«Sanoatni axborotlashtirish» fakultеti «Informatika va axborot tеxnologiyalari» kafеdrasi

TABIIY GAZDAN QUMNI TOZALASH

Tabiiy gaz qatlam tarkibidagi muhim yonuvchi toza energiya turidir.Tabiiy gazni ekspluatatsiya qilish jarayonida gaz qudug'idan to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarilgan xom gaz ko'pincha oz miqdorda qum zarralarini o'z ichiga oladi.
A gar bu qum zarralari olib tashlanmasa, bu gaz uzatish tizimining ishlash muddatiga jiddiy ta'sir qiladi, shuning uchun desanderni dezantlash uchun ishlatish kerak.Desander bir muddat ishlagandan so'ng, to'plangan qum zarralari qum filtri teshigini to'sib qo'yadi, shuning uchun to'plangan qum zarralarini tozalash kerak.Biroq, mavjud desanderning qumni tozalash jarayoni ko'p vaqt talab qiladigan va mashaqqatli bo'lib, bu ishchilarga katta yuk olib keladi.Ushbu muammoni hal qilish uchun foydali model patenti ariza raqami bilan tez ochiladigan tabiiy gaz quvuri desanderini ochib beradi.Buning xususiyatlaritabiiy gaz dezanderquyidagilardir: halqa konstruktsiyasi ko'r plitani demontaj qilish va yig'ish qulayligini yaxshilash orqali ko'r plitani tozalash vaqtini tejash va ishchilarning mehnat zichligini kamaytirish uchun ko'r plitadagi asl murvat ulanish strukturasini almashtirish uchun ishlatiladi.Biroq, takomillashtirilgan texnik ta'sir etarlicha ahamiyatli emas, shuning uchun foydali model ham mavjud texnologiyani yana bir takomillashtirish uchun qumni tozalash tezligini yaxshilash g'oyasiga amal qiladi.

II-BOB. Tabiiy gazni tozalashda ishlatiladigan qattiq adsorbentlarning selektivligini o‘rganish

2.1 Adsorbsiya haqida asosiy tushunchalar, adsorbentlarni aktivligini tiklash va regeneratsiyalash

Har qanday geterogen jarayonlar, masalan qattiq jismning parchalanishi yoki qattiq kimviy birikmaga aylanishi, qattiq jismning erishi, gazlar va suyuqliklarning bug‘lanishi, sublimatlanish va shunga o‘xshashlar, shu bilan birga geterogen katalizning hamda elektroximiyaviy jarayonlarning eng muxim xodisalari sirt-yuza chegaralarida, ya’ni qattiq jism-gaz, qattiq jism-suyuqlik, qattiq jism-qattiq jism, suyuqlik-gaz, suyuqlik-suyuqlik chegaralarida sodir bo‘ladi.

Ma’lumki, har qanday jism uning agregat holatidan qat’iy nazar boshqa bir faza bilan doimiy ravishda ta’sirlanib turadi. Ana shu ta’sirlashuvlar jismlarning tegib turgan fazalarida sodir bo‘ladi. Jismning boshqa faza bilan tegib turgan joyidagi molekulalari va uning ichki molekulalarining holatlari bir -biridan farq qiladi. Bu farqiyat moddalar sirtida yuz beradigan asosiy hodisalarning yuzaga kelishiga olib keladi. Masalan har qanday suyuqlik sirt taranglik kuchiga ega. Suyuqliklarda sirt taranglik kuchining kelib chiqishiga sabab shuki, suyuqlikning sirt qavatidagi molekulalari uning ichki qavatidagi va sirt tomonlaridagi molekulalar tortib turishi natijasida suyuqlikning sirt qavati uning ichki qavatlariga qaraganda ortiqcha erkin energiyaga ega bo‘ladi. Sirt qavatidagi ortiqcha erkin energiya miqdorini quyidagicha formula bilan ifodalash mumkin:

А=G x S
Bu yerda: G – suyuqlikning sirt tarangligi, ya’ni 1m 2 kattalashtirish uchun sarf qilinadigan ish miqdoriga teng erkin energiya;
S –suyuqlik sirti.
Yuqoridagi formuladan ko‘rinib turibdiki, fazalar chegarasidagi sirt qanchalik katta bo‘lsa, shu fazalar chegarasida erkin energiya zapasi shunchalik katta bo‘ladi. Demak barcha dispers sistemalarda, ayniqsa kolloid eritmalarda dispers faza zarrachalari sirtida erkin energiya zapasi katta bo‘lishi kerak. Haqiqatdan ham kolloid sistemani tashkil etuvchi moddalarning maydalanganlik darajasi zarrachalarning solishtirma sirt kattaligi bilan o‘lchanadi. Solishtirma sirt deganda zarrachalarning umumiy sirt kattaligining modda hajmiga bo‘lgan nisbati tushuniladi:

Agar zarrachaning qirrasi 1 m bo‘lgan kub deb tasavvur qilinsa uning solishtirma sirti:

Мисол учун, модда майдаланганда қирраси 1х10³ см бўлган кубчалар ҳосил бўлса, у ҳолда солиштирма сирт қуйидаги қийматга эга бўлади:

Sharcha shaklidagi zarrachalarning solishtirma sirti:



Bu yerda: r-sharsimon zarracha radiusi.
Moddalar qanchalik yaxshi maydalansa zarrachalar soni shunchalik ko‘p bo‘ladi. Shuning uchun solishtirma va umumiy sirtlar ham shuncha katta bo‘ladi. Shuningdek, sistemaning sirt energiyasi ham yuqori bo‘ladi. Sirt energiya o‘z tabiati jihatidan potensial energiya bo‘lgani uchun termodinamikaning ikkinchi qonuniga muvofiq har qanday jism o‘zining sirt energiyasini mumkin qadar kattalashtirishga intiladi; jism sirtida erkin energiyani kamaytiradigan jarayonlar sodir bo‘ladi. Faraz qilamizki, qattiq jismning yuzasidagi gaz bilan bo‘ladigan jarayonni ko‘rib chiqaylik. Qattiq jism ichidagi zarrachalar ( atomlar, ionlar yoki molekulalar) uning panjarasini hosil qilib, kristall tuzilish bilan to‘g‘ri navbatlashgan holatda bo‘ladi va ularning o‘zaro tasirlashuvlari teng qiymatlidir. Qattiq jism sirtidagi zarrachalarning holati birmuncha boshqacharoq, ularning o‘zaro tasirlashuvlari ham teng qiymatli emas. shuning uchun, qattiq jism yuzasi qo‘shni bo‘lgan gaz fazadan molekulalarni o‘ziga qarata tortadi. Natijada bu moddaning konsentratsiyasi qattiq jism sirtida gaz hajmidagiga nisbatan ortadi.
Sirt energiyasining kamayishiga olib boruvchi jarayonlardan biri suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa moddalarning yig‘ilish hodisasidar. Suyuqlik yoki qattiq jism sirtida boshqa moddalarning molekulalari, atomlari yoki ionlarining yig‘ilishi adsorbsiya deyiladi.
O‘z sirtiga yoki g‘ovaklariga boshqa modda zarrachalarini yutgan modda adsorbent deb, adsorbent g‘ovaklaridan tashqari turgan yutiluvchi modda adsorbtiv deb ataladi. Adsorbtavning adsorbati deb yuritiladi.
Yutilgan modda zarrachalari hamma vaqt modda sirtida qolavermaydi, ba’zan yutuvchi jismning ichki tomoniga ham diffuziyalanishi mumkin. Umuman, qattiq jismga tashqi sirtiga yutilsa, bu hodisa adsorbsiya ( yoki o‘zaro ximiyaviy tasir ruy bermasa, fizikaviy adsorbsiya) deb, uning ichki qismiga yutilganda esa adsorbsiya deb ataladi. Agar modda geterogen sistemada ( masalan, gaz bilan adsorbent orasida) bo‘ladigan ximiyaviy reaksiya tufayli yutilsa, bu hodisa xemosorbsiya ( yoki aktivlangan adsorbsiya) deyiladi. Xemosorbsiya reaksiya tezligiga va adsorbtivning reaksiya mahsulotlari qavati orqali diffuziyalanishiga bog‘liq bo‘lgani uchun xemosorbsiya tezligi katta chegarada bo‘lishi mumkin. Xemosorbsiya vaqtida, faza vujudga keladi va bu qattiq jismning barcha hajmiga tarqaladi. Adsorbsiya samarasi musbat va manfiy bo‘lishi mumkin. Agar adsorbent sirtida yutilayotgan modda konsentratsiyasi ortsa u musbat. Aksincha kamaysa manfiy adsorbsiya deb yuritiladi.
Adsorbillangan gaz qattiq jism sirtida bir yoki bir nechta qatlam molekulalaridan iborat bo‘lishi mumkin. Shunga qarab adsorbillanish monomolekular yoki polimolekulyar adsorbillanish deb ataladi. Gaz yoki bug‘ fizikaviy adsorbilanganda quyidagi to‘rt belgi kuzatiladi:
-adsorbsiya deyarli katta tezlik bilan boradi;
-adsorbsiya qaytar tarzda boradi;
-temperatura oshganda adsorbillanish kamayadi;
-adsorbsiyaning issiqlik issiqlik effekti qiymati jihatidan suyuqlanish yoki bug‘lanish issiqliklariga yaqin bo‘ladi.
Adsorbillangan molekula adsorbsion qavatda qancha vaqt davomida istiqomat qilishi adsorbsiya vaqti deb yuritiladi. Bu kattalik adsorbillangan molekulaning adsorbent sirtida qancha vaqt turishini ko‘rsatadi.
Agar molekula bilan sirt orasida hech qanday tortilish kuchlari mavjud bo‘lmasa, bu vaqt kattaligi molekulaning tebranish davri, ya’ni10-12 -10-13 sekund chamasida bo‘ladi. Agar molekula bilan sirt orasida tortishish kuchlari mavjud bo‘lsa, molekulaning sirtda tutib turgan kuchini sig‘ish uchun zarur energiya olgandagina molekula sirtidan ajralib chiqadi.
S.Y.Frenkel 1924 yilda adsorbsiya vaqti bilan temperatura orasidagi bog‘lanish uchun tenglama taklif qildi va adsorbsiya vaqti Frenkel tenglamasiga.

Bu yerda : Q – molekula bilan sirt orasidagi o‘zaro ta’sir energiyasi (adsorbsiyaning molyar issiqligi).
t₀ =10^-13 - 10^-12 sekund molekula bilan sirt orasida hech qanday tortishish kuchlar bo‘lmagan sharoitdagi adsorbsiya vaqti.