CC BY
14Выбор режима разделения газожидкостных систем Сафаров Б. Ж.1, Хожиев А. Х.2, Хужжиев М. Я.3, Ташпулатов С. К.4,
Равшанов М. М.5
'Сафаров Бахри Жумаевич /Safarov Bahri Jumayevich - кандидат технических наук, старший преподаватель;
2Хожиев АзизХолмуродович /Hojiyev Aziz Holmurodovich - старший преподаватель;
3ХужжиевМаъмур Янгибоевич /HujjiyevMamur Yangiboyevich — ассистент;
4Ташпулатов Сардор Комилович / Tashpulatov Sardor Komilovich — магистрант;
5РавшановМурод Мухиддинович /RavshanovMurodMuhiddinovich - студент, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной работе приведен состав углеводородных газов и некоторых физико-химических свойств, а также значения констант равновесия, определенные по экспериментальным данным. Рассматривалось существенное влияние на точность расчетов парожидкостного равновесия углеводородного газа.
Ключевые слова: флегмовое число, константа равновесия, адсорбция.
Можно сказать, что практически все компоненты природных и нефтяных газов различаются физико-химическими свойствами. Эти различия служат основой для разработки процессов переработки газожидкостных смесей. Причем имеется прямая зависимость между соотношением физических констант и движущей силой процесса разделения компонентов.
Наиболее характерным показателем компонентов природных и нефтяных газов, оказывающим влияние на технологические параметры процессов, является давление их насыщенных паров. Этот показатель характеризует их относительную летучесть а, определяемую из выражения
= YiPi = Ki, ~ У г Pi ~ К2 '
где у1 и у2 — коэффициенты активности компонентов; Р1и Р2 — давление насыщенных паров чистых компонентов; К1 и К2 — константы равновесия компонентов.
Компоненты или фракции компонентов, имеющие наибольшую разность значений относительной летучести, разделяются с меньшей затратой энергии. В табл. 1 даны значения относительной летучести этана по атласу NGPA при давлении сходимости 14 МПа. Данные таблицы показывают, что значение а для бинарной системы не является постоянной величиной, а, как правило, увеличивается со снижением температуры и уменьшается с повышением давления. Отсюда следует, что для повышения эффективности разделения этих компонентов, при прочих равных условиях, предпочтение необходимо отдавать снижению температуры, а не повышению давления. Это относится как к процессам низкотемпературной абсорбции, так и ректификации. Согласно исследованиям [2], из возможных способов интенсификации процесса абсорбции — повышения давления и удельного расхода абсорбента, уменьшения молекулярной массы абсорбента и снижения средней температуры процесса — наиболее эффективным является последний. На рис. 1 приведены кривые, характеризующие снижение температуры газа при уменьшении его давления. Исходный газ имел следующий состав: N2-3,0; СН4-89,95; С2Н6-3,0; С3Н8-1,3; н - С4Н10-0,50; н-С5Н12-0,4; С02-0,60 % (мол.). С6+ - остальное. Начальные параметры газа: Р=13 МПа; t= 30°С,
Таблица 1. Коэффициент активности этана по пропану при различных давлениях и температурах
Температура, С Коэффициент активности при давлениях, МПа Температура, С Коэффициент активности при давлениях, МПа
0,7 1,4 2,1 2,8 4,2 5,6 0,7 1,4 2,1 2,8 4,2 5,6
38 3,3 7 3,4 0 3,1 2 3,0 5 2,7 7 2,6 8 -17 4,66 4,3 4,6 3,9 3,5 3,2
27 3,6 3 3,5 1 3,2 8 3,1 9 2,9 5 2,6 9 -29 5,1 4,6 4,4 4,2 3,8 3,2
16 3,6 4 3,7 7 3,3 9 3,3 8 3,0 0 2,6 9 -40 6,0 5,2 5,2 4,9 4,4 3,5
5 4,2 1 3,8 0 3,5 7 3,7 0 3,2 1 2,7 5 -49 6,4 5,7 5,1 5,0 4,6 3,6
- 6 4,1 1 4,0 6 3,5 8 3,6 4 3,3 9 3,0 0 -58 7,2 6,8 6,6 6,1 5,9 5,7
Расчеты проводились по методу [ 3].
Рис. 1. Снижение температуры газа при изоэнтропийном (1) и изоэнтальпийном (2) расширении газа
Анализ кривых изоэнтропийного (1) и изоэнтальпийного (2) расширения газа показывает, что во всех случаях при изоэнтропийном расширении газа происходит его более глубокое охлаждение, чем при изоэнтальпийном. Причем чем ниже давление, тем больше разница конечных температур газа, т. е. охлаждение газа особенно значительно при его расширении при относительно низких давлениях. Следовательно, при наличии избыточного давления необходимо предпочтение отдать изоэнтропийному расширению газа с использованием турбодетандерных агрегатов по сравнению с простым дросселированием. На практике при выборе параметров процессов разделения газожидкостных систем, наряду с указанными, учитываются также такие факторы, как характеристика оборудования, возможность получения низких температур, технология переработки сырья на последующих установках и т. д.
Таблица 2. Константы равновесия компонентов природного газа, определенные различнъши методами
(Р=0,5МПа, г= -300С)
Компоненты Метод
Пенг-Робин -Сон Редлих-Квонг Бенедикт-Вебб-Рубин Редлих-Квонг-Барсук
N2 122,632 161,174 98,854 135,1268
С1 25,069 26,325 19,712 22,0473
СО2 5,920 6,640 5,5481 6,4892
С2 2,036 2,220 1,9100 1,96575
1,546 1,633 1,2414 1,47364
Сз 0,367 0,385 0,3654 0,037948
н-С4 0,067 0,0649 0,0683 0,07651
В настоящее время большое значение придается использованию низкотемпературных процессов разделения газожидкостных систем. В частности, процессы конденсации смесей легких углеводородов получения этана, сжижения метана и т. д. осуществляют с использованием искусственного холода. Альтернативные процессы - повышение давления, диффузия через мембраны, адсорбция и т. д. - для этой цели являются неконкурентоспособными.
Для определения констант равновесия компонентов природных газов существует несколько десятков способов. В газовой промышленности наиболее широкое применение нашли методы Пенга-Робинсона (ПР), Редлиха-Квонга (РК), Бенедикта-Вебба-Рубина (БВР), Редлиха-Квонга с поправками С. Барсука (РКБ), NGPA и др. Области применения этих методов подробно рассмотрены в специальной литературе.
Следует отметить, что значения констант равновесия, определенные по этим способам, значительно различаются как между собой (табл. 2), так и по экспериментальным данным. Это, в свою очередь, оказывает существенное влияние на точность расчетов парожидкостного равновесия. Согласно данным табл. 3, наибольшее расхождение получается по легким компонентам.
Таблица 3. Степень конденсации компонентов природного газа, определенная различными методами
(Р=0,5МПа, г= -300С)
Компоненты Метод
Пенг-Робинсон Редлих-Квонг Бенединкт-Вебб-Рубин Редлих-Квонг-Барсук
N2 2,60 2,00 3,50 2,50
C1 11,80 11,0 15,40 13,40
CO2 36,10 33,0 39,30 33,30
C2 62,20 59,50 65,30 63,50
H2S 68,40 66,60 74,30 70,0
Сз 90,10 89,40 90,80 90,0
н-С4 98,90 98,0 98,10 97,8
Данные, приведенные в табл. 3, получены для смеси следующего состава: N2-37; СН4-20,08, С02-
0.37. С2Н6-6,11; С3Н8-8,07; С4Н10- 8,32; C5H12-15,23; H2S -4,30 % (мол.); С6+ - остальное. Эффективность процессов разделения смесей зависит также от числа теоретических ступеней и флегмового числа. Путем повышения флегмового числа можно уменьшить необходимое число теоретических ступеней контакта. Однако это влечет за собой повышение затрат энергии как на испарение продукта, так и на охлаждение и конденсацию дистиллята. Поэтому на практике следует предпочтение отдавать не повышению числа тарелок в колонном оборудовании, а совершенствованию их конструкции.
Литература
1. Мурин В. И. и др. Технология переработки природного газа и конденсата. Справочник: В 2 ч. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - Ч. 1. C. 517.
2. Бекиров Т. М., Ланчаков Г. А. Технология обработки газа и конденсата. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. С. 596.
3. АйвазовБ. В. Физико-химические константы сероорганических соединений. М.: Химия, 1964. С. 136.
ДМЭ - экологически чистое дизельное топливо Рашидов А. В.1, Мирзаев С. С.2
'Рашидов Акбар Войитович / Rashidov Akbar Voyitovich — магистрант; Мирзаев Санжар Саиджонович /Ы^ауеу Зап)аг Saidjonovich - старший преподаватель, кафедра технологии нефтехимической промышленности, факультет химической технологии, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в данной статье изучены физико-химические показатели дизельных фракций стабильного конденсата и сравнены с диметилэфиром.
Ключевые слова: вязкость, температуры помутнения и застывания, дистиллят, дизельное топливо, диметиловый эфир.
Основные физико-химические показатели дизельных фракций, выделенные из образца стабильного конденсата, получаемого в настоящее время на заводе и перспективного сырья, представлены, соответственно, в табл. 1.
Выбор оптимальных композиций дизельных фракций с целью возможного производства дизельного топлива осуществляли по следующему алгоритму. В составленных композициях определяли кинематическую вязкость при 20 °С. Затем у композиций, удовлетворяющих требованиям по показателю вязкости, определяли температуры помутнения и застывания. Композиции, прошедшие данные испытания, далее анализировали в полном объеме.
