Нефть ва газни қайта ишлаш жараёнлари ва ускуналари Ўзбекистон Республикаси Олий ва ўрта махсус таълим вазирлиги олий ўқув юртлари бакалавриатининг «Нефть ва нефть-газни қайта ишлаш технологияси»

Циклонлар. Оддий чўктириш ускуналарида газ аралашмаларидаги майда чангларни ажратиш анча қийин. Чўктириш ускуналарининг ўлчами катта бўлганлиги учун улар кўп жойни эгаллайди. Бундан ташқари, газларни тозалаш даражаси анча кичик. Шунинг учунг чангли газ аралашмаларини тозалаш учун саноатда циклонлар кенг ишлатилади. Циклон цилиндрик ва конуссимон қисмлардан иборат бўлади. Ускунада тозаланган газ чиқадиган ва чанг тушадиган патрубкалар бор. Чангли газ циклонга тангенциал йўналишда 20÷25 м/с тезликда киради. Сўнгра пастга спиралсимон айланма ҳаракат билан йўналади. Натижада марказдан қочма куч ҳосил бўлади. Бу куч таъсирида газ оқимидаги қаттиқ заррачалар ўқдан циклоннинг ички девори томон ҳаракат қилади, сўнгра деворга урилиб ўз кинетик энергиясини йўқотади ва оғирлик кучи таъсирида пастга тушади. Циклоннинг пастки конуссимон қисмида газ оқими инерция бўйича айланма спиралсимон ҳаракатини давом эттиради ва юқорига йўналган оқим пайдо бўлади. Тозаланган газ марказий қувур орқали ускунадан чиқиб кетади. Циклондаги чангли газларнинг тозаланиш даражаси қаттиқ заррачаларнинг катталиги, газ оқимининг тезлиги ва ускунанинг геометрик ўлчамларига боғлиқ бўлади.
Циклонлар конструктив тузилишига кўра икки турга бўлинади: цилиндрли ва конусли (2.5-расм). Цилиндрли циклонларда қобиқнинг цилиндрли қисми анча узун қилиб, конусли циклонларда эса конуссимон

II II I III III a б I

2.5-расм. НИИОгаз конструкцияли циклонлар схемаси:
а - цилиндирли; б – конусли. Оқимлар: I-чангли газ, II-тозаланган газ, III-чанг.

қисми анча учун қилиб тайёрланган бўлади. Цилиндрли циклонлар юқори иш унумдорликка, конусли циклонлар эса юқори тозалаш даражасига эга. Бироқ конусли ускуналарда босимнинг йўқолиши кўпроқ бўлади. Конусли циклонларда юқоридан пастга қараб кўндаланг кесим юзасининг камайиб бориши сабабли ускуна девори яқинда чанг заррачаларининг ажралиши тезлашади. Цилиндрли циклоннинг диаметри 2 м дан, конусли циклоннинг диаметри эса 3 м дан ортмаслиги керак. Циклонларнинг диаметри 2-3 м дан ортиб кетса, ускунанинг тозалаш даражаси камаяди.

Умуман олганда, циклонлар таркибида 400 г/м³ гача қаттиқ фазани ушлаган чангли газларни тозалаш учун ишлатилади. НИИОгаз томонидан ишлаб чиқарилаётган циклонларнинг диаметри 100÷1000 мм га, чангли газларнинг тозаланиш даражаси 30÷85 % га тенг. Чангли газ аралашмаларидаги қаттиқ заррачаларнинг диаметри катталашгани сари газларнинг тозаланиш даражаси 90÷95 % гача ортиши мумкин.
Циклонларда газ аралашмаларининг тозаланиш даражаси ажратиш коэффициентига боғлиқ:
Ка = , (2.20)
бу ерда W – газ оқимининг тезлиги, м/с; r – циклоннинг радиуси; g – эркин тушиш тезланиши (g=9,81 м/с²).
Бу тенгликдан кўриниб турибдики, тозаланиш даражасини ошириш учун газ оқими айланма ҳаракатининг радиуси, яъни циклоннинг радиусини камайтириш ёки газ оқимининг ҳаракат тезлигини ошириш керак. Газларнинг тезлиги ортиши натижасида циклонда кучли турбулент оқим ҳосил бўлиб, гидравлик қаршилик катталашади, чангли газлардаги қаттиқ заррачаларнинг нормал чўкиши бузилади ва газларни тозалаш қийинлашади. Циклонларнинг радиуси кичиклаштирилса, уларнинг унумдорлиги камаяди. Шунинг учун кўп миқдордаги чангли газларни (140 м³/с гача) тозалаш ва ажратиш тезлигини ошириш учун параллел ишлайдиган циклонлар гуруҳи ёки батареяли циклонлар ишлатилади.
2.6-расмда кўрсатилган батареяли циклон (БЦУ) юпқа деворли қобиқдан иборат бўлиб, чангли ва тозаланган газлар учун камералар 1,2 ва чанг йиғувчи бункерлар 3 дан ташкил топган. Циклон элементлари тегишли тўсиқларга шундай қилиб жойлаштирилганки, бунда элементларнинг тангенциал патрубкалари чангли газ камераси билан, марказий чиқариш қувурлари тозаланган газ камералари билан, чанг чиқарувчи тешиклари эса чанг йиғадиган бункер билан боғланган.


2.6-расм. Батареяли циклон:
1-чангли газ камераси; 2-тозаланган газ камераси;
3-чанг йиғадиган бункер.

Циклон элементларида газ оқимига айланма ҳаракат берувчи тангенциал ёки ўқ бўйича уюрма ҳосил қилувчилар ишлатилади. Тангенциал уюрма ҳосил қилувчилар қаторига қисқа ва торайувчи патрубкалар ва спиралсимон найчалар киради. Ўқ бўйича уюрма ҳосил қилувчилар ишлатилган пайтда циклон элементларининг қопқоғи бўлмайди ва чангли газ қобиқ ва тозаланган газ чиқадиган қувур оралиғига берилади, ушбу оралиқда «винт» (2.7-расм, а) ёки «розетка» кўринишидаги (2.7-расм, б) уюрма ҳосил қилувчилар ўрнатилган бўлади. «Винт» кўринишидаги уюрма ҳосил қилувчида чанглар кам даражада тиқилиб қолади ва унинг гидравлик қаршилиги нисбатан кам.

2.7-расм. Батареяли циклонларнинг элементлари:
а - “винт” русумидаги йўналтирувчи парракли уюрма ҳосил қилувчилар; б - “розетка” русумидаги йўналтиручи парракли уюрма ҳосил қилувчилар.

Циклонларнинг саноатда кўп ишлатилишидан қатъий назар, уларда юз берадиган турли жинсли системаларни ажратиш жараёни тўла тадқиқот қилинмаган, чунки ускунадаги гидродинамик ҳолат анча мураккаб. Шу сабабдан циклонларни танлаш асосан эмприк йўл билан олинган натижаларга асосланади. Гидравлика нуқтаи назаридан, циклон қандайдир маҳаллий қаршилик, деб олиниши мумкин. Бундай ҳолатда циклоннинг гидравлик қаршилиги газ оқимининг тезлик напорига тенг бўлади:

, (2.21)
бу ерда ξ – циклоннинг қаршилик коэффициенти; – циклондан ўтаётган газнинг зичлиги, кг/м³; W_M – циклон цилиндрсимон қисмининг тўла кўндаланг кесимга нисбатан олинган газнинг мавҳум тезлиги, м/с ( =2,5÷4 м/с).
Циклоннинг гидравлик қаршилиги ускунанинг турига боғлиқ бўлади. Масалан, НИИОгаз конструкцияли циклонлар учун: ЦН-24 ξ=60; ЦН-15 ξ=160; ЦН-11 ξ=250.
Газнинг мавҳум тезлиги қуйидаги тенглама орқали аниқланиши мумкин:
W_M = , (2.22)
ξ ва ΔΡ/ρ нинг қийматлари турли конструкцияли циклонлар учун махсус адабиётларда берилган бўлади. Циклон цилиндр қисмининг диаметри сарф тенгламаси ёрдамида топилади:

D = , (2.23)

бу ерда V – циклондан ўтаётган газнинг ҳажмий сарфи, м³/с.
Циклоннинг қолган ҳамма ўлчамлари D га нисбатан стандартлаштирилган.