчи харажатлар:
; (2.2)
бўлганида кўрсаткични максималлаштириш масаласи даромаднинг технологик ташкил этувчисини максималлаштиришга келтирилади.
Газни паст ҳароратли сепарациялаш жараёнининг математик-иқтисодий модели – бу даромаднинг технологик ташкил этувчисини жараённинг технологик координатаси ва ундаги чекловлар системасининг функционал боғлиқлиги мажмуидир.
Паст ҳароратли сепарациялаш қурилмаларида технологик харажатлар асосан гидратланишдаги ингибиторнинг йўқотилиши билан аниқланади. Агар ингибитор сифатида метанол қўлланилса газ оқимига киритилган реагентнинг ҳаммаси йўқотилади. Метанолнинг зарурий минимал сарфи қуйидаги тенглама орқали аниқланади:
(2.3)
Метанол нинг йўқотилишини унинг нархи га кўпайтириб технологик харажатларни топамиз:
. (2.4)
Маълумки, муайян қурилмада конденсатнинг солиштирма сарфи кон қатламидаги босим, сепарациялаш босими ва ҳарорат функциясидир [163,166]. Коннинг унумдорлиги автоматик ростланса, сепарациялаш босими доим бир хил ушлаб турилади. Кон қатламидаги босим смена, сутка, декада давомида бир хил туради. Шунинг учун оператив бошқариш жараёнида конденсатнинг солиштирма сарфини фақат сепарациялаш ҳароратининг функцияси деб қабул қилиш мумкин. Кўплаб тадқиқотларга кўра бундай боғлиқликни чизиқли кўринишда ёзиш мумкин: ; бу ерда , – коэффициентлар ҳар бир муайян кон учун берилган босимда тажриба орқали аниқланади. нинг қийматини билган ҳолда, паст ҳароратли сепарациялаш қурилмасида қазиб олинадиган конденсатни қуйидагича аниқлаш мумкин :
. (2.5)
(2.5), (2.4) ва (2.3) ифодаларни (2.2) тенгламага қўйиб, қуйидагига эга бўламиз:
(2.6)
Агар ингибитор сифатида ДЭГ ишлатилса, асосий йўқотишлар эритманинг сеператордан чиқариб ташланиши ва ДЭГ нинг конденсатда эриб кетиши сабабли содир бўлади. Фараз қилайлик, сепарациялаш коэффициенти , эриш коэффициенти эса – . Шунда ДЭГ нинг йўқотилишини қуйидаги формула орқали аниқлаш мумкин:
, (2.7)
бу ерда: – йўқотишлар коэффициенти; – киритилган ДЭГ миқдори. Технологик харажатлар эса, қуйидаги формуладан топилади:
, (2.8)
бу ерда: – ДЭГ нинг нархи.
ДЭГ нинг минимал зарурий миқдори қуйидаги тенглама орқали аниқланади:
. (2.9)
(2.5), (2.7), (2.8) ва (2.9) ифодаларни (2.2) тенгламага қўйиб қуйидагига эга бўламиз:
. (2.10)
Кўриниб турибди-ки, оптималлик мезонлари – (2.6) ва (2.10) кўпгина технологик ўзгарувчиларнинг функциясидир. Оптималлаштириш масаласи шундан иборат-ки, жараёнга ( ) ғалаёнлар таъсир этиб турган шароитларда жараёнларнинг бошқарилувчи координаталарига ( ) чекловларни ҳисобга олиб, охирги қийматларни оптималлик мезонининг максимумини таъминловчи даражада ушлаб туришдан иборат.
Жараённинг бошқарилувчи координаталарига қуйидаги чекловлар қўйилади:

1. 
   Сепарациялаш ҳарорати, юқоридан газнинг қуритиш талаб этилган даражаси (талаб этилган шудринг нуқтаси ), пастдан эса ингибиторнинг музлаш ҳарорати билан:
   

. (2.11)

2. 
   Ингибиторни кириш нуқтасидаги ҳарорати фақат пастдан гидратланишнинг мувозанат ҳарорати билан чекланади:
   

. (2.12)
Ингибиторни кириш нуқтасидаги босим фақат юқоридан, иссиқлик алмашиниш қурилмасининг мустаҳкамлик тавсифида рухсат этилган максимал босим билан чекланади:
. (2.13)
(2.6) ва (2.10) тенгламалар, (2.11), (2.12) ва (2.13) шартлар билан тўлдирилган ҳолда, ингибитор сифатида метанол ва диэтиленгликол қўлланилганда, паст ҳароратли сепарациялаш қурилмаларининг математик – иқтисодий моделини акс эттиради.
(2.6) ва (2.10) ни таҳлил қилишдан кўринади-ки, жараённинг бошқа ўзгарувчиларига боғлиқ бўлмаган ҳолда гидратланиш ингибиторини киритиш нуқтасидаги ҳарорат нинг камайиши ва босим нинг ортиши билан даромадни технологик ташкил этувчисининг ўсишига эришилади. Бу шунинг учун ҳам содир бўлади-ки, нинг камайиши ва нинг ортиши билан иккинчи сепаратордан ажралиб чиқаётган сув миқдори кўпаяди. Натижада иссиқлик алмашиниш қурилмаси иккинчи босқичига қайта ишлашга камроқ ингибитор талаб қилинадиган қуруқроқ газ боради. Шундай қилиб, даромадни технологик ташкил этувчисининг максималига эришиш ва (2.12), (2.13) чекловлар қониқтирилиши учун ингибитор киритиладиган нуқтада ҳарорат ва босимнинг чегаравий қийматларини ; ушлаб туриш керак. Паст ҳароратли сепарациялаш қурилмасининг янада хавфсизроқ ишлашини таъминлаш учун ҳарорат нинг қийматини гидратланишнинг мувозанат ҳароратидан 1–2 ^оС юқорироқ, босим ни эса, рухсат этилган максимал қийматдан 1–2 кгс/см² пастроқ тутиб туриш керак. (2.6) ва (2.10) функцияларни тадқиқ этишдан кўринади-ки, (2.11) нинг чеклов доираларида даромадни технологик ташкил этувчиси паст ҳароратли сепараторда ҳарорат бўйича экстремум (максимум) га эришиши мумкин.
Ҳарорат ₁ ва йўқотиш коэффициенти k_й ларнинг ошишидан кўринадики, функциянинг экстремуми сепарациялаш ҳароратининг янада каттароқ қийматлари томон силжийди. Турли конлар учун ₂ нинг экстремал қиймати турлича ва – 40 °С дан +10 °С гача бўлган кенг оралиқларда тебраниб туриши тадқиқотларда аниқланган.
Жараён ҳарорат режимининг бошқариш алгоритми, кўп жиҳатдан, (2.9) чекловга нисбатан экстремал нуқтанинг ҳолати билан аниқланади ва қуйидагича таърифланган бўлиши мумкин:
1. агар экстремал қиймат қуриган газнинг талаб этилган шудринг нуқтаси ҳарорати дан катта бўлса, унда сепаратордаги ҳарорат бўлиши зарур;
2. агар экстремал қиймат ингибиторнинг музлаш ҳарорати дан кичик бўлса, унда сепаратордаги ҳарорат бўлиши зарур;
3. агар экстремал қиймат (2.11) чекловлар оралиғида ётса, унда сепаратордаги ҳароратни экстремал қийматга тенг ушлаб туриш зарур.
Оптимал қийматлар , ва га нисбатан чиқарилган хулосалар газ оқимига (2.9) ва (2.3) алгоритмлар бўйича ингибиторнинг зарур бўлган минимал миқдори қўшилгандагина адолатли бўлади.
ПҲС жараёнининг технологик параметрлари оптимал қийматларини аниқлаш алгоритмларини бошқа технологик схемалар учун ҳам қўллаш мумкин. Таркиби фақат газдан иборат (конденсати йўқ) газ конларида даромадни технологик ташкил этувчиларини максималлаштириш шарти технологик харажатларни минималлаштириш шартидан келиб чиқади, жараённинг ҳарорат режимини бошқариш алгоритми эса қуритилган газнинг берилган шудринг нуқтасини таъминловчи сепарациялаш ҳарорати бўлишини барқарорлашдан иборат.