Сакитжанов мархабат шахмаранович



Дата30.06.2016
өлшемі266.49 Kb.
#167787


Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университеті
ӘОЖ 622.7.012.5/7:62.765:62-662.5:62-634.3

Қолжазба құқығында



САКИТЖАНОВ МАРХАБАТ ШАХМАРАНОВИЧ
Асфальт – шайырлы - парафин шөгінділерінен құралған мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алу технологиялық жүйесі механизмдерінің тиімділігін жетілдіру

6М072400– Техникалық машиналар және жабдықтар (сала бойынша)

мамандығы бойынша техника және технология магистрі

академиялық дәрежесін алу үшін дайындалған диссертациясының


рефераты

Қызылорда, 2012 ж.

Жұмыс Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің «Мұнай және газ өнеркәсібінің машиналары мен жабдықтары» кафедрасында орындалған.

Ғылыми жетекшісі: техника ғылымдарының кандидаты,

профессор П.Ә.Таңжарықов
Ресми оппоненттері: техника ғылымдарының кандидаты,

доцент М.Ш. Тобашов

Қорғау « » желтоқсан 2012 жылы, сағат ___ Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінде болады.

Мекен-жайы: 120008, Қызылорда қаласы, Абай даңғылы, 66, 5-оқу ғимараты, политехникалық институты, №____ дәрісхана.

Магистрлік диссертация Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінің ғылыми-техникалық кітапханасына қойылады.

Кіріспе



Диссертацияның құрылымы мен көлемі. Диссертациялық жұмыс мазмұны мен мақсат-міндеттеріне сәйкес кіріспеден, төрт бөлімнен, тұжырым мен пайдаланылған әдебиеттер тізімінен тұрады. Жұмыс көлемі 103 бет, 24 сурет, 15 кесте, 82 библиография келтірілген.

Диссертацияның өзектілігі. Әлемдік экономиканың дамуының статистикалық сараптамасының негізінде, өндірістің өркендеуі әрбір 15 жылда 2 есеге артатынын байқауға болады. Қазіргі кездегі ғылыми-техникалық революцияның дамуына байланысты антропогендік әсерлердің көбеюі экологиялық жағдайдың нашарлауына себеп болып отыр.

Қазіргі кезеңде мұнай өндіруші обьектілері тазалау қондырғыларымен, алдын-ала жабдықталып іске қосылғанымен, мұнайды өндіру және тасымалдау кезінде қоршаған ортаға кері әсерін тигізетін заттардан және іс-әрекеттерден толық арыла алмай отырғаны анық. Сондықтан, табиғи жағдай үшін шығыны аз, тиімді технико-технологиялық шешімдерді іздестіру қажет.

Қазақстанда жылына мыңдаған тонна өндірістік және ауылшаруа-шылығының қалдықтары пайда болады. Кен орындарындағы қалдықтардың негізгі бөлігін ашық резервуарларда жиналып, сақталған мұнай қалдықтары құрайды. Өз кезегінде ашық орындарда жиналған мұнай қалдықтары жер қойнауына сіңіп, жер асты суларын, топырақ құнарлығын, осы аумақтағы сирек кездесетін өсімдік атаулының көзін жойып, күн сәулесі әсерінен ауаға тарап, қоршаған ортаның экологиялық жағдайын нашарлатуда. Сондықтан мұнай өндіруші аймақтардағы қатты мұнай қалдықтарын кәдеге жарату және қайта өңдеу негізгі мақсаттардың бірі болып саналады.

Осы мәселеге байланысты өндірістік аймақтардағы жинақталып қалған мұнай қалдықтарын тиімді пайдаланып, оларды кәдеге жарату мен қайта өңдеу мақсатында жаңа ғылыми-техникалық жетістіктерді пайдаланып, қалдықтарды аз шығаратын және өндірісте түзілген қалдықтарды қайта пайдаланудың технологиялық жүйесін жасау қажет.

Соның бірі қазіргі таңдағы мұнай өндіретін кәсіпорындардың аймағындағы жинақталған мұнай қалдықтарын екінші шикізат ресурсы ретінде пайдаға жаратып, оларды тауарлы өнім категориясына айналдыруға арналған технологиялық шешімдерді қарастыру қажет.

Сонымен бірге мұнай қалдықтарын брикеттелген отын дайындауда байланыстырғыш ретінде пайдаланудың тиімді технологиясын жасай отырып, брикет отынын алу мақсатында қарастыру, жұмыстың өзектілігін көрсетеді.

Қоймалжың мұнай қалдықтарын тауарлы өнім категориясына айналдыруға мүмкіндік беретін, олардан брикет отынын дайындау технологиясын жасау экологиялық-экономикалық проблемаларды шешу әдістерінің бірі болып табылады. Қазақстанда осы уақытқа дейін мұнай және көмір қалдықтарын өңдеп, қайта пайдалану мақсатында брикет жасау фабрикалары салынған емес. Қазіргі таңда көптеген жеке кәсіпорындар мұнай қалдықтарын жою мәселесін әртүрлі әдістер арқылы (жағу немесе жерге көму арқылы) шешуді жолға қойған. Дегенмен, бұл әдістер экономикалық тұрғыдан кәсіпорындарға пайда алып келмейді, керісінше қоршаған ортаға шығыны көп зиянын тигізіп отыр. Бұл диссертациялық жұмыста өнімділікті жоғарылату мақсатында мұнай қалдықтарын байланыстырғыш ретінде пайдаланып, брикет отынын алудың жаңа технологиялық схемасы ұсынылған. Сонымен бірге, асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерін пайдаланып брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесінің жаңа механизмдері жасалынған.

Брикет жасау технологиясы қарапайым сияқты көрінгенімен, ғылыми-техникалық және жүйелік дайындаусыз бұл процесс өз нәтижесін бермейді. Бұл технологияда ең маңыздысы брикет қоспасына қосылатын байланыстырғыш заттардың қасиеттері мен мөлшерлік арақатынастарының тиімді сәйкестілігі болып табылады.

Диссертациялық жұмыс Қорқыт Ата атындағы Қызылорда мемлекеттік университетінде орындалған.

Диссертациялық жұмыстың мақсаты. Асфальтты – шайырлы - парафинді шөгінділерінен құралған мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алудың технологиялық жүйесі механизмдерін есептеу және жобалаудың тиімділігін ғылыми тұрғыда жетілдіру.

Жұмыстың идеясы. Брикеттелген отын жасау технологиялық жүйесінің механизмдерін жетілдіру арқылы, араластыруға кететін қуатты үнемдеу.

Зерттеу нысаны. Мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын алуға арналған технологиялық қондырғы механизмдері.

Зерттеу аясы. Брикеттелген отын дайындау технологиясында араластырғыш ретінде пайдаланылатын қондырғы жабдықтары.

Диссертациялық жұмыстың идеясына байланысты төмендегідей міндеттер қойылды:


  • брикеттелген отынның жабысқақтық қасиетін күшейту мақсатында қалдықтардың құрамын зерттеп, брикет дайындаудың технологиясын ұсыну;

  • технологиялық жүйе механизмдерінің тиімділігін жетілдіру.

Зерттеу әдістері: өндірісте түзілген техногенді қалдықтарды зерттеуге арналған әдебиеттерге, патенттерге талдау жасау; арнайы зертханаларда физика-химиялық зерттеулер мен олардың нәтижелеріне математикалық талдаулар жасап, өндірістік-тәжірибеде сынақтар өткізу.

Қорғауға ұсынылған ғылыми қағидалар:

1) отынның беріктігі мен жану процесінің ұзақ уақыт жүретіндігі құрамындағы әрбір қоспалардың концентрациясының құрамына тікелей байланысты;


2) тұтқырлығы жоғары ортаның араластыру процесінде біркелкі қоспа алу қондырғының араластыруға кететін қуатына тәуелді.


Ғылыми жаңалықтар:

1) асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділері, көмір ұнтағы және күріш қауызы бар брикет отынының беріктігі мен жанғыштығын арттыратын және жану процесін ұзартатын сапалы және сандық құрамының мәндері анықталды. Құрамында асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділері (22-26%), күріш қауызы (5-10%) және қалдық көмір ұнтағы (60-70%) бар брикет отынының сығу кезінде механикалық беріктігі 86-97 кг/см2; лақтыру кезінде механикалық беріктігі 78,5-85 кг/см2;

2) асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерін пайдаланып брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесінің жаңа механизмдері жасалынды; ұсынылған конструкция бойынша араластырғыш қондырғының тиімді геометриялық параметрлерін анықтау арқылы, араластыру уақыты анықталды.

Жұмыстың өндірістік маңыздылығы. Қызылорда облысының мұнай өндіретін аймақтарының экологиялық мәселелерін шешуге қатысты жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде, мұнай қалдықтарын екінші шикізат қоры ретінде пайдалану технологиясын механикаландыру мүмкінділігі көрсетілді. Бұл ұсыныстың қалдықтардың физика-химиялық қасиеттерінен байланысты басқа да кеніштерде қолдануларына әбден болатындығына көз жеткізілді.

Зерттеу нәтижелерінің басылымдарда жарық көруі. Диссертацияның негізгі мазмұны бойынша 6 ғылыми мақала, оның ішінде 2-еуі ғылыми жұмыс Комитет ұсынған басылымдарда жарияланды және ҚР-ның 1 алдын-ала патентіне өтініш берілді.
Жұмыстың негізгі мазмұны
Кіріспе диссертациялық жұмыстың өзектілігі, жұмыстың мақсаты мен міндеттері, зерттеу әдістері мен ғылыми жаңалықтары және жұмыстың өндірістік маңыздылығы негізделген.

Бірінші бөлімде мұнай-газ өндірісінің әлемдік экономикадағы алатын орны мен сәйкесінше қоршаған ортаға тигізетін зянды әсерлері, оларды қайта өңдеп, тиімді пайдалану шаралары қарастырылған.

Осы мақсатта әдебиеттерге шолу жүргізу нәтижесінде мұнай өндірісінде түзілетін мұнай қалдықтары қоршаған ортаны ластайтын ең қауіпті заттардың бірі болып табылатыны, төгілген мұнайдың улы әсер етуі салыстырмалы түрде топырақ жабынындағы биологиялық өнімділігі ұзақ уақытқа дейін төмендететіні байқалған.

Қазіргі уақытта мұнай қалдықтарының көлемі мен оларды сақтауға арналған қоймалардың санын азайту мақсатында, мұнай өндіру жұмыстарының барлық кезеңінде мұнай қалдықтарын ғылыми негізде қайта өңдеп, тиімді пайдалану арқылы, қоршаған табиғи ортаның тұрақтылығын сақтап қалу болып табылады.

Мұнай қалдықтарын өңдеудегі мәселелердің ішіндегі ең бастысы, қалдықтарды пайдалану немесе залалсыздандырудың тиімді технологиясын таңдау қарастырылған. Осы мәселелерді түбегейлі зерттеп, сараптай отырып, мұнай қалдықтарын қайта өңдеу арқылы тиімді пайдалану әдістерін қарастыруымыз қажет. Көп жылғы жинақталған тәжірибелердің негізінде, мұнай қалдықтарын шикізат ретінде пайдаланудың өте тиімді екені белгілі болды.

Дегенмен де, осы мәселелерді түбегейлі зерттеп, сараптай отырып, мұнай қалдықтарын арнайы технологиялық жабдықтар бойынша қайта өңдеу арқылы брикет отынын дайындау технологиясының механизмдерін жасау негізгі мақсат болды. Бұл, біріншіден - ұсынылған конструкция бойынша араластырғыш қондырғының тиімді параметрлерін анықтауды, екіншіден – тұтқырлығы жоғары ортаны араластыруға кететін қуатты азайтады, үшіншіден – қайта өңдеуден алынған өнімді әрі қарай өндірісте, халық шаруашылығында қолданып, пайда табуға болатынына көз жеткіздік.

Қазіргі кезеңде асфальт-шайыр-парафин шөгінділерін (АШПШ) кәдеге жаратуға қажетті технологиялық жабдықтарды өндірісте қолдану мәселесі толық шешілмей тұр. Сондықтан, зерттеу міндеттерінің бірі осы мәселелерді шешуге арналды және ол ерекше ғылыми ізденіс туғызды.

Мұнай және оның өнімдерінен тұратын қалдықтарды қайта кәдеге жаратудың технологиялық процесі бойынша ғылыми-техникалық және патентті әдебиеттермен жүргізілген шолу жұмыстарының нәтижесінде болашақта мұнай кен орындарында түзілген қалдықтардың химиялық құрамын, физико-химиялық қасиеттерін, молекулалық құрылымын зерттеуге мүмкіндігі бар заманауй технологияларды пайдаланып, зерттеу жұмыстарын әрі қарай үнемі жалғастыруды қажет етеді.

Кеніштегі қалдықтарды жинау полигондарына мониторинг жүргізілді. Құмкөл кен орнының апаттық технологиялық және уақытша сақтау қоймаларындағы мұнай қалдықтарының түзілу көлемі жыл өткен сайын өсуде және ол 2009 жылдың соңында 65,45 мың тоннаны құраса, 2010 жылы ол көрсеткіш 87,86 мың тоннаға артып отыр, ал 2011 жылы бұл көрсеткіш 92,24 мың тоннаны көрсетті.



Екінші бөлімде брикеттелген отын алу саласындағы техникалық шешімдерді талдау осы отынды алудың белгілі құрамы мен технологиясын жетілдірумен қатар, құрамында көміртегі бар материал сияқты, брикеттелген отын байланыстырғышын қалдықтармен алмастыру бойынша жаңа зерттеулер жүргізілген. Атап айтқанда, битумды байланыстырғышты мұнай қалдықтарымен алмастыру жөнінде құрамдар зерттелген. Жарияланған мәліметтерге сәйкес екінші реттік өнімдер (мұнай қалдықтары) тауарлы байланыстырғыштарды алмастыра алады, бірақ битумдарды пайдалану кезіндегі сияқты 6-8% емес, 15% және одан да көп (67% дейін). Брикеттелген отында мұнай қалдықтарын пайдалану мүмкіншілігінің екінші маңызды шарты олардағы органикалық құрамалардың жоғарғы құрамы (60%-дан 90% дейін), төменгі ылғалдылық (10%) және механикалық қоспалардың аз мөлшері (5-14%) болып табылады. Сонымен брикеттеу технологияларындағы мұнай қалдықтарын пайдаланудың үшінші шарты – олардың жоғары калориялығы.

Біздің атап көрсеткеніміздей, АШПШ құрылымдық-механикалық қасиеттері шөгінділерді қатты брикеттелген отын алу үшін пайдаланылуы мүмкін. Құрылым түзудің әрбір кезеңіне өзінің ерекше өзгешеліктері мен өзіне тән талаптары тән.

Бірінші кезең – мұқият дайындалған болуы тиіс (сусызданған, оңтайлы ашылған, сенімді белсендірілген және т.б.) көмірдің жоғарғы беті бойымен өте жақсы біркелкі және жұқа ағуын қамтамасыз ету үшін байланыстырғыштардың құрылымын мейлінше бұзу. Бірінші кезең үшін көмір түйіршіктерін байланыстырғыштармен үдемелі ылғалдау болып табылады.

Тас көмір брикеттерінің құрылым түзуінің екінші кезеңі байланыстыр-ғыштардың тұтқырлығының кейбір төмендеуімен, сенімді аутогезияға себепші болатын мейлінше жабысқақтықты алғанша олардың қатаюымен байланысты. Бұл кезеңде жоғары молекулярлық байланыстырғыштардың маңызды реологиялық ерекшеліктерінің бірі – кең диапазонда олардың тұтқырлық қасиеттерін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін тиксотропия байқалады.

Үшінші кезең үшін сығымдау қысымының қосылуы нәтижесінде барлық жүйенің ішкі үйкелісі есебінен күшейетін байланыстырғыштар мен көмір түйіршіктерінің барлық адгезиялық –когезиялық қасиеттерінің өте күшті көрінуі тән. Бұл кезеңдерде негізінен байланыстырғыштардың – адгезиясына, аутогезиясы мен когезиясына себепші болатын ерекше қасиеті байқалады.

Төртінші (қорытынды) кезең негізінен брикеттің өте жоғары механикалық беріктігі қол жеткізілетін кездегі, тұтқырлыққа дейін байланыстырғыштардың толық қатуына жағдай жасауға тіреледі. Бұл кезең пайдалану кезеңінде брикеттің беріктігіне зиянды әсерін тигізетін, байланыстырғыштар үлдірігінде өте белсенді шоғу кернеуінің пайда болуымен сипатталады.

Мұнай битумы жоғарғы молекулярлық құрамаға тән қасиеттерге ие, қарамайлы мұнайларды өңдеуден ауыр қалдық болып саналады. Жоғары желімдегіш қабілеттілігі мен өте пісімділігі арқасында битумдар көмір ұнтақтарын брикеттеу технологияларында байланыстырғыш ретінде кеңінен қолданылады. Бұл ретте битумдар сапасы жоғары тауарлы өнім болып табылады. Олар тапшы және қымбат.

Қазіргі уақытта битумды байланыстырғышпен тас көмірлі брикеттердің құрылым түзу үрдістері, сондай-ақ брикеттер құрылымының қалыптасуына битумдардың табиғаты мен қасиеттерінің әсері өте толық зерттелген. АШПШ және битумдардың «мұнайлы туыстар» болып табылатынын ескере отырып, битумды байланыстырғышты қолданумен салыстырғанда тас көмірлі брикеттің құрылым түзілу үдерістеріне АШПШ топтық химиялық құрамының, құрылымы мен қасиеттерінің әсерін анықтау тиімді. Мұнай байланыстырғыштар мен АШПШ үлгі топтық химиялық құрамы 1 - суретте келтірілген.


полотно 22

Сурет 1 - АШПШ негізінде брикеттелген отын құрылымын қалыптастыру үдерісін анықтайтын факторлар


Сонымен бірге, мұнай қалдықтарының жану-энергетикалық сапасын есептеу мен математикалық моделдеу арқылы теориялық тұрғыда жуықтап есептеулері жүргізілді. Барлық шарттар мен қабылданатын түзетулерді ескере отырып, қатты отынның жану процесін анықтайтын теңдеулер жүйесі алынды. Жуықтаулар арқылы, осы теңдеулерді интегралдау жүргізіп және тек қана сутегі мен көміртегін қарастыру барысында химиялық құрамы мұнай қалдықтарына сай келетін отын үшін иммитациялық математикалық моделдеу негізінде жану жылуының орташа шамасы есептелінді.

Үшінші бөлімде мұнай өндірісінің негізінде бөлініп шығатын техногендік қалдықтарды, олардың құрамы мен бөлініп шығатын технологиялық жағдайларына байланысты орналасуы және сақталуы көрсетілген. Сонымен қатар қалдықтарды тиімді пайдалану технологиясы арқылы мұнай өндірісіндегі қауіпсіздікті қамтамасыз ету жобалары 2 - суретте келтірілген.

Техногендік мұнай қалдықтарының құрамында көбірек парафин кездесетін болғандықтан қолданылатын технологиялық шешімдер негізінен парафиннің қасиетімен байланысты жүргізіледі.





Сурет 2 - Мұнай өндіруші кәсіпорынның қалдықтарын тиімді пайдалану технологиясының сызбасы


Осы мақсатта мұнай қалдықтарының мөлшері мен физикалық-химиялық құрамы негізінде келтірілген деректерге қарағанда, оларды екінші ретті шикізат ресурстарына жатқызып және тиімді пайдалану жолдары зерттелді. Осы зерттеудің нәтижесінде анықталған техногендік көрсеткіштер бойынша мұнай қалдықтарының шығу тегіне технологиялық сараптама жасалынды.

Мұнай өндірісінің негізінде бөлініп шығатын техногендік қалдықтарды, олардың құрамы мен бөлініп шығатын технологиялық жағдайларына байланысты тиімді пайдалану арқылы мұнай өндірісіндегі экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету жобалары жасалынды.

Асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерінен брикет отынын дайындау технологиясын қолданып отын түрін жасау бойынша жүргізілген тәжірибелік зерттеу жұмыстарының нәтижелері көрсеткендей, брикеттеу процесінің технологиялық параметрлері анықталды.

Берілген физика-механикалық қасиеттері бар брикет отынын алудағы маңызды факторлар, асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділері, көмір және күріш қауызы компоненттерінің ең тиімді сандық және сапалық қатынасын анықтау болып табылады.

Дайындалған үлгілердің құрамы мен сынақ нәтижелерінің қорытындылары 1- кестеде көрсетілген.
Кесте 1 - Дайындалған үлгілердің құрамы мен сынақ нәтижелерінің қорытындылары

Көрсеткіштер



Брикет үлгілеріндегі компоненттер құрамы, %


АШПШ -20

Көмір -75

Күріш қауызы- 5


АШПШ -22,5

Көмір – 71

Күріш қауызы-6,5


АШПШ -25

Көмір -67,5

Күріш қауызы-7,5


АШПШ -27,5

Көмір –64

Күріш қауызы-8,5


АШПШ - 30

Көмір –60

Күріш қауызы-10


Лақтыру кезіндегі беріктігі, %

85

89

87

82

78,5

Сығу кезіндегі беріктігі, кг/см2

97

102

99

91

86

Суды сіңіруі, %

8,6

9,0

9,4

9,5

9,6

Жылу бөлгіштігі, ккал/кг

9080

8950

8940

8865

8745

Күлдің бөлінуі, %

21,5

21,1

20,54

20,2

20,0

Құрамындағы күкірт мөлшері, %

2,6

2,5

2,4

2,3

2,2

Тығыздығы, кг/м3

1300

1255

1245

1205

1190

1- кестеден көрініп тұрғандай, брикеттердің сығу және лақтыру бойынша механикалық беріктігі АШПШ көлемін 20-25% аралығында, күріш қауызының көлемін 5-15% аралығында қосқанда жоғарылайтыны көрініп тұр. АШПШ-нің көлемін 25-30%-ға дейін жоғарылатып, күріш қауызының көлемін 10-15%-дан асыру брикеттің лақтыру және сығу беріктігін төмендетіп жібереді.

Жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде АШПШ брикеттелген отын құрамына пайдалану нәтижесінде жоғары сұранысқа ие болатын тауар алуға болатынын көрсетті. Ұсынылған құрамдағы брикеттелген отынды қолдану жергілікті мұнай кен орындарындағы жиналған АШПШ қалдықтарын пайдалану мүмкіндігін кеңейтіп, қоршаған табиғи ортаны зиянды қалдықтардан қорғау түйткілді мәселелерді шешуде өз үлесін қосады деп білеміз.

Төртінші бөлімде АШПШ пайдаланып, брикет отынын алудың жаңа технологиялық сұлбасысы ұсынылып брикеттеу қондырғысы жасалынды (3- сурет).

1- көмір қалдықтары; 2- қабылдағыш бункер; 3 – конвейер; 4 – елек; 5 – майдалағыш;

6 – кептіргіш; 7 – шаң ұстағыштар; 8 – күріш қауызы; 9 – қабылдағыш бункер; 10 – АШПШ; 11 – автоматты мөлшерлегіш; 12 – құбыр; 13 – араластырғыш; 14 – престеу құрылғысы; 15 - тасымалдау машиналары.

Сурет 3- Брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесі


Көмір қалдықтары (1) қабылдағыш бункерге (2) келіп түседі, конвейерлермен (3) жылжып, әрі қарай 2,5 мм-лік електен еленіп (4) ірі түйіршіктер майдалағышқа (5) келіп 0÷2,5мм-ге дейін майдаланады. Одан әрі конвейермен жылжып, кептіргішке (6) келіп түседі де, олар 55-600С-ға дейінгі температурада кептіріледі. Содан кейін мөлшермен өлшеніп порциялау конвейеріне келеді де, араластырғышқа келіп түседі (13). Көмірді өңдеу процесінде шаң көтерілмес үшін шаң ұстағыш (7) орнатылған. Осы уақытта параллель күріш қауызы (8) қабылдағыш бункерге (9) келіп түседі, кептіріледі және мөлшермен өлшенеді де, бөлек конвейермен порциялау бөлімінен араластырғышқа келеді (13). Осы уақытта АШПШ арнайы ыдыстармен 80-900С температураға дейін қыздырылып (10), сұйық күйде тұрған АШПШ автоматты мөлшерлегіштен (11) өтіп, құбыр арқылы (12) араластырғышқа (13) қосылады. Араластыру бөлімінде қоспалар 55÷600С температурада жақсылап араластырылады да, әрі қарай араласқан қоспалар қоймалжың күйде престеу құрылғысында (14) 30÷400С-тан төмен емес температурада 10÷15МПа қысымда нығыздалып, конвейер арқылы 200С-дейін салқындатылып, жинау, сақтау бөліміне арнайы тасымалдау машиналарымен (15) жөнелтіледі. Барлық процесс автоматтандырылған жүйе бойынша жұмыс жасайды.

3-суретте көрсетілген қондырғы асфальт-шайырлы-парафинді шөгінділерді және өсімдік қалдығын (күріш қауызы) қолданумен байланыстырғыш компонентті цилиндр тәрізді жоғары сапалы брикеттелген отын алуға арналған.

Брикет жасауға арналған қондырғы мұнай өндіруші кәсіпорындарында, өсімдік қалдықтары бар әртүрлі кәсіпорындарда қолдануға болады.

Брикеттеу қондырғысының жиынтығы: майдалағыштан, араластырғыштан және престеу құрылғысынан тұрады.


Қондырғының техникалық сипаттамасы:

Өнімділігі, кг/сағ

100

Брикет диаметрі, мм

50

Брикет ұзындығы, мм

100

Брикеттің жылу бөлгіштігі, ккал/кг

8745-9080

Механикалық беріктігі, кг/см2

86-97

Қуаты, кВт

1,2

Габаритті өлшемі, мм

1200 х 900 х 700


1-жетек (электрқозғалтқыш), 2- ременді және шынжырлы берілістер, 3 - редуктор, 4- желдеткіш, 5- ауа үрлегіш; 6- кривошипті-шатунды механизм, 7- престегіш поршень, 8 – тірегі, 9- қиғыш, 10- конвейер, 11- газ горелкасы, 12- араластырғыш құрылғысы

Сурет 3 – Қондырғының жалпы сұлбасы
Тұтқырлығы жоғары ортаның араластыру процесінде біркелкі қоспа алу қондырғының араластыруға кететін қуатына және қабырғаға жылу беруіне байланысты.

Геометриялық түрде алғанда араластырғышы бар қондырғыларда қуат шығындарының критерийлі теңдеуі келесі түрде жазылады:




(1)

Сурет 4 - Әртүрлі араластырғыш құрылғылары бар қондырғылар үшін қуат критерийінің жалпы ортадан тепкіш Рейнольдс критерийіне тәуелділігі: 1 – көп сатылы қалақты, 2 – шнекті, 3 – бағытталған трубадағы шнекті, 4 – ленталы.


Ньютонды және ньютонды емес орталармен әртүрлі қондырғылардың тәжірибелік зерттеу жұмыстарының критерийлі теңдеулеріне кіретін С және коэффициенттері мәндерін анықтауға мүмкіндік берді.



Сурет 5 - Ньютонды (1) және жалған пластикалық (2) сұйықтардың қисық сызықтары.
Ньютонды сұйықтардың және ньютонды емес орталардың араласуына кеткен қуат шығындарының мәндері критерийлі теңдеуде берілген ламинарлы және турболенталы облыстарда мәндер дәл келетіндігі 5-суретте көрсетілген. Өтпелі режим облысында онша үлкен емес айырмашылықты көруге болады.

Араластырғышы бар әртүрлі қондырғылардың ньютонды емес орталарының араласуы кезіндегі гомогенизация уақытын анықтау үшін критерийлі теңдеуі келесі түрде өрнектеледі:



(2)

Сурет 6 - Әртүрлі араластырғыш құрылғылары бар қондырғылар үшін гомогенизация уақыт критерийінің жалпы ортадан тепкіш Рейнольдс критерийіне тәуелділігі.


Қондырғының геометриялық параметрлері процестерінің сипатына әсерін есепке алсақ гомогенизация уақытының критерийлі теңдеуі келесідей өрнектеледі:



(3)

мұндағы, - геометриялық симплекстер
Геометриялық симплекстер және олардың араластыру уақытына әсері негізінен тәжірибелік және деңгейлік тәуелділіктер түрінде қарастырылады. Дегенмен араластырғышы бар қондырғылардағы сұйық қозғалысының қарапайым моделін талдай отырып, геометриялық функцияларды анықтау үшін аналитикалық өрнектерін алуға болады. Бұл функцияларды анықтау қондырғыдағы сұйықтықтың таралу уақыты негізделеді. Бұл уақыт берілген араластырғыштың конструкциясы әсерінен туған есептеулерден болады. Бұл кезде араластырғыш орталықтан тепкіш немесе поршеньді сорап ретінде қарастырылады.

Әртүрлі араластырғыш құрылғылары бар қондырғының геометриялық функцияларын анықтайтын өрнегі төменде келтірілген:

Турбиналық (; ; , мұндағы, қалақшаның ені; қалақшаның бұрағышының бұрышы; ыдыстың түбінің үстіндегі сұйықтықтың биіктігі).


(4)

Пропеллерлі (; ; ,, мұндағы, қалақшаның бұрағышының бұрышы, қалақшаның ені, қондырғының түбі мен араластырғышқа дейінгі арақашықтық)



(5)


; ;

(6)

Шнекті ( бұрандалы сызықтың көтерілім бұрышы; орамдар саны)


(7)


Ленталы (, араластырғыштың ішкі диаметрі)






(8)



Сурет 7 - Турбиналық араластырғыш құрылғыларының әртүрлі конструкциялары үшін араластыру уақытына геометриялық функциясының есепке алу ықпалы:



; ; ; .
Геометриялық функцияларды есепке алу, араластыру уақытын анықтау дәлдігіне едәуір әсер етеді.

Сурет 8 - Әртүрлі типті араластырғыш құрылғысы бар қондырғылардағы араластыру уақытын анықтауға арналған жинақтық диаграммасы: 1- қалақшалы, 2- турбиналық, 3 – пропеллерлі, 4 – шнекті, 5- ленталы.


Бұдан басқа, геометриялық функцияларды есепке алу тәжірибелік мәліметтерді жинақтауға мүмкіндік береді. 8 - суретте көрсетілген диаграмма көмегімен негізгі екі технологиялық мәселені шешуге көмектеседі: қондырғының белгілі бір типі үшін (белгілі геометриялық функция) Рейнольдс санына тәуелді араластыру уақытын анықтауға болады; құрылған конструкция үшін берілген араластыру уақыты және Рейнольдс саны бойынша араластырғышы бар қондырғының тиімді геометриялық параметрлерін анықтау арқылы, геометриялық функцияны табуға болады.
Негізгі қорытындылар мен ұсыныстар
Дайындалған диссертацияда мұнай кен орнында жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде мұнай қалдықтарын тиімді пайдаланудың технологиялық жүйесі жасалған.

  1. Техногенді АШПШ-ін пайдаға асырудың технологиясын жасау үшін әдебиеттерге жүргізілген талдаулар, бұл қалдықты екінші шикізат көзі ретінде қарауға болатынын негіздеуге мүмкіндік берді. Ұсынылған әдістермен қалдықтың осы түрін пайдаға асырудың технологиялық артықшылықтары табылды.

  2. Мұнай және газ өндірісі кезінде бөлінген қалдықтарды екінші ресурсты шикізат ретінде қарастырып, әртүрлі өндіріс саласында пайдалану жобасы анықталды.

  3. Теориялық тұрғыда және мұнай қалдықтарының сапалық құрамы арқылы брикеттің жану-энергетикалық сапасын есептеуде математикалық моделдеу әдістері қолданылды.

  4. Көмір брикетінің құрылымдық процесін және олардың әртүрлі факторларға әсерін талдаудың қорытынды нәтижелері АШПШ негізінде мықты брикеттелген отын алудың мүмкіндіктерін көрсетті.

  5. Бұл жұмыста АШПШ пайдаланып, брикет отынын алудың жаңа принципиальды технологиялық схемасы ұсынылған. Жаңа технологияның басқа технологиялардан айырмашылығы, процестің қарапайымдылығы және технологиялық процеске брикет отынының жану уақытын ұзарту үшін 5-10% күріш қауызы, 65-75% көмір ұнтағы және 20-25% АШПШ пайдаланылды.

  6. Талдау жұмыстары, жасалған құрамдағы компоненттерді және АШПШ негізінде брикеттеу процесінің технологиялық режимін анықтауға мүмкіндік берді.

  7. Асфальтты-шайырлы-парафинді шөгінділерін пайдаланып брикет үлгісін дайындаудың технологиялық жүйесінің жаңа механизмдері жасалынды.

  8. Ұсынылған конструкция бойынша араластырғыш қондырғылардың тиімді геометриялық параметрлерін анықтау арқылы, араластыру уақыты анықталды.


Қойылған міндеттердің толық шешілгендігін бағалау. Мұнай кен орнындағы мұнай қалдықтарын тиімді пайдалану арқылы, жасалған зерттеу мақсаттары мен міндеттері толығымен орындалған. Бұлар өз кезегінде, жұмыстың алдына қойылған мақсатына қол жеткізгенін көрсетеді.

Жұмыстың нәтижелерін нақты пайдалану бойынша ұсыныстар мен бастапқы мәліметтерді дайындау. Техногенді қалдықтарды пайдалану негізінде алынатын отын брикеттерін жасау технологиялық жүйесі мен механизмдері ұсынылады.

Орындалған жұмыстың ғылыми деңгейін бағалау. Мұнай қалдықтарынан брикеттелген отын жасаудың технологиялық жүйесінің механизмдері Қызылорда облысы үшін алғаш рет жүргізіліп отыр.

Жүргізілген зерттеулер нәтижесі көрсетіп отырғандай, алынған технологиялық құрылғы жүйесінің механизмдері жеткілікті дәлдікпен алынған брикет отынының тиімділігін тұжырымдайды. Осы ғылыми жұмыстың нәтижелері технологиялық процестерді жақсартуға мүмкіндік береді. Ал бұл өз кезегінде жұмыстың жоғары деңгейін көрсетеді.


Диссертацияның негізгі мазмұны келесі жұмыстарда жарияланды:

1 Жұмағұлов Т.Ж., Сакитжанов М.Ш, Кульсумакова А.И. Өндірістік кәсіпорындардың апаттық-технологиялық қоймалары мен мұнай жинау алаңдарындағы мұнай қалдықтарының құрамын анықтау // Қазақстан Тәуелсіздігінің 20 жылдығына арналған Қазақстанның кен-металлургия кешені: «Инновациялық даму проблемалары мен перспективалары» Халықаралық ғылыми–практикалық конференциясы, – Қарағанды, - қараша 2011, 283- 286б.

2 Танжариков П.А., Сакитжанов М.Ш. Разработка эффективных методов приготовления строительных материалов из высокопарафинистых нефтяных отходов // Научная жизнь, 2011, - №5 с. 59-65.

3 Абжаев М.М., Сакитжанов М.Ш., Жұмағұлов Т.Ж., Таңжарықов П.А. Мұнай кеніштеріндегі атмосфералық ауаның ластану мониторингі // Ғылыми зерттеулер әлемі, - 2012, - №1-2 (55-56)- 66-71б.

4 Жұмағұлов Т.Ж., Таңжарықов П.А., Үдербаев С.С., Абжаев М.М., Сакитжанов М.Ш. Мұнай кеніштеріндегі техногендік қалдықтарды физика-химиялық талдау // Ғылыми зерттеулер әлемі, - 2012, - №1-2 (55-56)- 72-76б.

5 Танжариков П.А., Жумагулов Т.Ж., Абжаев М.М., Сакитжанов М.Ш. Разработка технологии использования нефтеотходов, при подготовке топливных брикетов // «55 космических лет» международная науно-практическая конференция, посвещенная запуску 1 Искусственного спутника Земли, - Киев-Кызылорда, 2012, - с. 80-84.

6 Таңжарықов П.А., Жұмағұлов Т.Ж., Абжаев М.М., Сакитжанов М.Ш. Техногенді қалдықтарды тиімді пайдалану жолдары // Қазақ-Америка университетінің ғылыми еңбектері, - Алматы, 2012,- №1(15), - 105-113б.

РЕЗЮМЕ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕХАНИЗМОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БРИКЕТНЫХ ТОПЛИВ ИЗ АСФАЛЬТО-СМОЛИСТО- ПАРАФИНОВЫХ НЕФТЯНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
Объем и структура диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рекомендаций, библиографического списка использованной литературы, включающего 82 наименований. Работа изложена на 103 страницах машинописного текста, содержит 15 таблиц, 24 рисунка.

Актуальность проблемы. Как показал анализ состояния проблемы и проведенные нами исследования с техногенными отходами должно включать: минимизацию их образования, экологически безопасное обращение, максимальное разделение их на группы уже на стадии образования для обеспечения возможности применения наиболее рациональных способов утилизации или обезвреживания каждой группы отходов, разработку экономически доступных и технически осуществимых технологий для вовлечения отходов в ресурсооборот. Необходима разработка методологических подходов, позволяющих решить проблему утилизации техногенных отходов не традиционными способами, а методами повышения потребительских свойств очистки от лишних примесей и компонентов концентрирования обезвоживания и другими способами обогащения с применением отходов в смежных областях пройзводства. Такие подходы по вовлечению отходов в ресурсооборот должны быть положены в основу стратегии обращения с техногенными отходами и соответствующих технических решений.

Это позволяет сделать вывод о том, что разработка научных и практических основ ресурсосберегающих технологий использования твердых отходов для обеспечения экологической безопасности геосистем является важной народнохозяйственной задачей, для решения которой требуется разработка новых концептуальных подходов и эколого-технических решений.

Диссертационная работа выполнялась в Кызылординском государственном университете имени Коркыт Ата.

Цель диссертационной работы. Расчет и повышение эффективности механизмов технологических систем для получения брикетных топлив на основе асфальто-смолисто-парафиновых отходов.

Объект исследования. Механизмы технологических устройств предназначенные для получения брикетных топлив из нефтеотходов.

Методы исследования: Обобщение и анализ литературы и патентов по использованию окружающей среды и недропользованию предшествующих исследований, по приготовлению и использованию брикетов на основе техногенных отходов в нашей республике и за рубежом; физико-химические исследования техногенных отходов, образовавшихся на производстве в специализированных лабораториях; математическая обработка и анализ результатов исследований; проведение опытно-производственных испытаний.

Научные результаты работы:

1) определены значения качественного и количественного состава увеличения прочности и удлинения процессов горения брикетов на основе АСПО, угольных отходов и рисовой шелухи. Топливный брикет, состоящий из АСПО (22-26%), рисовой шелухи (5-10%) и отходов угольных частиц (60-70%) в момент сжатия имеет механическую прочность 86-97 кг/см2; при сбросе механическая прочность составляет 78,5-85 кг/см2; тепловыделение 8745-9080 ккал/кг.

2) разработаны новый метод и соответствующая технологическая система подготовки брикетного образца с использованием АСПО; определив оптимальные геометрические параметры, для вновь создаваемой конструкции аппарата с мешалкой, выяснилось время смешения.

Научное значение работы заключается в расширении возможностей увеличения топливно-сырьевой базы производств с использованием нефтяных отходов, как вторичного сырьевого запаса, в целях решения экологических проблем нефтедобывающих регионов Кызылординской области. Разработанный в лабораторных условиях брикетное топливо, отвечающий нормативным требованиям, потверждается опытно-промышленными испытаниями и пилотным проектом.

Summary
the INCREASE OF MECHANISM EFFICIENCY OF TECHNOLOGICAL SYSTEM FOR RECEIVING BRIQUETTE FUELS FROM concrete-resinous - PARAFFIN OIL DEPOSITS
Volume and structure of dissertation : Dissertation work consists of introduction, four parts, basic conclusions and recommendations, bibliographic list of the used literatures, including 82 names. 103 pages of typoscript are expounded in the work which contains 15 tables, 24 pictures.

Actuality of work. As it is shown in the analysis of condition problem and carried out researches by us, the reference with technogenic wastes should include: Minimization of their formation, ecologically safe reference, their maximal division on groups already at the stage of forming for supplying possibility of application more rational ways of recycling or neutralization of each group wastes, development of economically accessible and technically feasible technologies for involving wastes in resource construction. It is necessary to exploitate methodological approaches, allowing to the problem of recycling technogenic wastes not by traditional ways, and methods of increasy consumer properties of clearing from superfluous impurity and components of consentration and other ways of enrichment with application wastes in adjacent area of industry. Such approaches on involving wastes in resourceconstruction should be fixed in the basis og strategy of the reference with technogenic wastes and appropriate technical decisions.

It allows to make a conclusion that the development of scientific and practical bases of resourcefaving technologies usage of heavy wastes for maintenance of ecological safety of geosystems is the importent economic task, for decision in which needs development of new conceptual approaches and ecological-technical decisions.



The aim of work: Calculation and increase efficiency of mechanisms of technological systems for receiving briquette fuels from concrete-resinous-paraffin oil wastes.

Idea of work. Economy of the used power at interfusion, improving mechanisms of technological systems on the briquette fuel production

Object of research. The mechanisms of technological devices intending for the receipt of briquette fuels from oil wastes.
Exploitation technology of fuel briquettes, on the basis of using wastes of oil industry, for increasing ecological safety of oil mining enterprises.
The methods of research. Solving supplied task produces complex method of the research, where it was included generalization and analysis of preseded research on preparating and using briquettes on the basis of technowastes in our republic and abroad; laboratory research of the physico-chemical analysis formed wastes in the production process, mathematical processing in experience results, ecology-economical estimation of taken material.

Scientific novelty:

- worked out theoretical and experimental results of research burning process off oil wastes. It was set that in dependence from the meaning of heavy fraction of hydrocarbons in the burning process is slowing down;

- qualitative and quantitative estimation of stability and burning of briquettes on the basis of ARPS, rise bleaches and coal wastes. Fuel briquette with the ingredients ARPS (22 - 26%), rise bleaches (5-10%) and wastes from coal part (60 - 70%), has the mechanical stability 86 - 97 kg/sm2, stability to throwing 78,9 - 85 kg/sm2, heat-secretion 8745 – 9080 kcall/kg.

- worked out technology and technological system of taking fuel briquettes on the bases of ARPS.

- according to the exposure of geometrical parameters of the given construction of mixed apparatus elucidated the time of shuffle.

The scientific meaning of work consists in widening opportunites of increasiry full-raw base of manufactures by using petroleum wastes, as the secondary raw stock, in the purposev of decision of ecological problems of oil-extracting regions.



The briquette which is worked out of Kyzylorda oblast in laboratory conditions normative requirements, confirms by pilot project. Prepared briquette under physico-mechanical characteristics answers with the normative requirements. Validity and reliability of scientific rules, conclusions and recommendations are confirmed by experienced researches in laboratory with the latest equipment, their results are processed mathematically and are proved by the appropriate conclusions and offers. The normative documents worked out for protection of environment, it is prove by positive results of inculcation in educational process.



Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет