Masalan: СH4 - Tabiiy gaz tarkibidagi nordon gazlarni fizik-kimyoviy usul bilan ajratish jarayonini takomillashtirish

Masalan: СH4 • H2O; C2H6• 8H2O; С3Н8•17Н20; С4Н10•17Н20.
Gaz tarkibidagi vadorodsulfid zararli qo'shimcha bo'lib, uning havodagi miqdori 0,01 ml.gr dan ortiq bo'lganda, ish zonalari uchun juda xavfli hisoblanadi. Gaz tarkibida uning bo'lishi metall va jihozlarni zanglashini tezlashtiradi va avariya holatlarini ko'paytiradi. Olinayotgan gaz tarkibida is gazining bo'lishi yonish issiqligini kamaytiradi.
Qo'shimchalarning salbiy oqibatlarini hisobga olib, gazni iste'molchiga jo'natishdan oldin uni quritish, og4r uglevadorodlardan ajratish va boshqa qo'shimchalardan tozalash kerak bo'ladi. Bulardan tashqari gaz hidini sezish uchun uning tarkibiga hid beruvchi kimyoviy birikmalar — odorontlar qo'shiladi. Bu ishlarninmg hammasi bosh qurilmada joylashgan gazni kompleks tayyorlash qurilmalarida amalga oshiriladi. Jo'tishga tayyorlangan gazlarning tarkibi quyidagi tarmoq andozasiga javob berish kerak (ГОСТ 5140-83).
1.1m3 gazdagi mexanik qo’shimchalarni og'irligi 0,003 gr (0,3 m2) dan ortiq bo'lmasligi kerak;
2. 1 m3 gazdagi vadorodsulfidning og’irligi 0,2 m2 oshmasligi kerak;
3. Hajm bo'yicha, kislorodning hajmiy ulushi 1% dan ortiq bo'lmasligi kerak;
4. Namlik bo'yicha, gazning shudring nuqtasi yozda 0 °C, qishda 5 °C dan katta bo'lmasligi kerak.
Sovuq joylarda: yozda 10 0|C, qishda 20 °C dan katta bo'lmasligi kerak.
Gaz tarkibidagi og'ir uglevadorodlarni ko'p hollarda fizik usul yordamida ajratib olmadi. Gaz tarkibidagi og'ir uglevadorodlarni ajratib olishning fizik usullariga kompressor, adsorbiya va past haroratli ajratish usullari kiradi. Gaz tarkibidagi og'ir uglevadorodlarni ajratishning past haroratli ajratish usuli keng tarqalgan usullaridan biridir. Bunda gaz va kondensatlarni ajratish past haroratli ajratkichda amalga oshiriladi. Buning uchun gaz va kondensat aralashmasining bosimi maksimal kondensat ajratish bosimigacha ko'tarilib ajratgichga kiritiladi, u yerda aralashmaning bosimi kamayadi va harorati pasayadi. Natijada, bu holatda og’ir uglevadorodlarni gazdan ajratishi sodir bo'ladi. Quyidagi uning umumiy texnalogik chizmasi va jarayoni bayon etadi [14].
Quduqlardan olingan gazlar, grossel shaybasi orqali, tomchi ajratuvchi past haroratli ajratgichga keladi. Drossel shaybasida gaz kondensat aralashmasining bosimi maksimal kondensat ajratish bosimigacha ko'tariladi va aralashmani harorati kamaytiriladi. Natijada ajratgichda gaz va kondensatning ajralishi sodir bo'ladi. Ajralgan gaz issiqlik almashinuvchi moslamaga keladi. U yerda harorat kamayib, bosimni moslab turuvchi drossel shaybasiga keladi va u yerda gazning bosimi maksimal kondensat bosimigacha ko'tariladi, keyin gaz vertikal ajratgichga tushadi. U yerda batamom gaz va kondensatning ajralish jarayoni sodir bo'ladi. Ajratilgan kondensat quvuriga, gaz esa gazni haroratini me'yorlovchi moslama orqali keying tozalashjarayoniga uzatiladi. Bu usul ya'ni tabiiy gaz tarkibidagi og'ir uglevadorodlarni past haroratli ajratgich qurilmasi yordamida ajratish usulidan ko'p korxonalarda jumladan „Shurtanneftgaz" U.Sh.K sida ham gazlar tarkibidagi kondensatni shu usulda ajratishdan keng foydalaniladi.
„Shurtanneftgaz" U.Sh.K sida gazlar tarkibidan kondensatni past haroratli ajratish yordamida ajratishi quyida ko'rib chiqamiz:
Tabiiy gaz dastlab, tayyorlash qurilmasida qisman og'iz uglevadorod va qatlam suvlaridan tozalangan gaz 9,8-10,1 MPa bosim va 50-64°C temperatura bilan birinchi bosqich ajratgichi (C-1201) ga tushadi. Birinchi bosqich ajratgichida kondensat va qatlam suvi sathi avtomatik ravishda ushlab turiladi. I- bosqich ajratgichida (kondensat va qatlamsuv) tabiiy gaz qisman suyuqlik va mexanik qo'shimchalardan tozalangan bo'lib, temperatura almashinuvchi moslama T-1201 ning quvur ichki qismiga tushadi. U yerda quvur orti qismidan qaytib kelayotgan toza sovuq gaz hisobiga uning temperaturasi +20,+25 0C| gacha sovutiladi. Sovutilgan tabiiy gaz 9,8-10,1 MPa bosim bilan II- bosqich ajratgichda suyuqlik va mexanik qo'shimchalardan tozalaqngan gaz C-1202 dan issiqlik almashinuvchi moslama T-1202 ning quvur ichki qismiga uzatilib, u yerda quvur osti qismidan kelayotgan sovuq gazni teskari oqimi tarzda ta'sirida -2, +2 0C| gacha soviydi.
Gaz gidratlanishini oldini olish - Gaz soviganda muzlashini oldini olish maqsadida T-1202 ni quvur ichki qismiga 80% li DEG ni maxsus purkagich yordamida purkab tuziladi. T-1202 da -2,+2 °C gacha sovub chiqqan gaz 9,8-10,1 MPa bosim bilan rodusirovaniya-elektrirovaniya blokiga uzatiladi va u yerda bosim 5,6-5,72 MPa ga tushadi, hamda temperatura Joul-Tomson drossel effekti hisobiga -13 °C-18 °C gacha soviydi [15].
-13°C-18°C gacha sovigan tabiiy gaz 5,6-5,7 MPa bosim bilan uchinchi bosqich past bosimli ajratgich C-1203 da tezlik va yo'nalish o'zgarishi hisobiga drossel effektiga binoan sovish natijasida suyuq moddalar to’liq ajraladi. C-1203 tik silindrik idish bo"lib,gazni ko'rish joyida gazni suyuqliklardan ajratish uchun maxsus setka qo'yilgan bo’lib, bu gaz oqimidagi suyuqliklarni to'liq ushlab qolishga mo'ljallangan. Quritilgan tabiiy gaz C-1203 ajratgichdan to'g'ri T-1202 ni quvurlararo bo’limiga uzatiladi va u yerda kirish gazi harorati hisobiga 15°C, 25°C gacha qiziydi. T-1202 dan chiqqan quritilgan tabiiy gaz T1201 ni quvurlararo bo'limiga uzatiladi va u yerdan kirish gazi harorati hisobiga 40°C dan 50°C gacha qiziydi va umumiy quvur orqali keying bosqich gazga ishlov berish uchun ishlatiladi. I va II- bosqich ajratgichida ajralgan kondensat 9,8 dan 10,1 MPa bosim va 38°C dan 45°C harorat bilan kondensatni barqarorlashtirish qurilmasiga uzatiladi. Past temperaturali ajratish qurilmasidan chiqqan kondensat to'yingan DEG aralashmasi 5,6- 5,7 MPa bosim va -13°C dan -15°C harorat bilan DEG ni tozalash qurilmasiga uzatiladi.
Tabiiy gazning kimyoviy tarkibi va fizik - texnik xossalari. Gazlar qazib olinishiga va fizik - kimyoviy xossalariga qarab ikkiga bcTlinadi. 1. Tabiiy gazlar. 2. Sun'iy gazlar. Gazlar hozirgi zamonda shahar va qishloqlarning asosiy yoqilg'i hom ashyosi hisoblanib, u 3 guruhdagi tabiiy gazlarga bo'linadi:
1. Gaz konlaridan olingan gazlar (quruq gazlar) - tarkibi 98 % gacha metan (CH4) dan iborat;
2. Gazokondensat konlaridan olingan gazlar - tarkibi quruq gaz va kondensat aralashma (benzin, ligroin, kerosin) dan iborat;
3. Neft konlaridan neft bilan birga olinadigan yo'ldosh gazlar - tarkibida benzin bo'lgan gazli aralashma va propan - butanli fraktsiyalardan iborat.
Ko'p hollarda tabiiy gazlar tarkibida, ularning sifatini buzuvchi aralashmalar bo'ladi, bular: uglekislota, oltingugurt vodorodi, azot va suv bug'i.
Sun'iy gazlar suyuq va qattiq turdagi yoqilg'ilarga termik ishlov berish yo'li bilan hamda ko'mirni yer ostida gazlantirish yo'li bilan hosil qilinadi. Bunday gazlarning tarkibi asosan - uglevodorod oksidi, vodorod va azotdan iborat.
Gazlarning asosiy ko'rsatkichlarini ularning harorati va bosimiga bogliq bo'lgan fizik xossalari harakterlaydi. Bir qancha gazlarning fizik xossalari 1 -jadvalda keltirilgan (Novoselev V.F.)
1 -jadval
Gaz
|
Mo-lyar massa
|
Gaz-
doim
Dj/
(kgK)
|
Krit harorati
°C
|
Krit
bosi-mi
MPa
|
Krit
zich-lik
kg/m3
|
Dinamik
qovushqoqlik
koef.. (atm)n*106
Ns/m2
|
°Cda issiqlik sig'imik Dj/
(kgk)
|
"Cval atm.
OS.
zichlik
g/m3
|
Yonish
issiq-
ligi
kDj/m3
|
|
|
|
|
|
|
0°C
|
0°C
|
|
|
|
|
16,043
|
528,7
|
82,1
|
4,649
|
162
|
10,2
|
10,7
|
2,17
|
0,717
|
33412
|
S hi?
|
30,07
|
281,9
|
32,1
|
4,954
|
210
|
8,77
|
9,39
|
1,65
|
1,344
|
59874
|
|
34,082
|
242,0
|
100,4
|
9,005
|
|
12,3
|
|
0,993
|
1,455
|
21772
|
|
28,016
|
302,6
|
147,1
|
3,394
|
311
|
17,1
|
16,4
|
1,058
|
1,185
|
|
o
|
28,96
|
292,7
|
140,7
|
3,777
|
310
|
17,45
|
18,22
|
1,005
|
1,206
|
|
Toza gaz, neft va gaz kondensat konlaridan olinadigan tabiiy gazlar metan gomologik qatori uglevodorodlari hamda uglevodorod bolmagan komponentlar: Azot (N2) uglerod P-oksidi (C02), vodorodsulfid (H2S), inert gazlar (geliy, argon, kripton, ksenon) dan tashkil topgan bo'ladi. Uglevodorod molekulasi tarkibida uglerod atomlar soni 17 gacha yoki undan ortiq ham bo'lishi mumkin.
Metan, etan va etilen normal sharoitda (RkO.lMPa va Tk273K) da real gaz holatda bo" ladi [16].
Propan (C3H8), propilen (C2N6), izobutan (i - C4H10), normal butan (n -C4H10), butelen (C4H8) lar atmosfera sharoitida bug’ holatda (gaz holatda) yoki bosimini oshirsak suyuq holatga o'tadi. Ularni suyultirilgan uglevodorodlar deb ham atash mumkin.
Izopentandan boshlab yuqorisi (17>n>5) atmosfera sharoitida suyuq holatda boladi. Ular benzin fraktsiyasi tarkibiga kiradi.
Uglevodorod molekulasi tarkibida uglerod atomlari soni 18 dan yuqori bolsa atmosfera sharoitida qattiq holatda bo'ladi.
Quruq gaz, suyultirilgan gaz va gazli benzin tarkibi quyidagilardan iborat:
Komponentlar
|
Aralashma
|
Metan, etan, etilen.
Propan, propilen, i -butan, n - butan, butelin.
i - pentan, n - pentan, amilen, geksan.
|
Quruq gaz. Erigan gaz. Benzin.
|
1. Gazning zichligi.
Jismning zichligi deganda, shu jism tinch holatidagi og'irligining hajmiga nisbati tushuniladi.
Normal fizik sharoit (0.1013 MPa va 273K) da gazning zichligini p0 quyidagi formula orqali aniqlanadi:
Bu yerda: M - molekulyar og'irligi.
Agar gazning zichligi 0.1013 MPa bosimda berilgan bo’lsa, boshqa bosimdagi zichligini (xuddi shu haroratda) ideal gaz uchun quyidagicha hisoblanadi:
Ko’p hollarda gazga to'liq xarakteristika berish uchun uning havoga nisbatan zichligi aniqlanadi. Gazning nisbiy zichligi normal sharoitda havoga nisbatan zichligi quyidagicha topiladi:
Gaz aralashmasi tarkibi. Gaz aralashmasi, shu aralashma komponentlarining og'irlik va molyar kontsentratsiyasi bilan harakterlanadi. Gaz aralashmasi hajmiy tarkibi, molyar tarkibi bilan taxminan teng, shunday ekan 1 kmol gaz hajmi Avagodro qonuni bo'yicha bir xil fizik sharoitda bir xil songa teng, ya'ni 0.1013 MPa va 273K da 22.41m3 ga teng.
Gaz aralashmasiga harakteristika berishimiz uchun uning o'rtacha molekulyar og’irligini, o'rtacha zichligini (kg/m3 da) va havoga nisbatan zichligini bilishimiz kerak. Agar aralashmaning molyar tarkibi foizda berilgan bo’lsa, unda o'rtacha molekulyar og'irligi quyidagicha aniqlanadi:
Bu yerda: yb y2.....y„ - komponentlarining molyar (hajmiy) ulushi.
Ml, M2.......Mn - komponentlarning molekulyar og'irligi.
Agar aralashma og'irlik tarkibi berilgan bo'lsa, unda o'rtacha molekulyar
og'irligi quyidagi ifoda orqali aniqlanadi:
Bu yerda: gb g2......gn - komponentlarning og'irlik ulushi, % da.
Aralashma zichligi Pap hisoblab topilgan Map orqali topib olinadi:
Aralashmaning nisbiy zichligi quyidagicha topiladi:
Bu yerda: pap, rsh - Hormal sharoitdagi gaz aralashmasi va havoning zichligi. Tabiiy gazga to'liq harakteristika berishimiz uchun, uning tarkibidagi og'ir
uglevodorodlarni bilishimiz kerak.
Gazning og'irlik tarkibi va molyar tarkibi berilgan bo’lsa, og'ir uglevodorodlar miqdori quyidagi formula orqali aniqlanadi:
Bu yerda g - gaz tarkibidagi og'ir uglevodorodlarning og'irlik ulushi, % da;
Pap - gaz aralashmasi o'rtacha zichligi kg/m3;
u - gaz tarkibidagi og'ir uglevodorodlarning molyar ulushi, %da;
p - berilgan og'ir uglevodorodlar zichligi kg/m3 [17].
Har bir gaz o'zining kritik bosimi (Pkr) va kritik haroratiga ega (TKr). Kritik harorat shunday haroratki, gaz kritik haroratdan yuqoridagi gaz suyuq holatga o'tilmaydi. Kritik bosim, bu minimal bosim bo'lib, kritik haroratda turgan gaz suyuqlanmaydi. Ayrim gazlarning ma'lum bir xossalarini keltirib o'tishimiz mumkin.
Ko'rsatkichlar
|
CH4
|
C3H6
|
C3H8
|
Qaynash harorati, °C (1.101 MPada)
|
-161
|
-88.6
|
-42.1
|
Erish harorati, UC (0.0101 MPada)
|
- 182.5
|
- 183.3
|
- 187.7
|
CTzicha alanga olish harorati, °C
|
545 - 800
|
530 - 694
|
504-583
|
Gazning namligi ikki ko'rinishda ifodalanadi: nisbiy va absolyut namlik. Normal sharoitda bir metr kub quruq gaz tarkibidagi suv bug'ining miqdori uning qiymatini belgilaydi va quyidagicha aniqlanadi:
Bu yerda: mc - suv bug'ining og'irligi, kg;
Vr - quruq gaz hajmi, m .
Berilgan aniq haroratdagi gazning haqiqiy absolyut namlik miqdorini, uning yuqori namlik miqdoriga bo'lgan nisbatiga gazning nisbiy namligi deyiladi va quyidagicha ifodalanadi [18].
|