O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI FARG’ONA POLITEXNIKA INSTITUTI KIMYO-TEXNOLOGIYA fakulteti KIMYOVIY TEXNOLOGIYA kafedrasi NOORGANIK MODDALAR ISHLAB CHIQARISH USKUNALARI VA LOYIHALASH fanidan Mavzu: « Unumdorligi 37850 nm3/soat bo’lgan konversiyalangan gazini ammiak ishlab chiqarish tsexining MEA bilan tozalash bo’limini loyihalang. Asosiy qurilma absorbtsiya kolonnasi.» Bajardi: Mirvalijanov Azamat (imzo) Rahbar: (F.I.Sh) _____________ Xamroqulov Zohidjon (imzo) (F.I.Sh) Komissiya a’zolari: _____________ (imzo) _____________ (imzo) FARG’ONA – 2020 y. __________________ (F.I.Sh) __________________ (F.I.Sh) O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI FARG’ONA POLITEXNIKA INSTITUTI KIMYO-TEXNOLOGIYA fakulteti KIMYOVIY TEXNOLOGIYA kafedrasi NOORGANIK MODDALAR ISHLAB CHIQARISH USKUNALARI VA LOYIHALASH fanidan Mavzu: « Unumdorligi 37850 nm3/soat bo’lgan konversiyalangan gazini ammiak ishlab chiqarish tsexining MEA bilan tozalash bo’limini loyihalang. Asosiy qurilma absorbtsiya kolonnasi.» Bajardi: Mirvalijanov Azamat (imzo) Rahbar: (F.I.Sh) _____________ Xamroqulov Zohidjon (imzo) (F.I.Sh) FARG’ONA – 2020 y. MUNDARIJA: 1. Kirish...................................................................................................................... 3 2. Xom- ashyo va tayyor mahsulot tavsifi .................................................................. 5 3. Jarayonning fizik - kimyoviy asoslari.......................................................................8 4. Texnologik sxema bayoni....................................................................................... 10 5. Texnologik ishlab chiqarishda asosiy jihoz hisobi va bayoni 5.1. Moddiy va issiqlik hisobi.................................................................................... 12 5.2. Asosiy jihozning hisobi........................................................................................16 6. Mexanik hisob....................................................................................... ………… 22 7. Gidravlik hisob...................................................................................... ………… 23 8. Asosiy qurilmaning bayoni. ................ ...................................................................24 9. Xulosa................................................................................................................ … 25 10. Adabiyotlar............................................................................................................26 1. Kirish Kimyo va kimyo korhonalarini jadal suratlarda o’sib rivojlanib borishi mamlakatimizning hozirgi kundagi moliyaviy inqirozni oldini olishga katta xissa qo’shmoqda. Kimyo sanoati va ishlab chiqarilgan kimyoviy mahsulotlar mustaqilligimizning moddiy – tehnikaviy bazasini yaratishda muhim o‘rin tutadi. Bundan tashqari kimyoviy sanoatning tez suratlarda rivojlanishdagi asosiy sharoitlardan biri, sanoatni xom ashyo bilan yetarlicha darajada ta‘minlash, undan to‘la va to‘g‘ri foydalanishdan iboratdir. Farg'ona viloyati o'zining yer osti va yer usti boyliklari, rivojlangan sanoat va kommunikatsiya tarmoqlari, boy mehnat resurslari bilan mamlakatimiz taraqqiyotida alohida o'rin tutadi. Keyingi vaqtda birgina Farg'ona neftni qayta ishlash zavodi 89 million dollar miqdordagi investitsiya va kreditlar hisobiga tubdan modernizatsiya qilindi. Farg'ona azot ishlab chiqarish birlashmasiga qariyb 95 million dollarlik investitsiya jalb etilishi uning salohiyati keskin yuksalishiga olib keldi. "O'zkimyosanoat" davlat aksiyadorlik kompaniyasi tizimida muayyan ishlar amalga oshirilmoqda. Jumladan, yuqori samarali texnologiyalar va uskunalarni boshqarishning yangi tizimlarini qo'llash yo'li bilan ishlab chiqarish samaradorligini oshirish, kimyo sanoati korxonalarining ekologik xavfsizligini ta'minlash singari masalalar kompaniya faoliyatining asosiy yo'nalishlaridandir. Bugungi kunda kompaniya tizimidagi korxonalarda mineral o'g'itlar, sun'iy tolalar, polimer materiallar, energetika, kimyo sanoati uchun kimyoviy reagentlar, o'simliklarni himoya qilish vositalari, defoliantlar, chigit ekishda ishlatiladigan plyonkalar singari 150 turdan ko'proq mahsulot ishlab chiqarilmoqda. Ularning o'nlab turlari eksport qilinmoqda. O‘zbekiston respublikasi kimyo sanoati yuzlab turdagi xalq va qishloq xo‘jaligi uchun zarur bo‘lgan mahsulotlarni ishlab chiqarishda shular jumlasiga kiradi. Bularga: -”Navoiyazot” AJ, -Chirchiq elektrokimyo ishlab chiqarish birlashmasi, Samarqand va Olmaliq kimyo zavodlari va bularga yana O‘zbekistonda katta zavod ”Farg‘onaazot” A.J. misol bo‘ladi. Hozirgi kunda azot ishlab chiqarish kimyo sanoatini asosiy tarmoqlaridan biri 3 bo’lib nihoyatda rivojlanib bormoqda. Uning rivojlanishida qishloq xo’jaligini azotli o’g’itlar bilan taminlash sanoatda esa turli azot saqlovchi birikmalarni olishda ahamiyati nihoyatda katta. Azotli o’g’itlar va birikmalarni olishda ishlatiladigan asosiy xom ashyo bo’lgan azot elementi asosan atmosfera havosi tarkibidan o’ta sovitish usuli bilan ajratib olinadi, hamda ishlab chiqarish uchun beriladi. Sanoati kun sayin o‘sish va qishloq xo‘jalik mahsulotlariga talab ortishi bilan mineral tuzlarga (o‘g‘itlarga) bo‘lgan ehtiyoj ortib bormoqda. Hozirgi kunda insoniyat oldida turgan muammolardan biri ozuqa mahsulotlarini va sanoatni xom ashyo bilan ta‘minlashdir. O‘zbekiston Respublikasida ham kimyo sanoatiga katta e’tibor berilib, yangidan yangi ishlab chiqarish korxonalarini bunyod etish, yangi ishchi o‘rinlarini yaratish, import hajmini kamaytirib, eksport hajmini oshirish bugungi kunning dolzarb vazifasiga aylantirilgan. "O'zkimyosanoat" davlat aksiyadorlik kompaniyasi tizimida mazkur qaror ijrosi yuzasidan muayyan ishlar amalga oshirilmoqda. Jumladan, yuqori samarali texnologiyalar va uskunalarni boshqarishning yangi tizimlarini qo'llash yo'li bilan ishlab chiqarish samaradorligini oshirish, kimyo sanoati korxonalarining ekologik xavfsizligini ta'minlash singari masalalar kompaniya faoliyatining asosiy yo'nalishlaridandir. Hozirgi kunda qishloq xo’jaligini rivojlantirishda ammiak ishlab chiqarishning ahamiyati juda kattadir. Hozirgi kunda azot ishlab chiqarish kimyo sanoatini asosiy tarmoqlaridan biri bo‘lib nihoyatda rivojlanib bormoqda. Uning rivojlanishida qishloq xo‘jaligini azotli o‘g‘itlar bilan taminlash sanoatda esa turli azot saqlovchi birikmalarni olishda ahamiyati nihoyatda katta. Sanoati kun sayin o’sish va qishloq xo’jalik mahsulotlariga talab ortishi bilan mineral tuzlarga (o’g’itlarga) bo’lgan ehtiyoj ortib bormoqda. Hozirgi kunda insoniyat oldida turgan muammolardan biri ozuqa mahsulotlarini va sanoatni xom ashyo bilan ta’minlashdir. O‘zbekiston Respublikasida ham kimyo sanoatiga katta e’tibor berilib, yangidan yangi ishlab chiqarish korxonalarini bunyod etish, yangi ishchi o‘rinlarini yaratish, import hajmini kamaytirib, eksport hajmini oshirish bugungi aylantirilgan. 4 kunning dolzarb vazifasiga 2. Xom-ashyo va tayyor mahsulot tavsifi Sintetik ammiak olish uchun hom ashyo mahsulotlari sifatida tabiiy gaz va atmosfera havosidan foydalaniladi. Tabiiy gaz vodorod olish uchun bundan tashqari yuqori bosimli bug` olish uchun ham ishlatiladi. Uning tarkibi hajm jihatidan quyidagicha: CH4 -94,47%; C2H6-3,0%; C3H8-0,6%; C4H10-0,24%; C5H12-0,1% ; C6H14-0,09%; CO2-0,60 %; N2-0,90%. Tabiiy gazning asosiy qismini metan tashkil etadi. Metanning molyar massasi 16,04 g/mol, 00C dagi zichligi 0,7168 kg/m3, -182,50C da suyuqlanadi, -161,60C da esa qaynaydi. Oddiy sharoitda metan rangsiz, hidsiz, suvda kam eruvchi, havodan yengil gaz. Maishiy hayotda va texnikada ishlatilganda odorontlar qo`shiladi shuning uchun o`tkir hidga ega bo`lib, toksik jihatdan ta`sir etmaydi inson sog`ligi uchun havfsiz.U suv bug`lari bilan nikel va aluminiy oksid ishtirokida 800-9000C da katalizatorsiz esa 1400-16000C da reaksiyaga kirishib, metanol, turli ulevodorodlar, sirka kislota, asetaldegid va boshqa mahsulotlar uchun hom ashyo hisoblangan sintez gaz olinadi. Metanning havodagi portlashga havfli konsentratsiyasi 4,4% dan 17% gacha bo`lib 9,5% bo`lganda esa portlashga havflilik darajasi nisbatan yuqoriroq. Havflilik sinfi - 4. Loboratoriya sharoitida metan natron ohak (natriy gidroksid va kalsiy gidroksid aralashmasi)dan yoki suvsiz natriy ishqor bilan muz holdagi sirka kislotadan olinadi: 2NaOH+CH3COOH→Na2CO3+H2O+CH4↑ Natriy atsetat suyuqlanmasi va natriy ishqordan ham olinadi: CH3COONa+NaOH→CH4↑+Na2CO3 Metan havoda ko`kish rang hosil qilib yonadi. Havo hajmiy jihatdan 78% azot, 21% kislorod va 1% boshqa gazlardan tashkil topgan. Havo ammiak sintezi uchun kerak bo`lgan komponent azotga boydir, shuning uchun azotni atmosfera havosidan olish qulay usuldir. Havoning tarkibi o`zgaruvchan bo`lib, katta shaharlarda o`rmonga nisbatan karbonat angdrid miqdori ko`p bo`ladi. Tog`li rayonlarda esa kislorod azotga nisbatan 5 og`ir gaz bo`lgani sababli miqdori kamayib boradi, chunki yuqoriga ko`tarilgan sari uning zichligi kamayadi. Turli hududlarda havo tarkibidagi gazlarning miqdori 1-3% ga farq qiladi. Havo har doim tarkibida suv bug`lari tutgan bo`ladi. 00C da 1m3 havoda 5 gr, +100C da esa 10 gr suv bug`I aralashgan bo`ladi. Molekulyar massasi – 29,98 g/mol Zichligi – 1,2047 kg/m3 (200 da) O`zgarmas bosimda issiqlik sig`imi – 1,006 kJ/(kg∙K) Dinamik qovushqoqligi – 17,2 mkPa∙c Suvda eruvchanligi – 29,18 sm3/l Tayyor mahsulot tavsifi Mahsulotning texnik nomi – Suyuq texnik ammiak. Kimyoviy formulasi - NH3. Texnik ammiak GOST 6221-90 talabiga binoan ishlab chiqariladi. Ammiakning asosiy fizik-kimyoviy xossalari. Suyuq ammiak – rangsiz, shaffofdir. U gaz holida ham rangsiz bo`lib juda o`tkir hidga ega. Hajmiy og`irligi: a)suyuq ammiak – 120C da 0.1732 MPa bosimda 0.654 kg/l b)gaz holdagi ammiak 0.1732 MPa bosim va -120C da – 2.21kg/m3 Molekulyar massasi M – 17.0304 Molyar hajmi – 22049 sm3 0.1MPa (760 mm Hg) da qaynash temperaturasi – minus 33.50C 0.1MPa (760 mm Hg) da suyuqlanish temperaturasi – minus 77.80C Kritik temperaturasi – 132.40C Kritik bosimi – 11.15 MPa Ammiak normal sharoitda oksidlovchilar ta`siriga barqaror, suyuq ammiak qiyin yonuvchi modda hisoblanadi. Kislorod ishtirokida yonish jarayoni quyidagicha boradi: 4NH3 + 3 O2→ 2 N2 + 6 H2O + Q Oksidlanish katalizator ishtirokida borsa, azot oksidi hosil bo`ladi: 4NH3 + 5 O2→ 4 NО + 6 H2O + Q Ammiak suvda juda yaxshi eriydi, jarayon ammoniy gidroksid hosil bo`lishi bilan 6 boradi: NH3 + Н2O NН4ОH + Q 200C 0.1 MPa bosimda 1 hajm suvda 760 hajm ammiak eriydi. Suyuq ammiak yengil uchuvchan gaz, u ko`plab organik va noorganik moddalar uchun yaxshi erituvchi hisoblanadi. Suyuq ammiakda bosim ortib borishi bilan azot, argon, metanlarning eruvchanligi ortib boradi. U toksikologik xususiyatga ega bo`lib, ko`z shilliq pardasini va nafas yo`llarini zaharlab yemiradi, kuchli nafas bo`g`ilishiga olib keladi. Ammiakning qo`llanilish sohalari.Texnik ammiak nitrat kislota olish uchun hom ashyo bo`lib xizmat qiladi. Bu jarayon ikki bosqichda boradi: dastlab ammiak azot oksidigacha oksidlanadi: 4 NH3 + 5O2→ 4 NО + 6 Н2О So`ng NO NO2 gacha oksidlanadi va suvga yuttiriladi: 2NО + O2→ 2NО2 3NО3 + Н2O → 2НNО3 +NO Nitrat kislota ammiak bilan o`zaro ta`sirlashib juda qimmatbaho bo`lgan mineral o`g`it ammoniy selitrasini hosil qiladi: NH3 + NHO3→ NН4NO3 + NО3 Ammiakning yuqori bosim ostida karbonat angdrid bilan ta`sirlashishidan yuqori konsentratsiyali o`g`it – sintetik karbamid olinadi: 2NH3 + CO2 = CO(NH2)2 + H2О Ammiak o`g`it sifatida keng foydalaniladi va azotli o`g`itlar olish uchun asosiy hom ashyo hisoblanadi. Ammiakning turli xil bosimlarda eruvchanligi (haroratga bog`liq holda kg/kg). 7 3. Jarayonning fizik-kimyoviy asoslari. Ammiak sintezi reaksiyasi qaytar reaksiya bo`lib, issiqlik chiqishi bilan boradi: N2 + 3H2→2NH3 + 106kJ Reaksiyada gazning hajmi ikki marta kamayadi. Le-Shatalye prinspiga muvofiq haroratni oshirish ammiak parchalanishi tomon, bosimni ortishi esa reaksiyani ammiak hosil bo`lishi tomonga borishini ta`minlaydi. Uy haroratida 1 atm. bosimda reaksiya muvozanati to`liq ammiak sintezi tomon siljiydi, ammo reaksiya unumi juda past bo`ladi. Reaksiya katalizator ishtirokida juda tez ketadi. Ammo katalizator 400-5000C da aktivlik ko`rsatadi. Bundan yuqori haroratda ammiak sintezi yuqori bosimda boradi. Muvozanatni ammiak hosil bo`lishi tomonga siljitish uchun yuqori bosim va past harorat kerak. Hatto eng yuqori bosimda ham katalizator qo`llanilmasa, reaksiya unumi past bo`ladi. Ishlab chiqarish sharoitida reaksiya 400-5000C haroratda qattiq katalizator ishtirokida va bosimda olib boriladi. Ammiak sintezi reaksiyasida: temir, uran, osmiy, radiy, platina, molibden va boshqa metallar aktiv katalizator bo`la olishi aniqlangan. Eng aktivi uran va osmiydir, ammo qimmatligi va zaharlarga chidamsizligi uchun ular qo`llanilmaydi. Sanoatda temir katalizator keng qo`llaniladi. Bu ham arzon, ham ancha aktiv, yuqori haroratga va zaharlarga chidamli. H2S va boshqa S li birikmalar Fe ni qaytmas qilib zaharlaydi. Agar 0,1 % S li birikma bo`lsa, katalizator aktivligi 50 % ga 1 % S li birikma bo`lsa,100 % ga pasaytiradi. H2J, CO va CO2 lar esa juda kuchli zaharlaydi, ammo zahar qaytariladi. Ammiak sintezi bu tipik geterogen katalitik jarayon bo`lib, bir necha bosqichda boradi: 1.Gazlar aralashmasidan azot va vodorodning katalizator sirtiga va ichki g`ovaklariga absorbsiyasi. 2.Katalizatorga gazlarning kimyoviy absorbsiyalanishi. 3.Katalizator sirtida azot va vodorodning o`zarota`siri. Bunda azot katalizatordan 8 elektron oladi, vodorod esa katalizatorga elektronlar beradi, ya`ni uning yo`qotgan elektronlari o`rnini to`ldiradi. Buning natijasida imid-amid va ammiak hosil bo`ladi. Albatta bu jarayonlarni amalga oshirishda, ya`ni elektronlarni u elementdan bu elementga o`tishini ta`minlash uchun promotrlardan foydalaniladi (ishqoriy metal oksidlari, SiO2, va boshqa oksidlar). Sintezning yuqori va barqaror mahsuldorligini ta`minlash uchun: 1.AVA ni yuqori darajada tozalash 2.AVA nisbatini 1:3 holatda saqlash 3.Kontaktga kirayotgan gaz aralashmasida NH3 miqdorini kamaytirish. 9 4. Texnologik sxema bayoni. Ammiak sintezi jarayoni quyidagi asosiy bosqichlardan iborat: Tabiiy gaz kompressiyasi Oltingugurtdan tozalash Metan konversiyasi Uglerod oksidi konversiyasi Metildietanol bilan tozalash (CO2ni) Metanlash Azot – vodorod aralashmasi kompressiyasi Ammiak sintezi. Monodietanol bilan CO2ni tozalash. Konvertirlangan gazni monodietanolamin (MDEA) eritmasi bilan tozalsh quyidagi reaksiyaga asoslangan: (OHCH2CH2)2NCH3 + CO2 + H2O→(OHCH2CH2)2NCH3 HCO3 2(OHCH2CH2)2NCH3 + CO2 + H2O→ ((OHCH2CH2)2NCH3)2CO3 ((OHCH2CH2)2NCH3)2CO3 + CO2 + H2O→2(OHCH2CH2)2NCH3HCO3 Yuqoridagi reaksiyalar hammasi qaytardir. Reaksiya past temperatura va CO2 ning parsial bosimi yuqori bo`lganda chapdan o`ngga boradi, ya`ni CO2 ning eritmaga yutilish darajasi ortadi. Absorberdan so`ng 2 parallel joylashtirilgan regenerator-rekuperatorlar joylashtirilgan bo`lib ular yutilgan CO2 ni eritmadan regeneratsiya qilib ajratadi. Absorbsiya jarayonida MDEA ning 70-85 % li eritmasi ishlatiladi. Yuqori intensivlikka ega bo`lgan absorberda joriy qilingan jarayon parametrlari karbonizatsiyalashni muvozanat holatga yaqinlashtiradi. MDEA eritmasida karbonizatsiya darajasining ortishi energiya sarfini kamaytirish hamda sistemada eritma sirkulyatsiyasini kamaytirish imkonini beradi. Loyiha bo`yicha karbonizatsiya darajasi MDEA eritmasiga - 0,67 mol/mol MDEA ni tashkil etadi. Regeneratsiyalangan eritmada harorat 400 dan past bo`lganda (qish mavsumida) yutilish darajasi (0,7-0,72) mol СО2/mol MDEA ga yetadi. Konvertirlangan gaz 2,8Mpa dan yuqori bo`lmagan bosimda, 500C haroratda 10 absorberda (301) 80-85 % li MDEA eritmasiga (35-420C ) yuttirish uchun beriladi. Absorbsiya jarayoni ko`p qatlamli tarelkali absorberda boradi. Absorber pastki va yuqorigi qismlarga bo`lingan bo`lib har ikkala bo`limdan gaz oqimi berib turiladi. Konvertirlangan gaz avval pastki qismda tozalanadi so`ng esa yuqori qismida CO2 miqdori 0,03 % qolguncha tozalanadi. Bu yerda gaz qalpoqsimon tarelkalar orqali flegmadan o`tadi va gaz bilan birga chiqib ketayotgan eritma ushlab qolinadi. Absorbsiya bo`limidan chiqqan gaz (tozalanmagan AVA) metanlash bo`limiga keladi. Regenerator-rekuperator ham absorbsion kalonna kabi 2 oqimga bo`lingan. Regenerator-rekuperatorning yuqori qismida (10÷31 tarelka)12-3 tarelkalar joylashgan. Bundan tashqari U simon issiqlik almashinish apparati ham joylashgan bo`lib u yerda regenirlangan issiq eritmadan kelayotgan MDEA eritmasiga issiqlik beradi. Bu seksiyada kelayotgan eritma tarkibidagi CO2 (50-58) g/lСО2 qolguncha desorbsiya boradi. Eritma qurilma pastki qismida issiqligini berib tahminan bir xil bo`lgan ikki oqimga ajraladi. Birinchi qism eritma 115-1200 C harorat bilan nasos orqali so`rilib issiqlik almashinish elementlari tarelkalari orqali pastga sochiladi va buyerda 60-700C gacha soviydi. Keyingi sovutish birinchi oqimni havo xolodilnigida olib boriladi. Eritma sovugach to`lanib absorbsiya kolonnasining pastki qismiga yuttirish uchun beriladi. Eritma qolgan ikkinchi oqimi regeneratorning pastki seksiyasiga kirib (1-19 tarelkalar) chuqurroq regeneratsiyalanadi. CO2ni so`nggi desorbsiyalash qaynatgichda bug` orqali qaynatish bilan amalga oshiriladi СО2 (16-21) g/l. Regeneratsiyadan chiqayotgan gaz ikkiga toza va ifloslangan fraksiyalarga ajratiladi. Tozafraksiya 85 % gacha CO2 tutgan bo`ladi. Gaz harorati 57-670C va bosimi (0,04-0,05) Мpa bo`lib MDEA tomchilaridan ajratuvchi separatorda 450C gacha soviydi va talabgorga jo`natiladi. Ifloslangan fraksiya esa tarkibida 5 % gacha CO2 tutadi va regenerator pastki qismidagi separatorda flegmada yuvilib (57-67) °С harorat, (0,04-0,05) МPa bosimda havo sovitgichida 450C gacha sovitilib atmosferaga tashlab yuboriladi. 11 5.Texnologik hisob. 5.1.Absorbsiya bosqichining moddiy hisobi. nomi kg/soat % nm3/soat % СН4 162 0,6 227 0.6 СО 425.75 1.8 340.6 0.9 СО 2 10631.7 45.2 5412.5 14.3 Н2 1923 8.3 21536.6 56.9 N2 5819.4 24.7 4655.55 12,3 Н2О 4562.3 19.4 5677.5 15 jami: 23524.15 100 37850 100 Sarfi : СО 2 ning yutilishi 98,4 ni tashkil etadi. 10631.7 ∗ 98,4 = 10461.6 𝑘𝑔/𝑠𝑜𝑎𝑡 100 Qolgan СО 2 ning miqdori. 10631.7-10461.6 = 170.1 Тo’yingan darajasi η=95,0 gacha bo’lishini hisobga olib, МEА ning sarfi. 10461.6 = 11012 𝑘𝑔/𝑠𝑜𝑎𝑡 0,95 CO 2 bilan to’yingan МEА ning miqdori. 11012 + 10461.6 = 21473.6 𝑘𝑔/𝑠𝑜𝑎𝑡 12 Absorbsiya bosqichining moddiy balansi. 5.1 jadval Kelishi Sarfi nomi kg/soat % nм3/soat % nomi kg/coat % nм3/soat % СН 4 162 0.47 227 0.54 СН 4 162 0.47 227 0.56 СО 425.75 1.23 340.6 0.84 СО 425.75 1.23 340.6 0.84 СО 2 10631.7 30.78 5412.5 12.89 СО 2 170.1 0.49 86.6 0.21 Н2 1923 5.67 21536.6 51.32 Н2 1923 5.67 21536.6 53.12 N2 5819.4 16.85 4655.55 11.09 N2 5819.4 16.83 4655.55 11.5 Н2 О 4562.3 13.2 5677.5 13.53 Н2 О 4562.3 13.2 5677.5 14 МEА 11012 31.8 4111 9.79 МEА 21473.6 62.1 8016.8 19.77 jami 34536.15 41960.75 100 jami 34536.15 100 40540.65 100 100 5.1. Absorbsiya bosqichining issiqlik hisobi. Issiqlik miqdori quyidagi formula bilan topiladi. Q=C m *Δt Bu yerda: C- komponentning issiqlik sig’imi. м- mаssaviy sarf(kg/soat), Δt- component xarorati (оС). Issiqlik kelishi. 1. СН4 bilan. Q 1 = 162*0,219*25= 886.95 kDj/soat 2. СО bilan. Q 2 = 425.75*1,0*25= 10643.75 kDj/soat 3. CO 2 bilan. 13 Q 3 = 10631.7*1.05*25= 279082.125 kDj/soat 4. Н 2 bilan. Q 4 = 1923*17.7*25= 850927.5 kDj/soat 5. N 2 bilan. Q 5 =5819.4*1.34*25= 194949.9 kDj/soat 6. Н 2 О bilan. Q 6 =4562.3*1.92*25= 218990.4 kDj/soat 7. МEА bilan Q 7 =11012*1.12*20= 246668.8 kDj/soat 8. Аbsorbsiya jarayoni issiqligi. Q 8 =10461.6*43.6=456125.76 kDj/soat Bu yerda 43,6 kDj/soat СО 2 entalpiyasi. Issiqlikning umumiy kelishi. Q кел =Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 +Q 5 +Q 6 +Q 7 +Q 8 = 886.95+10643.75+279082.125 +850927.5 + 194949.9 + 218990.4 + 246668.8 + 456125.76 = 2258275.18 kDj/soat Issiqlik sarfi. 1. СН4 bilan Q 1 = 162*2.5*30=12150 kDj/soat 2. СО bilan Q 2 = 425.75*1.12*30=14305.2 kDj/soat 3. CO 2 bilan Q 3 = 170.1*1.07*30=5460.21kDj/soat 4. Н 2 bilan Q 4 = 1923*17.8*30= 1026882 kDj/soat 5. N 2 bilan Q 5 =5819.4*1.35*30= 235685.7 kDj/soat 6. Н 2 О bilan Q 6 =4562.3*2.8*30= 383233.2 kDj/soat 14 7. МЭА bilan Q 7 =21473.6*1.1*25= 590524 kDj/soat Issiqlikning umumiy sarfi. Q sarf=Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 +Q 5 +Q 6 +Q 7 =12150+14305.2 + 5460.21 + 1026882+235685.7+383233.2+ 590524=2268240.31 kDj/soat Atrof muhitga yo’qotilgan issiqlik miqdori. Q yoq = Q kel – Q sarf= 2258275.18 -2257340.31 = 9965.13 kDj/soat Absorbsiya bosqichining issiqlik balansi. 5.2 jadval Kelishi nomi Sarfi kDj/soat % nomi kDj/soat % СН4 886.95 0,039276 СН4 12150 0,54 СО 10643.75 0,471322 СО 14305.2 0,63 СО 2 279082.125 12,3582 СО 2 5460.21 0,21 Н2 850927.5 37,68042 Н2 1026882 45,47 N2 194949.9 8,63269 N2 235685.7 10,04 Н2О 218990.4 9,697242 Н2О 383233.2 16,97 MЭА 246668.8 10,92288 МЭА 590524 26,14 Аbs.j.is 456125.76 Atr.muh.yoq.is. -9965.13 2 jami 2258275.18 jami 2258275.18 100,00 20,19797 100,00 15 5.2. Asosiy jihoz hisobi Massa almashinish kalonnalarini geometrik o‘lchamlari asosan jarayonni o‘tkazish uchun kerak bo‘lgan massa uzatish yuzasi va fazalar tezligi bo‘yicha aniqlinadi. Massa uzatish yuzasi quydagi tenglamadan topiladi: 𝐹= M Кх∙∆𝑋ср 𝑀 = Кy ∙∆𝑌ср ; Bu erda, Kx , K y – suyuq va gaz fazalarga to‘g‘ri massa uzatish koeffitsentlari kg/ m2∙s. Gaz 1.Yutilyotgan modda massasi va yutuvchi sarfini aniqlash. aralashmasi yutuvchiga o‘tayotgan CO 2 massasi M-materyal balans tenglamasidan topiladi. M=G(Y u ∙Y k )= L(X k – X u ) bu erdaG,L – toza yutuvchi va gazning inert qismiga to‘g‘ri kelgan sarflar kg/s; X k – X u – yutuvchidagi gazning boshlang‘ich va oxirgi konsentratsiyasi kg/kg Y u -Y k - gaz aralashmasidagi CO 2 ning boshlang‘ich va oxirgi konsentratsiyasi, kg/kg. Yu Yu = Soy−Yu ; Xu = Xu 100−Xu; bu erdaS oy – normal sharoitdagi CO 2 gazining o‘rtacha zichligi. 𝑌𝑢 = 44∗13 27(100−13) = 0,2 kg/kg R 𝑌𝑢 = 0.2 (1 − 𝐸 ) = 0,2(1 − 0,991) = 0,002 kg/kg Xu = 0,16 100−0,16 R = 0,0020 kg/kg Oxirgi konsentratsiyani X u material balans tanglamasini, quyidagi tenglama bilan topiladi: M= Lmin (X yu -X u )=1,5 min (X k - X) bu yerdan Xk = Xyu+0,5 Xu 1,5 = 0,03+0,5∗0,0020 1,5 Bu yerda; X yu – suyuqlikdagi gaz konsentratsiyasi. = 0,03 кг/кг Gazning inert issiqlik sarfi. G=V o (1-Y ob ) (S oy -Y u ) Bu yerda; X yu – suyuqlikdagi gaz konsentratsiyasi. 16 Gazning inert qismi sarfi G=V o (1-Y ob ) (S oy -Y u ) Bu yerda; Y ob – gazdagi NO 2 ning xajmiy qismi u xolda, 𝑌𝑢 𝑌𝑜𝑏 = 𝑀 = 0,16 44 ∙ 22,4 = 0,081 M3*M3 R G=30,2(1-0,081) *(0,03-0,002)=7,8 kg/s Yutilayotgan komponent bo‘yicha absorbent unumdorligi M=G (Y u -Y k ) M=7,8∙(0,2-0,002)=1,54 kg/s Yutuvchi sarfi quydagicha topiladi: L=M/X u -X k L= 1,54 0,03−0,002 = 5,5 kg s U xolda fazalar sarfi nisbati yoki yutuvchi solishtirma sarfi quydagiga teng. L=L/g=5,5/7,8=7,05 kg/kg 2. Xarakatlantiruvchi kuch hisobi. Tarelkali absorberda suyuq va gaz faza qarama-qarshi xarakatlanadi. Xarakatlanuvchi kuch quydagi formuladan topiladi: ∆Ycp = ∆Yb−∆Yu 2,3 lg� ∆Yb � ∆Yu ; bu erda∆Yb/∆Yu - oqimning absorberga kirishdagi va chiqishdagi katta va kichik xaraktatlanuvchi kuch, kg/kg. Bunda Y b - Y n -Y u -Y xk – gazdagi konsentratsiyasi, suyuq fazadagi muvozanat konsentratsiyasida. ∆ Yb = 0,2 − 0,123 = 0,077 kg/kg ∆ Yu = 0,004 − 0,0012 = 0,0028 kg/kg ∆ Yb = 0,077 − 0,028 = 0,05 kg/kg 2,3lg(0,077/0,028) 3. Massa uzatish koeffitsenti hisobi Massa uzatishni koeffitsenti K y fazalar diffuziya qarshiligi addatuvligi tenglamasi bo‘yicha topiladi. 17 Ky = 1 1 m + βy βx ; bu erda β x va β x – suyuq va gaz fazalarga mos kelgan massa berish koeffitsenti, kg/(M2∙S) m – taqsimoti koeffitsenti, kg/kg. 4. Gaz tezligi va absorber diametri hisobi. Tarelkalar uchun gazning ichki tezligi quyidagi tenglamadan topiladi. Sx ω = 0,05 � ; Sy ω = 0,05 � 1020 = 1,88 m/c 0,72 bu erda S x va S y - suyuq va gaz fazalarining zichligi, kg/m3 Absorber diometri sarf tenglamadan topiladi. d= � bu yerda V – gazning xajmiy 4 V (To + t)/To ∙ Po /P πω sarfi,M3/s 4 ⋅ 30,2 ⋅ (273 + 70 / 273)(2,8 ⋅ 10 5 / 2,64 ⋅ 10 5 = 3,3m d= 3,14 ⋅ 1,95 Absorber obechotkasini diametrini tanlaymiz. α = 3.6 m deb olamiz. Shundan so‘ng kallonadagixaqiqiy tezlik quydagicha bo‘ladi. ω = ω (d/d cp ); ω = 1,95 (3,3/3.6) = 1,75 m/s Massa uzatish koeffitsenti hisobi M = Kx f F ∆ X cp = K y E F∆Y cp bu erdaM – vaqt birligida massa uzatish sirti orqali uzatilayotgan modda massasi, kg/s. F – absorberdagi tarelkalarning ishchi yuzasi yig‘indisi, M2. Kerakli materiallar soni π tarelkalarning yuzasi yig‘indisini bitta tarelkani ishchi yuzasiga bo‘linganligiga teng. π = F/ ƒ massa uzatish koeffitsenti fazalar diffuziyasi qarshiligi va addatuvligi tinglamasi 18 bo‘yicha aniqlanadi. Kxf = Kyf = 1 1 + 1/Mβyf βf 1 1 + M/βyf βyf ; kg(M 2 S) ; kg(M2 S) Bu erda; β xf va β yf – massa berish koeffitsenti, m/s. u � � 0,5 βxƒ = 6,24 ∙ 105 D05 x 1−E ω My 0,5 0,5 βyƒ = 6,24 ∙ 105 Fc D05 � � h ( ) y o E M2 ∙ My 6.Suyuqlik tiniq qatlami bilandligini topish xisobi. Tarelkadagi suyuqlik miniq qatlami balandligi h o quyidagi nisbatan topiladi. ∆Pn = gS x h o=gS x (1-E)hn bu erda hn –tarelkadagi gaz suyuqlik barbotaj qatlami balandligi, M. bu erda h o = (1-E)hn ; Barbotaj qatlami gaz tutimi quydagi tenglamadan topamiz. ω2 ω2o = 2 ; hn gFr F gFr 1,872 ℎ𝑛 = 0,1; 0,22 ∙ 9,81 ∙ 99 U xolda suyuqlikning yorug‘ qatlami balandligi quydagicha: h o =(1-0,8)∙0,1 = 0,02 m Massa berish koeffitsenti hisobi. 0,0027 0,5 ) 1−0,87 βx f = 6,24 ∙ 105 (1,15 ∙ 10−10)0,5( 5( 5 )0,5 βy ƒ = 6,24 ∙ 10 1,16 ∙ 10 0,02 ( 0,0123 )0,5 =0,00058 m/s 15,6+0,0125 0,5 2,11 0,5 0,0123 � � ∙ 0,02 � � = 0,65 m/s 0,87 15,6 + 0,0125 β x f va β y f larni o‘lcham hisoblash uchun quydagicha ifodalaymiz: β x f = 0,00058∙Sx; β x f = 0,00058∙1000 = 0,58 kg/(M2∙S); β yf = 0,65∙S y ; 19 β yf = 0,65∙0,72 = 0,47 kg/(m2∙s). Massa uzatish koeffitsenti K y ƒ quydagiga teng: Kyf = 1 2 = 0,285 kg/(m s) 1 / 0,47 ⋅ 1 / 0,58 Absorberni tarelkalarini soni hisobi. Absorber tarelkalarini soni tenglama bo‘yicha topiladi. Tarelkalar sirti yig‘indisi F quydagiga teng. F= F= M Ky f∙∆ Ycp ; 1,54 = 58 0,285 ⋅ 0,092 Tarelkaning ichki maydoni ƒ quydagiga teng. ƒ = φ∙0,785∙d2; bu erda φ – tarelkani ichki maydoni qismi, M2/M2. d-absorberining diametri. Mφ=1;φ = 1 u holdatanlov qilingan terelkalar soni quydagiga teng. π= 58 = 21 ta. 0,785 ⋅ 3,6 9. Tarelkalar orasidagi masofani tanlash va absorber balandligini aniqlash. Tarelkalar orasidagi masofa barbotaj qatlash hn va sanitariya bo‘shlig‘i h o balandliklari yig‘indisiga teng yoki bir necha marta katta qilib qabul qilinadi. h≥h n ∙h c materialdan tomchi olib chiqib ketish yani quyidagi tenglamadan topiladi: ƒ – tuzatish ko‘paytmasiga teng. ℓ = Aƒ ωm hn c ; 0,0565 (Sx /G)1.1 G = M n /M2 Eloksimon tarelka uchun e quydagicha xisoblanadi. e = 0,000077(73/α)(ω/h c )32 Tarelkadan tomchi olib chiqib ketish 1 kg gazga 0,1 suyuqlik teng dib qabul qilinadi. 0,1 = 0,000077 (73/20)(1,85/h c )32 H c nisbatni echib, h = 0,500 ni olamiz,u xolda absorberni tarelkali qismi balandligi 20 quydagicha H T = (n-1) h H T = (21-1)∙0,6 = 12 m Yuqori tarelka va absorber qopqog‘i orasidagi masofani 2,0 deb olamiz. Pastki tarelka va absorber tubi orasidagi masofani 3,5 deb qabul qilamiz. U xolda absorberning pastki qismining umumiy balandligi quydagicha. H = 12+4+6=22 m U xolda absorberning yuqori qismi balandligi 17 m,separatsion qismining balandligi esa 6 m deb qabul qilamiz. Shunday ekan absorberning umimiy balandligi quyidagicha; 22 + 17 + 6 = 45 m Shtutserlar diametri hisobi. 1. Gaz kirishi uchun shtuser xisobi d = V 0,785 ⋅ ω bu yerda V – hajmiy sarf, m3/c ω – gazning tezligi, m/c. d= 78649 / 3600 = 0,75m 0,785 ⋅ 50 Standart bo’yicha d = 800 mm deb olamiz. Gazni chiqishi uchun shtuser diametri: d = 77967 / 3600 = 0,74 0,785 ⋅ 50 Standart bo’yicha d = 800 mm deb olamiz. 2. Boyituvchi suyuqlik kirishi uchun shtuser hisobi: d= 537713 / 3600 = 0,6 0,785 ⋅ 0.5.1020 Standart bo’yicha d = 600 mm deb olamiz. 4.Kislotani chiqishi uchun shtuser hisobi d= 569524 / 3600 = 0.36 0,785 ⋅ 1.5 ⋅ 1020 d= 400 mm deb olamiz. 21 6. Mexanik hisob 1. Absorber apparatining devor qalinligini topish formulasi: S= P⋅d 2 ⋅ σ rux ⋅ ϕ + c K ⋅ cokr bu yerda P – ichki bosim; d – qurilmani ichki diametri. Tbug’ – ruhsat etilgan koeffitsient; φ – payvant chok koeffitsienti; C K – korroziya koeffitsienti; C b – bug’lash koeffitsienti; S= 2,8 ⋅ 3,6 + 0,001 + 0,002 = 0,042 2 ⋅ 138 ⋅ 0,95 Devor qalinligi 50 mm deb qabul qilamiz. 2. Absorber tubi va qopqog’ining qalinligi S= S= P⋅D + C Kor + cokr 4 ⋅ σ rux ⋅ ϕ 2,8 ⋅ 3,6 + 0,001 + 0.002 = 0.022 4 ⋅ 138 ⋅ 0,95 Absorber qopqog’ining qalinligi 30 mm. 22 7. Gidravlik hisob Absorber tarelkalari gidravlik hisobi quyidagi formula bilan topiladi. ∆R o= ∆R n Bitta tarelkaning to‘liq gidravlik qarshiligi 3 xil (narsadan) tashkil topgan. ∆R o = ∆R s + ∆R n + ∆R y Quruq tarelkani gidravlik qarshiligi: ω2 ∆R S � 2 Sy 2Fc ∆R S = 1,5 1,75 ∙ 0,72 = 23.62 PA 2 ∙ 0,22 Tarelkadagi gaz suyuqlik qatlami gidravlik qarshiligi quydagicha: ∆P n = g Pxh o ∆Pn = 9,8∙1020∙0,02 = 200 PA Sirt taranglik koeffitsenti kuchlarining gidravlik qarshiligi: ∆Pr = 4 r /d 7 ∆Pr = 4∙20∙10-3 /0,005 = 16 PA U xolda to‘liq gidravlik qarshilik quydagicha: ∆P = 23.62+200+16 = 239.62 Pa Absorberdagi to‘la gidravlik qarshilik ∆Pa = 239.62∙21=5032 kPa 23 8. Asosiy jihozning bayoni Asosiy qurilma absorber. Absorbsiya jarayoni fazalarini yuzada ro’y beradi. Shu sababli ham absorberlarda iloji boricha gaz va suyuqlik o’rtasidagi to’qnashuv yuzasini hosil qilish usuliga ko’ra absorberlar shartli ravishda quyidagi guruhlarga bo’kinadi: yuzali va yupqa qatlamli absorberlar, barbatajli ya’ni tarelkali, suyuqlik sochib beruvchi.Ammiak ishlab chiqarish sexida barbotajli absorberdan foydalaniladi. Bunday absorberlar vertikal kolonadan iborat bo’lib bir xil oraliqda bir nechta tarelkalar o’rnatilgan bo’ladi. Absorberning umumiy balandligi 45000 mm, absorber pastki qismining diametri 3700 mm ga teng. Kalonna ichidagi tarelkalar soni 21 dona ,erkin kesim yuzasi 5.7% ni tashkil etadi. Yuqorigi qismining balandligi 17 m diametri esa 3500 mm ni tashkil etadi. Yuqori absorbsion qismda 2 ta qolpoqchali tarelkalar ham mavjud. Eng yuqori qismida esa separator bor bo’lib uning balandligi 6 m diametri 2000 mm . Absorbsion kollonasi 03x19AGZII (pastki qismi) va 12x18H10T (yuqorigi qismi) markali po’latdan tayorlangan. Absorbsion kollonasi tarelkalari orqali gaz va suyuqlik bir-biri bilan o’zaro toqnashib ularning harakati boshqariladi. Sanoatda konstruktiv tuzilishi turlicha bo’lgan tarelkalar ishlatiladi. Suyuqlikni bir tarelkadan ikkinchi tarelkaga quyilishiga qarab tarelkali absorberlar: quyilish qurilmasi bor va quyilish qurilmasi yo’q absorberlarga bo’linadi. Ammiak ishlab chiqarish sexining MDEA bilan tozalash bo’limida barbotajli ya’ni tarelkali absorber ishlatiladi.Ushbu tarelkalar orqali kontakt yuzani oshirib, yanada ko’proq CO 2 gazlarini MDEA ga yutilishiga olib kelinadi. 24 9. Xulosa. Kafedramiz tomonidan men uchun “Unumdorligi 41025 nm3/soat bo‘lgan konversiyalangan gazini ammiak ishlab chiqarish sexining MEA bilan tozalash bo‘limini loyihalang. Asosiy qurilma absorbsiya kolonnasi.” Mavzusida kurs loyiha topshirig’i berildi.Ushbu mavzu bo’yicha muhim va kerakli bo’gan ma’lumotlarni to’pladim. Bundan tashqari men, sexdagi boradigan jarayonlar, asosiy qurilma va jihozlarni, xavfsizlik texnikasi qoidalarini va boshqa qoida hamda yo’riqnomalar bilan tanishib, o’rganib chiqdim. Kurs loyiham uchun zarur bo’lgan ma’lumotlarni to’pladim va loyiha hisobimni amalga oshirdim. Izlanishlarim natijasida asosiy qurilma bo’lmish absorberning o’lchamlari berilgan unumdorlikka mos tarzda kelib chiqdi. Absorberning pastki qismi balandligi – 22 m ; diametri - 3.7m. Yuqori qismining balandligi – 17 m; diametri -3.5 m. Separatsion qismining balandligi esa – 6 m; diametri – 2 m ni tashkil etdi. Qurilma tarelkalaring turi, elaksimon tarelklardir. Grafik qismini 2 ta A-4 formatga GOST talablariga asosan chizdim. Kelajakda qaysi sohada faoliyat yuritishimizdan qat’iy naraz yurtimiz ravnaqi uchun o’qib, izlanib, mehnat qilishda hecham charchamaymiz. 25 10. Adabiyotlar. 1. G’ofurov Q., ShamsidinovI. “Mineral o’g’itlar va tuzlar tehnalogiyasi”, Toshkent, Fan, 2007. 2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1983. 3. Иоффе И.Л. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1991. 4. Дыбина И.В. Расчёты по технологии неорганических веществ.- М.: Химия, 1967. 5. Salimov Z. ,,Kimyoviy tehnalogiyaning asosiy jarayonlari va qurulmalari ’’ Toshkent 1995 6. Yormatov F.. Isomuxammedov Yo.“Mexnatni va atrov muxitni muxofaza qilish”. Toshkent, O’qituvchi, 2005 y. 7. Salimov Z. “Kimyoviy tehnologiyaning asosiy jarayonlari va qurilmalari”. – Toshkent. “O’zbekiston.”, 2 – tom 1999. Internet saytlari: 8. www.chemisheandchemistry.ru 9. www.kutubxona.uz 10. www.ziyonet.uz 26