Propan-butan aralashmasini ajratib olish uchun unumdorligi 10 T/soat bo`lgan rektifikatsion kallonnani loyihalash mundarija kirish asosiy qism

4. Tabiiy gazdan propan va butan fraksiyasini ajratib olishni usullarini samaradorligi. texnologik jarayonlarni maqbullashtirish.


Gazlardan olinadigan (organik sintez uchun) xom ashyo sifatiga ta’sir etuvchi ortiqcha qо‘shimchalar gazni tarkibidan chiqariladi, ya’ni tozalanadi. Tozalash jarayonlari kо‘p bosqichli bо‘lib, murakkabdir. Gazlarni H₂C dan tozalash: quruq va suyuq holatdagi kо‘rinishlarga bо‘linadi.
Gazlarni oltingugurt birikmalaridan tо‘liq tozalash uchun suyuq holdagi usul qо‘llaniladi. Bunda mono-, di- yoki trietanolamin va fenolyantlar ishlatiladi. Etanolaminlar ishqorlik xossasiga ega bо‘lib, H₂S, bisulfidlarni (R- S - S - R^´), N₂SO₃ va boshqa qо‘shimchalarni о‘ziga yaxshi yutadi.
Gazlar tarkibidagi oltingugurt birikmalarini yuqoriga qarab 2- va undan yuqori bosqichli tozalashni amalga oshiriladi.
Jarayonni kamchiliklaridan biri, gazni katta tezlikda harakati tufayli kо‘pik hosil bо‘lishi kо‘payib, reagentni chiqib ketishi (u bilan) ortadi.
Gazlarni suyuq yutuvchilar bilan quritish kо‘p tarqalgan usullardan biridir. Bunda har qanday bosimdagi gazlarni quritish mumkin. Quritish usuli gazlarni H₂S dan tozalash texnologiyasi bilan bir vaqtda amalga oshirilmoqda.
Suyuq yutuvchilar – etilenglikollap yordamida tozalash.
Etilenglikol о‘zida suvni yaxshi yutadi. Bunda 60% etilenglikol, 20%-monoetanolamin, 20% - N₂O dan iborat yutuvchi ishlatiladi. Gazni namligi va H₂S ni miqdoriga qarab, DEG va MEA lar miqdori yutuvchida о‘zgartiriladi. Bu usul T = - 20°C past bо‘lgan sharoit uchun ishlatiladi.[24]
Gaz aralashmalarini tozalagan alohida uglevodorodlarga yoki uglevodorodlar qismlariga (fraksiyalariga) ajratish uchun quyidagi jarayonlarni: absorbsiya, adsorbsiya, rektifikatsiya (bosim ostida), xemosorbsiya va kо‘p usullik qо‘llaniladi.
Absorbsiya – gaz aralashmasidagi propilendan pentangacha bо‘lgan fraksiyalarni ajratib olish uchun ishlatiladi. Ajralayotgan qismda etan va etilen ham uchrashi mumkin.
Bu usul gaz oqimiga qarama-qarshi harakatlanadigan absorbentni yutishidan iborat. Gaz komponentlari suyuqlikda eriydilar. Komponentni molekulyar og‘irligi ortishi bilan ular absorbentda shuncha yaxshi eriydi.
Masalan: pentan tо‘liq eriydi.
butan – 90-95% yutiladi.
propan – 75-80%.
etan – 25-30%.
metan esa ancha kam miqdorda yutiladi.
Qaysi uglevodorodni ajratib olinishiga qarab T, R, absorbentni gaz bilan miqdoriy nisbatlari tanlanadi. Odatda absorbsiya 12-20 atm.da olib boriladi.
R – ortishi bilan ajratib olish darajasi ortadi (temperatura pasayishi bilan ham).
Gazni suyuqlikda yutilishi Q ajralishi bilan boradi (absorbsiya issiqligi - ∆N_ads.):

T – ortishi bilan gaz fazadagi kompopentlarni bosimi ortadi va absorbsiya susayadi. Yuqori haroratda absorbsiya tugab, desorbsiya jarayoni borishi mumkin.
Fraksiyalar miqdorini ortishini oldini olish uchun absorberlar oraliq sovutiladi.
Absorbsiya 35°C dan yuqori bо‘lmagan temperaturada olib boriladi. Gazlarni suyuqlik ustidagi bosimini ortishi, absorbent temperaturasini bosimlarini eritmadagi gazlarni parsial pasayishi absorbsiyani samaradorligini belgilaydi.[28]
Absorbsiya samaradorligi (effekti) 1kg absorbent yutgan – gazni miqdori (m3) ga teng. Samaradorlik R va T dan tashqari boshqa shart-sharoitlarga ham bog‘liq (yuzasi absorbent, kо‘pik hosil bо‘lishi, qaynash-aralashi tezligi).
Absorbent sifatida – ligroin, kerosin, kerosin-gazoylli neft fraksiyalarini ishlatish mumkin. Uglevodorodlar bilan tо‘yingan absorbent desorbsiya qilinadi (haydalib kondensatsiya qilinadi).



20-rasm. Tabiiy gazdan propan va butan fraksiyasini ajratib olishga tayyorlash jarayoni.


Uglevodoroddagi tо‘liq gaz absorberni (1) pastki qismidan beriladi (tarelkalarga). Absorber yuqori qismiga esa absorbent beriladi. Ayrim uglevodorodlari yutilgan gaz uni yuqori qismidan chiqadi. Uglevodorodlar bilan tо‘yingan absorbent issikliq almashuvchi (3)dan о‘tib desorberga (4) keladi. Desorberda (5) qizitgich hisobiga yutilgan uglevodorodlar bug‘lantiriladi. Desorberni pastki qismidan uglevodorodlardan ajralgan absorbent (3) ga yuboriladi. (2) nasos yordamida u (7) sovutgich orqali о‘tib absorberga tushadi. Shunday qilib jarayon qurilmasi absorbent – absorber – desorber – absorber siklida (yopiq) ishlaydi.
Desorberni yuqori qismidan bug‘ holat absorbentdan ajralgan gaz komponentlari (8) sovutgichda sovub kondensatlanadi va 9 yig‘uvchiga tushadi. Kondensatsiyalanishga ulgurmagan benzin gazi (9) dan nasos yordamida sо‘rib olinib, desorberni tо‘yintirish (boyitish) uchun ishlatiladi. Uning ortiqcha qismi tayyor mahsulot sifatida ishlatiladi.[26]
Adsorbsiya jarayonida qattiq yutuvchi sifatida mayda g‘ovakli, aktiv yuzaga ega adsorbentlar kо‘mir, silikagel, grafit va boshqalar ishlatiladi. Adsorbent aktivligi (yutish) g‘ovaklar mayda bо‘lishi kerak.
Adsorbentlarni solishtirish yuzasi deb, yuzasi birligini uning og‘irligiga nisbatiga aytiladi (m²/g). Yirnk va mayda g‘ovakli adsorbentlar bor. G‘ovaklar diametri angstremda о‘lchanadi.
1 Ǻ = 10^-8 sm. Mayda g‘ovak ≤ 30Ǻ, yirik g‘ovak >3Ǻ.
Adsorbsiya asosan 20-25°S va R= 4-6 atm. li olib boriladi.
Uglevodorodlarni adsorbsiyasi ularni molekulyar og‘irligi, kimyoviy tarkibiga bog‘liq.
Olefin uglevodorodlari yaxshi yutiladi, parafin uglevodorodlariga nisbatan. Yuqori molekulali birikmalar ham yaxshi yutilib, о‘zidan oldin yutilgan molekulali uglevodorodlarni siqib chiqaradi.
Yutilgan uglevodorodlarni desorbsiya qilish uchun haroratni 250°C gacha suv bug‘i bilan oshiriladi. Natijada ajralgan uglevodorodlar kondensatlanib, suvdan ajraladi. Shundan keyin adsorbent quritiladi (quruq gazda), adsorbentdan chiqayotgan gaz yordamida. Gaz uglevodorodlarini yutish jarayoni 40-60 min.ni tashkil etadi. Dastlab T=50°C keyin Q chiqishi hisobiga 70°C gacha oshirish mumkin.
Davriy ishlovchi adsorbentlar unumdorligi yaxshi emas. Shuning uchun uzluksiz ishlovchi adsorberlar ishlatiladi. Bu jarayon – gipersorbsiya deyiladi. Bunda ajralish uchun yuborilgan gaz uzluksiz harakat qilayotgan aktiv kо‘mir bilan tо‘qnashadi. Desorbsiya 250-360°C da oshiriladi. Adsorbentni regeneratsiya qilish 560-600°S da amalga oshiriladi. Bu usul kо‘proq etilenni gazdan ajratish uchun qulaydir. Ammo etilenni etandan ajratish uchun bu usul noqulay.
Adsorbsiyani umumiy kamchiligi – gaz aralashmasidan albatta og‘ir uglevodorodlarni chiqarish kerak bо‘ladi., chunki ular desorbsiya vaqtida adsorbentdan yomon ajraladi.
Rektifikatsiya usuli gaz uglevodorodlarini qismlarga (fraksiyalarga) ajratishini asosiy usulidir. Gaz uglevodorodlarini tо‘g‘ridan-tо‘g‘ri fraksiyalarga ajratish ancha qiyindir. Shu sababli kо‘pincha gaz asosan ikki (fazoga): - bug‘ fazadagi past molekulyar og‘irlikka ega uglevodorodlar, suyuq fazadagi yuqori molekulyar og‘irlikka ega uglevodorodlarga ajratiladi.
Hosil bо‘lgan ikki xil fazani (“suyuqlik-gaz”) mexanik usul bilan suyuqlik va gazga ajratiladi. Keyin suyuq faza fraksiyalarga ajratish kolonnalarida rektifikatsiya qilinadi.
Gazlardan suyuq fazani ajratib olish uchun temperaturani pasaytirish, bosimni esa oshirish bilan amalga oshiriladi.

21-rasm. Propan va butan fazalari.
Gazlarni siqilishi yuqori temperaturada qaynaydigan uglevodorodlarni kondensatlanishiga olib keladi. Shu boisdan u uglerodorodlarni aniq ajralishini ta’minlamaydi.
Gaz aralashmalarini sovutish (juda past temperaturagacha) uglevodorodlarni kondensatlanishi uchun zarur bosimni bir oz bо‘lsa, ham kamaytirish imkonini beradi. Gazlarni sovutish uchun turli tizimlar (sistemalar) ishlatiladi.
Masalan:
- 50°S ga sovuta oladigan ammiakli sistema.[29]
- 100°S ga sovuta oladigan 2-ta bosqichli “etan – ammiakli” sistemalar.
-Droselli sovutish (bu drossel effektiga, ya’ni siqilgan
gazlarni juda tezlik bilan bosimini pasaytirish usuli).
Ajratishni qaysi usulini qо‘llash; fraksiyalarni qayerlarda ishlatishiga; gazlarni dastlabki tarkibiga; ajraladigan uglevodorodlarni tozaligiga bо‘lgan talablardan kelib chiqadi.
Amalda esa asosan uglevodorodlarni atomi soniga qarab, fraksiyalarga ajratish olib boriladi.
Sun’iy gazlar: - metan, etan-etilen, propan-propilen, butan-butilen, pentan-amilen fraksiyalariga ajratiladi.
Ammo hozirgi organik sintez sanoati korxonalari gazlarni aniq alohida komponentlarga ajratishni talab qilmoqda.
Masalan: etan-etilen fraksiyasini emas, balki etanni, etilenni alohida-alohida ajratib berish kerak. Buning uchun bosim ostida rektifikatsiya qilinmoqda, bu uglevodorodlarni T_q lari 15°S ga farq qiladi.
TC₂H₆ = - 88,6°S
Tet_ilen(C₂H_b) = - 103,8°C(104°C)
Propan va propilen 5,6°S ga farq qiladi.
S₄ ga teng uglevodorodlarni (masalan, kreking vaqtida chiqarilgan gazlarni) ajratish ancha qiyin. Butan-butilen fraksiyasidagi komponentlarni temperaturalari bir-biriga ancha yaqindir.
Masalan: - izobutan T_q = - 11,7°S

• 
  izobutilen T_q - - 6,9°S
  
• 
  buten-1 T_q = - 6,26°S
  
• 
  butadiyen T_q = - 4,4°S
  
• 
  n-butan T_q = - 0,5°S
  

Butan-butilen uglevodorodlaridagi butanni butadiyendan ajratish uchun kamida 200 dona tarelkasi bor rektifikatsion kolonna kerak.
Buni esa amalga oshirib bо‘lmaydi.
Bundan tashqarsh, butadiyen butan bilan - 5°S da qaynaydigan azeotrop aralashmalar hosil qiladi.
Shu sababli temperaturalari bir biriga juda yaqin bо‘lgan uglevodorodlarni azeotrop rektifikatsiyalash usuli bilan ajratiladi. Ajralishi kerak bо‘lgan uglevodorodlarga azeotrop aralashma hosil qiluvchi birorta komponent qо‘shiladi (uning temperaturasi boshqalaridan ancha farq qiladi). Keyin rektifikatsiya qilinib, azeotrop aralashma hosil qilmagan uglevodorod ajratib olinadi. Shundan sо‘ng azeotrop aralashma ajratiladi.