Zokirjon salimov n e f t V a g a z n I q a y t a I s h L a s h j a r a y o n L a r I
Download 4.11 Mb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- M u sta q il ish la sh uchun sa v o lla r
Tayanch so ‘z va iboralar N eftkim yoviy jarayonlar, kim yoviy reaksiyalar, to 'y inm ag an uglevodorodlar, etilen,
propilen, butilenlar, butadien, arom atik uglevodorodlar, benzol, toluol, etilbenzol, ksilollar, izopropilbenzol,
katalitik riforming, katalitik kreking, izomerlash, gidrotozalash, gidrokreking, kokslash, piroliz, alkillash, vodorodsizlantirish, polim erlanish, gom ogen reaksiyalar, geterogen reaksiyalar, oddiy kim yoviy jarayonlar, m urakkab kim yoviy jarayonlar, m onom olekulali reaksiyalar, bim olekulali reaksiyalar, uch molekulali reaksiyalar, katalizatorlar, katalitik reaksiyalar, nokatalitik reaksiyalar, issiqlik effekti, endoterm ik reaksiyalar, ekzoterm ik reaksiyalar, kim yoviy kinetika, kim yoviy reaksiya tezligi, reaktor hajmi, kontakt yuzasi, o'zgartirish darajasi, reaksiya tezligining o'zgarm as soni, reaksiyaning tartibi, m ahsulotning chiqishi, hajm iy
tezlik, m assaviy tezlik, faollashtirish energiyasi, qaytaruvchi kim yoviy reaksiya, A rrenius tenglam asi, Gess qonuni, kim yoviy o'zgarish, tashqi diffuziya, ichki diffuziya, katalizatorning faol m arkazlari. M u sta q il ish la sh uchun sa v o lla r 20.1. N eftkim yoviy jarayonlarning neft va gazni qayta ishlash texnologiyasidagi rolini qanday tushuntirish mumkin? 20.2. Katalitik riform ing v a katalitik kreking jarayonlari o 'rtasid a qanday umumiy va xususiy tom onlar mavjud? 20.3. Izomerlash, kokslash, piroliz, alkillash va polim erlanish jarayonlarining m ohiyatlari nim adan iborat? 20.4. Gidrotozalash, gidrokreking va vodorodsizlantirish jaray o n lari. Ushbu jarayonlarning um um iy prinsipini qanday tushuntirish mum kin?
20.5. G am ogen va geterogen reaksiyalarning umumiy va xususiy tom onlarini qanday izohlasa b o'lad i? 20.6. Katalitik va nokatalitik jarayonlar. K atalizatorlardan foydalanish orqali qanday ijobiy holatlarga erishish mumkin? 20.7. Endoterm ik va ekzoterm ik reaksiyalar. Issiqlik effektining m ohiyati qanday izohlanadi? 20.8. Kimyoviy kinetika tushunchasining mohiyati nimadan iborat? Kimyoviy reaksiyaning tezligini qaysi tenglamalar orqali ifoda qilinadi? 20.9. N eftni qayta ishlash texnologiyasining kimyoviy jarayon- larida issiqlik effektining qiyijiatlari qanday chegaralarda o'zgaradi? 20.10. Qattiq g'ovaksim on katalizatorlarning ishtiroki bilan olib boriladigan kim yoviy jarayonlarning tezliklari qaysi bosqichlar orqali aniqlanadi?
21.1. R E A K T O R L A R N I S IN F L A S H Turli
neftkim yoviy jarayonlarni am alga oshirish uchun moMjallangan kim yoviy reaktorlar bir-biridan konstruktiv tuzilishi, oMchamlari, tashqi k o ‘rinishlari jihatidan farq qiladi. Biroq ular o ‘rtasidagi m avjud boMgan farqlarni hisobga olmagan holda, reaktorlam i um um iy sinflash uchun kerak boMgan belgilarni ajratish mumkin. B unday holat reaktorlar haqidagi m a’lumotlarni tartibga solish, ulam ing ish rejim larini m atem atik yoM bilan ifoda etish va hisoblash uslubini tanlashni osonlashtiradi. Kim yoviy reaktorlam i sinflash va ularning ish rejim larini aniqlash uchun quyidagi prinsiplar eng k o ‘p ishlatiladi: 1) reaksion m uhitning harakat rejimi (reaktordagi gidrodinam ik sharoit); 2) reaktordagi issiqlik alm ashinish shart-sharoitlari; 3) reaksion aralashm aning fazaviy tarkibi; 4) jarayonni tashkil etish usuli; 5) jarayon ko‘rsatgichlarining vaqt davom idagi o ‘zgarish xususiyati; 6) konstruktiv alomatlar. R e a k to r la m i g id ro d in a m ik s h a ro it b o ‘y ich a sinflash. Gidrodinam ik sharoitga ko ‘ra barcha reaktorlam i ikkita guruhga boMish mumkin: aralashtirish v a o ‘rin alm ashinish reaktorlari. A ralashtirish reaktorlari - m exanik aralashtirgichi yoki sirkulatsion nasosi boMgan sigMmli uskunalar. 0 ‘rin alm ashinish reaktorlari - uzunroq kanalga ega boMgan quvursim on uskunalar. Kimyoviy reaktorlar nazariyasida odatda oldin ikkita ideal uskunalar (ideal aralashtirishga ega boMgan reaktorlar va ideal o ‘rin alm ashinish reaktorlari) k o ‘rib chiqiladi. Ideal aralashtirish paytida uskunaning hajmi bo ‘yicha reaksiyani tavsiflovchi barcha k o ‘rsatgichlam ing absolyut toMa baravarlashuvi yuz beradi.
Ideal o ‘rin alm ashinishda esa reagentlar va m ahsulotlam ing xohlagan m iqdori reaktor orqali qattiq porshen sifatida siljiydi. H aqiqiy reaktorlar maMum bir darajada ideal aralashtirish yoki ideal o ‘rin alm ashinish m odellariga yaqinlashadi. U shbu nazariy m odellarga tegishli tuzatish koeffitsiyentlarini kiritish orqali ulardan haqiqiy reaktorlam i hisoblashda foydalaniladi. R e a k to rla m i issiqlik a lm a sh in ish s h a r tla r i b o ‘yicha sin flash . Reaktorlarda olib boriladigan kim yoviy reaksiyalar paytida issiqlik effektlari yuz beradi. Issiqlikning ajralib chiqishi yoki lining yutilishi sababli harorat o'zgaradi, oqibat natijada reaktor ham da atrof-m uhit o'rtasida haroratlam ing farqi, ayrim sharoitlarda esa reaktorning ichida harorat
gradienti paydo
bo'ladi. H aroratlam ing farqi issiqlik almashinishning harakatlantiruvchi kuchi hisoblanadi. Agar atrof-m uhit bilan issiqlik alm ashinish yuz bermasa, bunday uskuna adiabatik reaktor deb ataladi. B unday holatda kim yoviy reaksiya natijasida hosil bo'lgan yoki yutilgan issiqlik reaksion aralashm ani isitish yoki sovitish uchun sarflanadi. Atrof-muhit bilan issiqlik alm ashinish orqali reaktorda bir xil harorat ushlab turilsa, bunday uskuna izotermik reaktor deb yuritiladi. Reaktorning xohlagan bir
nuqtasida ajralib
chiqayotgan yoki
yutilayotgan issiqlik tashqi m uhit bilan yuz berayotgan issiqlik alm ashinish ta’sirida kom pensatsiya qilinadi, natijada haroratning bir xilligi ushlab turiladi. Yuqori issiqlik effektiga ega b o 'lg an reaksiya paytida reaktorda haroratning katta o'zgarishi yuz berishi mumkin. B unday holatning oldini olish uchun reaktorning tashqi m uhit bilan issiqlik alm ashinishi, y a ’ni politropik jarayon am alga oshiriladi. Oraliq issiqlik rejimli reaktorlarda kim yoviy reaksiya issiqlik effektining bir qismi atrof-m uhit bilan bo'lg an issiqlik alm ashinishini kom pensatsiya qilish uchun, qolgan qismi esa reaksion aralashm a haroratini o'zgartirish uchun sarflanadi. Avtotermik reaktorlarda jarayonning zarur bo 'lg an harorati, tashqi m anbalar issiqligidan foydalanilm agan holatda, faqat kimyoviy jarayonning issiqlik effekti hisobiga ushlab turiladi. Ayniqsa, katta hajm i i ishlab chiqarishlarda ishlatiladigan kim yoviy reaktorlar avtoterm ik rejim bilan ishlashi m aqsadga m uvofiq bo'ladi. R eaksion a ra la s h m a n in g fazav iy ta rk ib i b o 'y ic h a sinflash. Gom ogen jarayonlarni o'tkazish uchun m o'ljallangan reaktorlar ikki turga bo'linadi: gaz fazali reaksiyalar uchun uskunalar; suyuq fazali reaksiyalar uchun uskunalar. G eterogen jarayonlarni am alga oshirish uchun m o'ljallangan uskunalar esa bir necha xil bo'ladi: gaz-suyuqlik reaktorlari. gaz-qattiq modda, suyuqlik-qattiq m odda sisteinalari uchun reaktorlar va hokazo. G eterogen-katalitik jarayonlarni am alga oshirish uchun m o'ljallangan reaktorlar alohida o 'rin n i egallaydi. R e a k to r la m i ja ra y o n ta sh k il qilish usuli b o ‘y ich a sin flash . R eagentlam i uskunaga kiritish v a m ahsulotlarni uskunadan chiqarish usuliga k o ‘ra, reaktorlar davriy, uzluksiz va yarim uzluksiz (yoki yarim davriy) rejim ida ishlaydigan uskunalarga boMinadi. Davriy ishlaydigan reaktorda barcha bosqichlar turli vaqtlarda ketm a-ket olib boriladi. B archa reagentlar reaksiyaning boshlanishidan oldin uskunaga kiritiladi, jarayon tam om boMganidan so ‘ng, m ahsulotlar aralashm asi uskunadan chiqariladi. R eaksiya davom iyligini to ‘g ‘ridan- to ‘g ‘vi oMchash m um kin, chunki reaksiya vaqti reagentlam ing reaksion hajm da boMish vaqti bilan bir xildir. Davriy rejim da ishlaydigan reaktorlardagi texnologik jaray onning k o ‘rsatgichlari vaqt davom ida o ‘zgarib turadi. U zluksiz ishlaydigan reaktorda yuz
beradigan kim yoviy jarayon ning barcha bosqichlari (reaksiyaga uchrashishi k o ‘zda tutilgan m oddalarning uskunaga berilishi, kim yoviy reaksiya, tayyor m ahsulotning reaktordan chiqarilishi) bir vaqtda parallel ravishda olib boriladi, dem ak, yuklash va tushirish bosqichlari uchun sarflanadigan vaqtga ehtiyoj qolm aydi. Shu sababdan uskunalar uchun yuqori unum dorlik talab qilinadigan zam onaviy neft-gazni qayta ishlash korxonalarida olib boriladigan jarayonlar uzluksiz rejim da ishlaydigan reaktorlarda olib boriladi. Yarim uzluksiz (yarim davriy) rejim da ishlaydigan reaktorda reagentlardan bittasi uskunaga uzluksiz rejim da berib turilsa, ikkinchisi esa davriy ravishda berib turiladi. B oshqacha variantda ham boMishi m um kin: reagentlar uskunaga davriy berib turiladi, reaksiya m ahsulotlari esa uskunadan uzluksiz ravishda chiqarib turiladi (yoki teskarisi). J a r a y o n k o ‘rs a tg ic h la rin in g v a q t d a v o m id a o ‘z g a rish x u su siy ati b o ‘y ich a sinflash. Kimyoviy reaktorning ichidagi xohlagan bir nuqtani k o ‘rib chiqamiz. A gar
ushbu nuqtadagi ko ‘tsatgichlar (reagentlar yoki m ahsulotlar konsentratsiyalari, harorat, tezlik va boshqa k o ‘rsatgichlarning qiym atlari) kim yoviy reaksiya vaqtining xohlagan m om entida bir xil qiym atlarga ega boMsa, bunday sharoitda reaktorning rejimi tu rg ‘un boMadi. T u rg ‘un rejim da reaktordan chiqayotgan oqim koMsatgichlari vaqtdan bogMiq boMmaydi. O datda reaktorga kirishdagi koM satgichlarning vaqt davom idagi bir xilligi natijasida undan chiqishdagi koM satgichlarning ham vaqt davom ida o ‘zgarm asligiga erishiladi. T u rg ‘un rejim uzluksiz ishlaydigan reaktorlarda hosil boMishi mumkin.
Agar erkin ravishda tanlangan nuqtada kim yoviy jarayon k o ‘rsatgichlarining vaqt davom ida m a’lum qonuniyat bilan o ‘zgarishi yuzaga chiqmasa, reaktorning ishlash rejim i noturg‘un boMadi. Barcha davriy ishlaydigan reaktorlarda noturg‘un jarayonlar yuz beradi. T urg‘un rejimda ishlaydigan reaktorlam i m odellashtirish oson, chunki ular oddiy tenglam alar orqali ifoda qilinadi. Bunday reaktorlarda am alga
oshiriladigan jarayonlarni esa avtom atlashtirish qulay. Jarayonning noturg‘unligi reaktorni m atem atik uslub bilan ifoda qilish va uni boshqarishda bir oz qiyinchilik tu g ‘diradi. Biroq bunday reaktorlarning ishini optimal (maqbul) holatga keltirish qiyin em as. R e a k to rla m i k o n stru k tiv a lo m a tla rg a asosan
sin flash. Kimyoviy reaktorlar bir-biridan bir qator konstruktiv alom atlar b o ‘yicha farqlanadi, chunki bunday ko‘rsatgichIar uskunalari hisoblash va tayyorlashga ta ’sir k o ‘rsatadi. U shbu prinsipga asosan reaktorlar quyidagicha sinflanadi: idishsim on reaktorlar (avtoklavlar; reaktorlar- kameralar; silindrsim on vertikal va gorizontal konvertorlar v a hokazo); kolonnali reaktorlar (nasadka va tarelka rusum idagi kolonnalar- reaktorlar; katalizatorning qo‘z g ‘almas, harakatlanuvchi, m avhum qaynash qatlami boMgan katalitik reaktorlar; polkali reaktorlar); issiqlik alm ashgich rusum idagi reaktorlar; reaksion pech rusum idagi reaktorlar (shaxtali, polkali, kam erali, aylanuvchi pechlar v a hokazo). 21.2. R E A K T O R L A R N IN G T U Z IL IS H I Berilgan neftkim yoviy jarayonni am alga oshirish uchun zarur boMgan reaktor rusum ini tanlashda quyidagi om illar hisobga olinadi: katalizatorni ishlatilishi, uning xossalari va sarfi; jarayonning term odinam ik holati - kim yoviy reaksiyani adiabatik, izoterm ik yoki politropik sharoitda olib borilishi; reaksiya zonasida berilgan harorat rejim ini ta ’m inlash uchun qoM lanilinadigan issiqlik alm ashinish uslublari; issiqlik tashuvchi agentlarning xossalari; jarayonni amalga oshirish rejimi (davriy yoki uzluksiz). N eft va gazni qayta ishlash texnologiyasida katalitik jarayonlar uchun adiabatik reaktorlar, etilenning polim erlanishi uchun politropik rejim da ishlaydigan reaktorlar, izobutanni butilen bilan alkillashga mo.Mjallangan reaktorlar, katalitik jarayonlar uchun harakatchan nasadkali reaktor bloklari, vakuum -distillyatlam i qayta ishlash uchun changsim on katalizatorli reaktorlar, katalitik kreking qurilm asi uchun reaktor-regenerator bloklari va boshqalar keng ishlatiladi. Sanoatda ishlatiladigan b a’zi reaktorlar bilan tanishib chiqam iz. M asalan, xom ashyo radial (y a ’ni radius bo‘ylab) harakat qiladigan katalitik riform ing reaktori 21.1-rasm da k o ‘rsatilgan.
reaktori: 1-x o m ash y o n in g kirishi uchun shtuser; 2 -xo m ashy o taqsim lagichi; 3 -qo b iq ; 4-q u tich a; 5 -reaksiya m ahsulotlari y ig ‘gichi; 6-katalizatom i tushirish uchun shtuser; 7 -reak siy a m ahsulotlarini tushirish uchun shtuser; 8-tayanch; 9-teiTnopara uchun m ufta; 10-silindrsim on stakan; 11 -k o ‘p zonali term opara. Oqim lar: I-xom ash yo ; II-reaksiy a m ahsulotlari. U shbu reaktor qobiq (3) va elliptik k o ‘rinishidagi yuqorigi va pastki tublardan iborat boMib, uning ichki qismi 100 mm qalinlikdagi torkret-beton bilan qoplangan. R eaktorning chekkasi h o ‘ylab 60 ta vertikal qutichalar (4) joylashtirilgan b o ‘lib, ulam ing katalizatorga
qaratilgan devorlari perforatsiya qilingan, y a ’ni qutichalar devorlarida teshiklar ochilgan. Uskunaning o ‘qi b o ‘ylab reaksiya m ahsulotlarini tashqariga chiqarib turish uchun perforatsiya qilingan quvur sifatida tayyorlangan y ig ‘gich (5) joylashtirilgan. Y ig‘uvchi quvurning tashqi tom oni, katalizatorni quvurga kirib ketm asligi uchun, katta va m ayda to ‘rlar bilan qoplangan. Xomashyo reaktorning yuqori tom onida joylashgan taqsim lagich (2) ga beriladi va barcha perforatsiya qilingan qutichalar (4) ga kiradi, so 'n gra radial y o ‘nalishda katalizator qatlam idan o ‘tib, y ig ‘gich (5) da to ‘planadi va uskunaning pastki qism ida joylashgan shtuser (7) orqali tashqariga chiqariladi. K atalizator qatlam ining yuqori qism ida silindrsim on stakan (10) o ‘rnatilgan b o ‘lib, uskunani ishlatish jarayonida katalizator qatlam ining c h o ‘kishi y u z bergan paytda ham stakan katalizator qatlam iga botib turgan holatda bo‘ladi, bunday sharoitda m uhitning katalizator qatlam i ustidan o ‘tishining oldi olinadi. Katalizatorni alm ashtirish paytida uni tushirish uchun uskunaning pastki tubida qiya shtuser (6) k o ‘zda tutilgan. R eaktorning ichidagi haroratni nazora; -iilish uchun uchta k o ‘p zonali term oparalar (11) o ‘m atilgan. Qobiq devoridagi haroratni term oparalar yordam ida nazorat qilish uchun uning yuzasiga m uftalar (9) payvandlangan. R eaktorning ichki qism larini k o ‘rib chiqish, montaj qilish va katalizatorni yuklash ishlari xom ashyoni kiritish uchun ko‘zda tutilgan yuqorigi diam etri 800 mm bo ‘lgan shtuser (1) orqali am alga oshiriladi. X om ashyo aksial y o ‘nalish bilan
harakat qiladigan dizel yonilg‘isini gidrotozalash reaktori 21.2-rasm da ko ‘rsatilgan. Ushbu reaktor tashqi tom onidan izolatsiya qilingan qobiq (3) dan iborat boMib, uning ichiga katalizatorning ikkita qatlam i joylashtirilgan. Xom ashyo katalizator qatlam lari orqali tepadan pastga qarab harakat qiladi. Katalizatorning har bir qatlamini oqim ning dinam ik ta ’siridan him oya qilish uchun chinnidan yasalgan sharlar qatlam idan foydalanilgan. Reaktorning yuqorigi qism ida patrubkalari boMgan taqsim lovchi tarelka (1)
o ‘rnatilgan boMib.
uning tagiga
filtrlovchi m oslam a (2) joylashtirilgan. Ushbu m oslam a katalizator qatlam iga botirilgan silindrsim on korzinalardan iborat. K orzinalar chiviqdan payvandlangan; ulam ing yon tom onlari va pastki qism i to ‘r bilan qoplangan. K orzinalarning yuqorigi qismi ochiq. Korzinalarda va katalizatorning yuqorigi qism ida korroziya mahsulotlari va m exanik q o ‘shim chalar ushlab qolinadi. 21.2- rasm . X om ashyo aksial harakat qiluvchi dizel yonilg'isini gidrotozalash reaktori: I-taq sim lo v ch i tarelka; 2 -filtrlash m oslam asi; 3 -q o b iq ; 4-kolosnik panjarasi; 5—bug ‘ni kirtish uchun kollektor; 6-chinnidan tayyorlangan sharlar; 7—tayanch halqasi; 8-tayanch; 9,11-k atalizato rn i tushirish uchun shtuserlar; 10,12-term oparalar. Oqim lar: I-xom ashyo; II-reaksiya m ahsulotlari. K atalizatorning yuqorigi qatlam i ikki qator to ‘r va chinni sharlar joylashtirilgan kolosnik panjara (4) yordam ida ushlab turiladi. K atalizatorning yuqorigi va pastki qatlam lari o ralig‘idagi bo‘shliqda bug‘ni kiritish uchun kollektor (5) bor. R eaktorning pastki qism ida chinnidan yasalgan sharlar qatlami m avjud. U shbu qatlam , birinchidan, katalizatorning pastki qatlam i uchun tayanch hisoblansa, ikkinchidan, reaksiya m ahsulotlarini uskunadan bir m e’yorda chiqarib turishga xizm at qiladi. Yuqorigi tubda k o ‘p zonali term oparalar (12) ni o ‘rnatish uchun uchta shtuser bor. Ushbu term oparalar yordam ida katalizator qatlam idagi harorat maydonini va reaktorning o ‘rta qism idagi haroratni nazorat qilib turish mumkin. Yuqorigi qatlam dagi katalizatorni tushirish uchun uskuna devoridagi shtuser (11) orqali, pastki qatlam dagi katalizatorni tashqariga chiqarish uchun esa pastki tubda joylashgan shtuser (9) yordam ida am alga oshiriladi. R eaktordagi yuqorigi va pastki katalizator qatlamlari oraligMda tuynuk oMnatilgan. Xizm at ko'rsatish va ta'm irlash uchun qulaylik yaratish uchun uskunaning pastki qism ida tutqichlar bor._________________________________________________
1-qobiq; 2-sirkulatsiya uchun quvur; 3-qaytaruvchi to ‘siqlar; 4-quvurlar o ‘rami; 5—propellerli aralashtirgich; 6-uzatm a. Oqimlar: I-sovituvchi agent; П-reaksiya m ahsulotlari; III—kislota; IV -xom ashyo. Sulfat kislotasi bilan alkillashga moMjallangan gorizontal reaktor (yoki kontaktor) 21.3-rasmda koM-satilgan. Dastlabki xomashyo va kislota uskunaning jadallashgan holatda aralashtirish zonasiga beriladi, chunki bu yerda propellerli aralashtirgich (5) o ‘matilgan. So‘ngra xomashyo va kislota aralashmasi qobiq (1) va sirkulatsion quvur (2) oraligMdagi halqasimon bo'shliqqa kiradi va quvurlar o ‘ramidagi berk kontur bo'yicha sirkulatsiya qiladi. Ekzoterm ik reaksiya paytida ajralib chiqayotgan issiqlikni yo‘qotish uchun sirkulatsion quvur ichiga U- simon issiqlik almashinish quvurlari (4) joylashtirilgan. Sovituvchi agent sifatida kislotadan ozod
boMgan reaksiyaning bugManayotgan m ahsulotlaridan foydalaniladi. «YuOP» firmasiga tegishli harakatchan katalizatorli katalitik riforming reaktorining sxemasi 21.4-rasm da keltirilgan. Reaktor bloki ketm a-ket birlashtirilgan to ‘rtta reaktordan iborat. Ushbu reaktorlarda gaz-xom ashyo aralashmasi radial yo'nalishda harakat qiladi. Reaktorlar bitta o ‘q bo'ylab joylashgan boMib, yaxlit konstruksiyani tashkil etadi va bir-birlari bilan o'tkazish quvurlari sistemasi bilan bogMangan. Yuqorigi reaktorning ustiga regeneratsiya qilingan katlizator uchun bunker joylashtirilgan. Gaz-xom ashyo aralashm asi issiqlik alm ashgichlar sistemasi va xom ashyoni isitish pechining birinchi bosqichidan o ‘tib, birinchi bosqich reaktoriga kiradi, so'ngra ketma-ket pechning tegishli seksiyalari va ikkinchi, uchinchi ham da to'rtinchi reaktorlar bloki orqali |
ma'muriyatiga murojaat qiling