Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта маҳсус таълим вазирлиги қарши муҳандислик иқтисодиёт институти нефть ва газ факультети

Синов саволлари:
1. Метанни синтез қилиш жараёнининг иш унумдорлигининг кўрсатгичи қандай параметрлар ҳисобланади?
2. Бу жараённи автоматлаштиришда қандай билвосита параметрлардан фойдланилади ва нима учун?
3. Метанни синтез қилиш жараёнини оптимал иш режимига эришиш учун қандай параметрларни ростлаш ва назорат қилиш тавсия этилади?


29-маъруза. Аммиакни синтез қилиш жараёнин автоматлаштириш.
Маъруза режаси:
1. Технологик схемасиниг тавсифи;
2. Аммиакни синтез қилиш жараёни бошқариш объекти сифатида;
3. Аммиакни синтез қилиш жараёнининг оптимал иш режимига эришиш учун тавсия этиладиган автоматлаштиришнинг функционал схемаси.


0,3% Аr ва 1 % гача СН₄ бўлган азот-водород аралашмаси (АВА) тўрт босқичли марказдан қочма компрессорда 31,5 МПа босимгача сиқилади ва ҳаво совуткичида 40°С гача совутилгандан сўнг аммиак синтези агрегатининг конденсацион колонкаси 1 га йўналтирилади (89-расм). Суюқ аммиак қатламидан ўтиб, у намлик қолдиқларидан ва углерод диоксидидан ювилади ҳамда колонканинг сеперацион қисмида циркуляцион (айланувчи) газ билан аралашиб кетади. Газлар аралашмаси циркуляцион газни трубалар оралиғида совитиб, 35—45°С гача қизийди ва конденсацион колопкадан иссиқлик алмаштиргичи 2 га чиқади. Иссиқлик алмаштиргичнинг трубалар оралиғида газ 140—190°С гача қизийди (трубкалар найчалар бўйлаб келаётган рўпара газ билан) ва синтез колонкаси 3 га йўналади.
3,3% NН₃ бўлган газ аралашмаси синтез колонкаси олдида бир нечта оқимга ажралади. Асосий оқим синтез колонкасининг пастки қисмига боради, колонка корпуси билан катализатор қутиси орасидаги ҳалқа оралиқ бўйича кўтарилади ва унинг устига жойлашган иссиқлик алмашгичга келади. Иссиқлик алмашгичнинг трубалар оралиғида газ катализатор қутисидан чиқаётган газ билан иссиқлик алмашиниш ҳисобига 400-440°С гача қизийди ва катализатор зонасига келади, у ерда азот-водород аралашмасидан аммиак ҳосил бўлади. 14-16% амиакка эга бўлган газ аралашмаси кетма-кет тўрт қатлам катализатордан ўтиб, 480-530°С температурада марказин труба бўйича юқорига кўтарилади, иссиқлик алмашгич иситгичи найчалари бўйлаб ўтади, у ерда 335°С гача совийди ва синтез колоннасидан чиқиб кетади. Кейин газ аралашмаси сув иситгичи 4 трубалари бўйича ўтиб, у ерда 215°С гача совийди, кейин эса иссиқлик алмаштиргич 2 трубалари бўйича ўтиб, 60-75^СС гача совиб, ҳаво билан совитиш аппаратлари 5 га келади.
Газ аралашмаси 30-40°С гача совиганда конденсацияланган аммиак сепаратор 6 да ажралади ва аммиак тўплагичида йиғилади. 10-12% аммиак бўлган газ аралашмаси сепаратордан циркуляцион компрессор 7 га йўналтирилади, у ерда 31,5 МПа гача сиқилади ва конденсацион колонна 1 ҳамда суюқ аммиак буғлатгичи 8 дан иборат иккинчи конденсацион системага узатилади. Газ конденсацион колоннанинг трубалар оралиғига юқоридан киритилади, бу ерда у трубалар бўйлаб юрувчи газ билан 20-25°С гача совитилади ва буғлаткичга келади, бу ерда у трубалар оралиғида -12°С да қайнаб турувчи аммиак билан – 5-0⁰С гача совитилади. Совитилган циркуляцион газ билан конденсацияланган аммиак аралашмаси конденсацион колонна 1 нинг сепарацион қисмига узатилади, бу ерда суюқ аммиак газдан ажралади. Циркуляцион газ азот-водород аралашмаси билан аралаштирилади ва цикл такрорланади. Конденсацион колонна 1 дан олинган суюқ агрегат минус 5 - минус 2°С температурада 2 МПа гача дросселланади ва аммиак тўплагичига жўнатилади.
Дастлабки газ аралашмасида бўлган метан ва аргон (инерт газлар) синтез циклида тўпланади. Инерт газлар концентрациясини маълум даражада тутиб туриш учун циркуляцион газнинг бир қисми системадан доимо чиқариб турилади. Газ 29,5 МПа босим остида конденсацион колонна 9 га йўналтирилади, у ерда газ иссиқлик алмашгичнинг трубалар оралиғи бўйлаб ўтади ва буғлаткич 10 нинг трубаларига тушади, у ерда эса аммиак -34°С да қайнаб туради. -28°С гача совитилган газ конденсацион колонна 9 нинг сепарацион қисмига суюқ аммиакни ажратиш учун қайтарилади ва кейин фойдаланишга йўналтирилади. Газдаги аммиак миқдори совитилгандан сўнг 2% гача пасаяди. Конденсацион колонна 9 дан суюқ аммиак 2 МПа гача дросселланади ва аммиак тўплагичга йўналтирилади.
Аммиакни синтез қилиш жараёнининг самарадорлиги кўп жиҳатдан катализ ҳудудида оптимал температура режимини яратиш билан белгиланади, у циркуляцион газнинг таркиби, босими, ҳажмий тезлигига ва катализаторнинг хоссаларига боғлиқ. Агар температура режими, газлар миқдори ва бошқа параметрлар аммиак бўйича берилган унумдорликни таъминласа, паст босим эса аммиак синтези системасининг яхши ишлаши ҳақида далолат беради.
Аммиак синтези реакциясининг тезлиги газ аралашмаси таркибига боглиқ мувозанат ҳолатида оптимал таркиб стехиометрик таркиб ҳисобланади. Ишчи шароитида реакциянинг максимал тезлиги Н₂:N₂=2,5-2,8 нисбатда кузатилади, бундай нисбат берилган даражада метаннинг конверсияси босқичида ҳаво сарфини ўзгартириш йўли билан тутиб турилади.
Реакторга киришда газда аммиак миқдорининг ортиши босимнинг ўсишига олиб келади (чунки синтез реакцияси тезлиги пасаяди), аммиакнинг бошланғич концентрациясининг камайиши эса жуда юқори даражадаги алмашишларга ва шунга мос ҳолда системада босимнинг камайишига олиб келади. Босим ошганда реакторда температура ортади, чунки айланиш даражаси ва мос равишда температура ортади. Янги синтез газнинг ортиқча миқдори кирганда босим ортади ва мос равишда катализ худудида температура ортади. Реакторга киришда инерт газлар миқдорининг камайиши жараён тезлигининг ва конверсия даражасининг ортишига олиб келади, бунинг натижасида реакторда температура кўтарилади. Циклдаги доимий босим газ сарфини ростловчи клапан 37 ёрдамида ўзгартириш йўли билан босим ростлагич 11 орқали тутиб турилади. Янги газ таркиби ишлаб чиқаришнинг олдинги босқичларида ростланади.
Колонна синтезига киришдаги газ температураси совуқ газни байпас чизиғида чиқариш иссиқлик алмашгичи ёнидан узатувчи ростловчи клапак 38 га таъсир кўрсатувчи температура ростлагич 12 ёрдамида ўзгармас қилиб турилади. Синтез колоннасидаги температура режими ҳар бир полкада температура ростлагичлари 13-16, совуқ газни полкаларга ростловчи клапанлар 39-42 ёрдамида автоматик узатиш йўли билан барқарорлаштириб турилади.
Конденсацион колонналар 1 ва 9 дан ҳамда сепаратор 6 дан сатҳни ростлагичлар 17-19 ва ростловчи клапаплар 43-45 ёрдамида суюқ аммиакни бериш бўғинлари ростлашнинг муҳим бўғинлари ҳисобланади. Шунингдек, суюқ аммиак буғланишларида сатҳ ростлагич 20 ва 21 лар ҳамда ростловчи клапан 46 ва 47 лар ёрдамида сатҳларнинг доимийлигини автоматик таъминлаш кўзда тутилган.
Асосий технологик параметрларни назорат қилиш вазифасиии амалга ошириш учун бир қатор назорат-ўлчов асбобларини ўрнатиш кўзда тутилган. Қуйидаги параметрларни ўлчовчи асбоблар муҳим ҳисобланади:
колонна девори сиртининг (датчик 22), колонна чиқишида газнинг (датчик 23), янги азот-водород аралашмасининг (датчик 24), чиқарилувчи иссиқлик алмашгич киришидаги циркуляцион газнинг, буғлаткичлар чиқишида газсимон аммиакнинг температуралари (датчиклар 25 ва 26); янги азот-водород аралашмасининг (датчик 27), суюқ ва газсимон аммиакнинг (датчиклар 28-30) босимлари; янги азот-водород аралашмаси (датчик 31), тозалачган газ (датчик 32), циркуляцион газ (датчик 33) сарфи; циркуляцион (датчик 34), янги (датчик 55) ва ҳайдалган (датчик 36) газларнинг таркиби.


89- расм. Аммиакни синтез қилиш жараёнини автоматлаштириш схемаси.
Синов саволлари:
1. Аммиакни синтез қилиш жараёнининг иш унимдорлигининг кўрсатгичи қандай параметрлар ҳисобланади?
2. Бу жараённи автоматлаштиришда қандай билвосита параметрлардан фойдланилади ва нима учун?
3. Аммиакни синтез қилиш жараёнини оптимал иш режимига эришиш учун қандай параметрларни ростлаш ва назорат қилиш тавсия этилади?