Конференциясының ЕҢбектері

168 
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
2
2,5
3
3,5
4
4,5
 
ln τ 
ln[
-l
n
(1
-α
)]
 
0
20
40
60
80
100
0
10
20
30
40
50
60
 
На рисунке 1 приведена информация о влиянии Т и τ на α, из которого следует что в 
течение 55 минут максимальная α наблюдается при Т=1973К (99,8%). Обработка полученных 
экспериментальных данных проводилась при помощи уравнения [7]: 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
                                                        α= 1-exp[-k·τ
 n
];                                                                          (1) 
 
которое часто используется для описания различных процессов. Это связано с  простотой 
методов  расчета  констант  "n"  и  "k",  варьируя  которые    можно  описать  самые  разнообразные 
зависимости.  В  нашей  работе  уравнение  (1)  использовано  для  получения  математической 
зависимости α= f(T,τ), в которой "n" и "k" носят эмпирический характер. 
На  рисунке  2  приведены  зависимости  ln[-ln(1-α)]=f(lnτ),  по  которым  определяли 
коэффициент  n  (как  tgυ  к  оси  абцисс;  параметр  ln  k  (при  ln  τ=  0),  а  затем-  k,  которые  имеют 
следующие значения: 
 
Т,К    1773    1873    1973 
 n       1,353   1,113   1,103 
 k       0,003   0,022   0,078 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
τ, мин. 
α, %
 
Т=1773К,   2- Т=1873К,  3-=Т 1873К  
Рисунок 1- Влияние температуры (Т) и продолжительности опытов (τ) на степень перехода Fe (α)  в 
ферросплав из клинкера вельцевания 
1
 
2
 
3
 
Т=1773К,   2- Т=1873К,  3-=Т 1873К 
 
Рисунок 2- Применимость уравнения (1)  для описания перехода Fe в ферросплав из клинкера 
вельцевания 
1
 
2
 
3
 

169 
)
1
(
]
)
1
ln(
[
])
0159
,
0
exp[
10
2
(
]
001
,
0
exp[
028
,
8
]
001
,
0
exp[
]
001
,
0
exp[
028
,
8
/
1
15
028
,
8
/
1
1
T
T
T
T
d
d
V
)
1
(
]
)
1
ln(
[
/
1
1
/
1
n
n
k
n
d
d
V
Используя  полученные  значения  k  и  n,  получили  зависимости  n=f(T)  и  k=f(τ)  в  виде 
уравнений: 
 
n= 8,028·ЕХР[-0,001·Т] с R
2
 = 0,948 и k= 2·10
-15
·EXP[0,0159·Т] с R
2
 = 0,984 
 
Подставляя  полученные  уравнения    n=f(T)  и  k=f(τ)  в  выражение  (1)  получим  следующее 
выражение α= f(T, τ): 
 
 α=1-EXP[-(2·10
-15
·EXP[0,0159·Т]) · τ
 8,028·ЕХР[-0,001·Т]
 ]                      (2) 
 
Сопоставление  полученных  значений  α  по  уравнению  (2)  с  расчетными  значениями 
приведено  в  таблице  1,  из  которой  следует,  что  максимальное  расхождение  в  параметре  α 
составляет 7,5% (Т=1873К, τ=28 мин). 
Для  получения  уравнения  скорости  (V,  доли/мин)  использовали  уравнение  (1)  в 
дифференциальной форме [8]: 
 
                                                                                                                                (3) 
 
 
Подставляя  в  уравнение  (3)  зависимости  n=f(T)  и  k=f(τ)  получили  следующее  уравнение 
скорости процесса: 
                                                                                                                                
                                                                                                                                                     
                                                                                                                                                                          
(4) 
Таблица 1- Расчетные(α
расч.
) и экспериментальные (α
эксп.
) значения перехода Fe в ферросплав из 
клинкера вельцевания.  
П
родолол
ж
и 
тельность, 
 
 мин.
 
Температура,К 
1773 
1873 
1973 
α
эксп.
, % 
 
 
α
расч
, % 
α
эксп
,
 
% 
α
расч
, % 
α
эксп
, % 
α
расч
, % 
10 
8,1 
7,7 
29,1 
25,4 
62,0 
66,7 
15 
12,7 
13,1 
33,6 
38,4 
79,1 
82,2 
21 
13,8 
19,9 
46,1 
52,0 
87,8 
91,9 
28 
23,6 
28,0 
57,3 
64,8 
97,1 
96,8 
40 
39,9 
41,4 
74,9 
80,3 
98,8 
99,4 
55 
56,8 
56,2 
88,5 
90,9 
99,8 
99,9 
 
Полученные  значения  скорости  процесса  для  α  =  0,7;  0,8;  0,9  и  "кажущейся"  энергии 
активации (Е
каж.
) приведены в таблице 2 (Е
каж.
 в соответствии с [9,10] определялась для нескольких 
фиксированных значениях α из зависимости lgV=f(1/T)).  
 
Таблица 2- Скорость (V, доли 1) и "кажущаяся" энергия активации (Е
каж
) перехода Fe  из 
клинкера вельцевания в ферросплав.  
α
Fe 
доли ед. 
Температура, К 
Е
каж.
, 
кДж/моль 
1773 
1873 
1973 
0,7 
0,006791 
0,004891 
0,002691 
247 
0,8 
0,014209 
0,010008 
0,005004 
240 
0,9 
0,037185 
0,025551 
0,012775 
226 
 
Таким образом, проведенные исследования позволили установить, что: 
- высокую (99,8%) степень перехода Fe из клинкера вельцевания в ферросплав можно достичь при  
Т= 1973К в течение 55 мин; 

170 
-  по  мере  развития  процесса  перехода  Fe  из  клинкера  вельцевания  в  ферросплав,  он  испытывает 
влияние диффузионных явлений, при этом Е
каж
 изменяется от 247 до 226 кДж/моль 
 
 
Литература 
1.
 
Абдеев  М.А.,  Колесников  А.В.,  Ушаков  Н.Н.    Вельцевание  цинксвинецсодержащих 
материалов. – М.: «Металлургия» 1985, 120 с. 
2.
 
Такежанов  С.Т.,  Абдеев  М.А.  и  др.  Комплексная  переработка  твердых  шлаков  свинцовой 
шахтной плавки.- М.:Цветметинформация. 1975- 40с. 
3.
 
Абдеев М.А., Юсупова А.И. и др. Извлечение ценных компонентов из отвальных продуктов 
производства тяжелых цветных металлов.- М.: Цветметинформация. 1980- 48с 
4.
 
Жулин Л.В. и др.// Цветная металлургия. Бюл. НТИ. 1978, №4, с 8-11. 
5.
 
Предварительный  патент  №  16191  Казахстан.  Шихта  для  получения  ферросилиция  / 
Бишимбаев  В.К.,  Капсалямов  Б.А.,  Шевко  В.М.,  Колесников  А.С.,  Картбаев  С.К. 
Опубл.15.09.05г. В бюлл. № 9. 
6.
 
Дымов А.М. Технический анализ руд и металлов. М: Металлургия. 1949.-483с. 
7.
 
Ванюков  А.В.,  Зайцев  В.Я.  Теория  пирометаллургических  процессов.-М.:  Металлургия. 
1973. -504с. 
8.
 
Янг Д. Кинетика разложения твердых веществ. – М.: Мир, 1969. -269. 
9.
 
Бектурганов  Н.С.,  Абишев  Д.Н.  Комплексное  использование  оксидного  сырья  тяжелых 
цветных металлов.  А-Ата: Наука 1989. – 211с. 
10.
 
Барам И.И. О процессе растворения окиси железа в плавиковой кислоте //ЖПХ  - 1976. - т. 
XIX. -№8. - С. 1707-1710. 
 
 
УТИЛИЗАЦИЯ ФАКЕЛЬНЫХ ГАЗОВ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО ЗАВОДА И ИХ 
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ 
 
Конько Т.М., Алибаева А. 
Школа №38 им. Н.Ондасынова, Шымкент, Казахстан 
 
Түйін 
Автор мұнайды қайта ӛңдеу барысында пайда болатын факельді газдарды утилизациялауды және 
қолдануды ұсынады. Бұл үшін жаңа құрал-жабдықтарды енгізу керек. Бұл ӛнеркәсіп орнына кӛмірсутекті 
шикізатты  ӛртеу  барысында  пайда  болған  газдарды  екінші  рет  қолдануға  мүмкіндік  береді.  Осылайша 
энергия  үнемдеу  және  экологиялық  эффектіге  қол  жеткізіледі.  Факельді  қалдықтарды  утилизациялау 
тӛмендегідей  болады:  газ  жалпызаводтық  факельді  коллектордан  шығады,  компрессормен  нығыздалады 
және бу мен электр энергиясын алу үшін технологиялық пештерінде қайта қолдануға оралады. Жұмыста 
кәсіпорынның  тарихы  мен  қысқаша  сипаттамасы  бар,  оның  негізгі  ӛндірістік  құрылымы  мен 
құрылғыларының мінездемесі, ӛнімнің техникалық сипаттамасы берілген.  
 
Summary 
The  work  is  written  on  the  actual  topic,  a  solution  to  reduce  air  pollution  in  the  city  of  Shymkent  and 
reducing production costs. If the flare gases, of the refinery, which are formed as a result of emergency relief and 
technological  emissions  will  be  disposed  of,  then  reduce  the  pollution  of  the  atmosphere  will  be  reduced  by 
noncombustible    fuel  particles,  dust,  soot,  and    the  use  of  oxygen  for  combustion  will  be  reduced  too.  Currently, 
these gases are burned in air. The paper shows not only the impact of these proposals, but also economic benefits in 
the decision of reducing production costs of the enterprise. 
 
Согласно статистическим данным, рекордной величины – 1 трлн. 135 млрд. тенге достиг по 
итогам  минувшего  года  валовой  региональный  продукт  в  Южно-Казахстанской  области.  И  в 
первую очередь за счет активного развития промышленного сектора. Город Шымкент – центр, в 
котором  сосредоточено  более  100  ведущих  промышленных  предприятий.  С  развитием 
индустриальной зоны  СПК «Онтустiк» открылось  30 новых предприятия. Как следствие, объем 
производства промышленной продукции по итогам минувшего года превысил 305 млрд. тенге. Все 
эти факторы способствуют экономическому развитию страны. 
Президент  нашей  страны  Назарбаев  Н.А.  поставил  перед  Правительством    РК  одну  из 
главных  задач  –  обеспечение  7-процентного  роста  экономики.  Значительное  место  в  реализации 

171 
государственной  программы  принадлежит  Шымкентскому  нефтеперерабатывающему  заводу. 
Однако,  выполняя  государственную  программу  по  экономическому  будущему  нашей  страны, 
промышленные  предприятия  не  всегда  соблюдают  принцип  безотходности  производства,  в 
результате которого заметно ухудшается экологическая обстановка в городе 
Можно  ли  разрешить  данную  негативную  ситуацию,  чтобы  и  промышленность 
развивалась и экология города не  ухудшалась? 
Цель 
данного 
проекта: 
изучение 
процесса 
утилизации 
факельных 
газов 
нефтеперерабатывающего завода  и их использование  в энергию. 
Автором  данной  работы  рассматриваются  факельные  газы  нефтеперерабатывающего 
завода,  образующиеся  в  результате  сброса  аварийных  и  технологических  выбросов,  которые 
естественным способом сжигаются в атмосферном воздухе г.Шымкента. Предлагается утилизация 
и  использование  факельного  газа,  образуемого  в  результате  переработки  нефти.  Для  этого 
необходим  ввод  нового  оборудования,  который  позволит  предприятию  использовать  газы, 
которые  образуются  в  процессе  сжигания  углеводородного  сырья,  и,  таким  образом,  получать 
энергосберегающий  эффект. 
Предмет  исследования:  процесс  утилизации  факельных  газов  и  их  использование  для 
получения  пара  и  электроэнергии,  благодаря  которому  отпадет  нужда  приобретать  пар  и 
электроэнергию  на  ТЭЦ-3.  Это,  в  свою  очередь,  позволит  снизить  себестоимость  продукции 
предприятия.  В  результате  эквивалентное  количество  топлива  не  будет  сжигаться  на  ТЭЦ-3  и 
предприятие  сможет  существенно  снизить  потребление  жидкого  топлива  (мазута)  в  печах 
технологических  установок.  Этот  процесс  уменьшит  использование  кислорода  на  горение,  что 
значительно сократит загрязнение атмосферы несгоревшими частицами топлива, сажи и пыли. В 
результате  эксплуатации  блока  утилизации  факельных  газов  нефтеперерабатывающий  завод 
сможет  существенно  снизить  потребление  жидкого  топлива  (мазута)  в  печах  технологических 
установок.  Это  позволит  снизить  себестоимость  продукции  предприятия  и  сократить  выбросы 
загрязняющих веществ в атмосферу. 
Предлагаемый  технологический  процесс  существенно  уменьшит    тепловое  загрязнение 
воздушного бассейна, вызванное углекислым газом,  пропускающий коротковолновое солнечное 
излучение и задерживающий тепловые лучи, идущие от нагретой земной поверхности. Изменение 
среднегодовой температуры нижних слоев атмосферы Земли  вызывает активное таяние ледников 
Антарктиды  и  повышает  уровень  Мирового  океана,  в  результате  чего  происходит  затопление 
низменных участков материков и изменение климата. 
Объект исследования: установка оборудования по утилизации факельных газов. 
 
Основные тезисы работы 
 
Актуальность 
Работа  написана  на  актуальную  тему-решение  проблемы    уменьшения  загрязнения 
воздушного  бассейна  города  Шымкента  и  получении  энергии.    Если  факельные  газы 
нефтеперерабатывающего  завода,  которые  образуются  в  результате  сброса  аварийных  и 
технологических  выбросов,  будут  утилизироваться,  то  уменьшится  загрязнение  атмосферы 
несгоревшими частицами топлива, пыли, сажи, уменьшится использование кислорода на горение 
.В настоящее время эти газы просто сжигаются в воздухе . В работе показана не только польза в 
решении экологических проблем, но и экономическая результативность данных предложений. 
 
Научность 
На  нефтеперерабатывающем    заводе    ежечасно  сжигается  1957м
3   
водородсодержащих 
газов. Содержание компонентов в факельном газе в объемных %. 
Н
2
-75% 
СН
4
- 14% 
С
2
Н
6
-5% 
СзН
8
-3% 
С
4
 H
lO
- 1% 
C
5
 Н
12
 - отсутствует 
Плотность кг/м
3
 - 0,25кг/м 
3
 Теплота сгорания - 46612кДж/м
3 
. 
На заводе углеводородные газы переработки принято считать - УВГ, водородсодержащие 
газы переработки -ВСГ.   Общий   объем   ВСГ,   сжигаемых   за   сутки 

172 
1957  м
3
  ×24ч.=46968  м
3
.  В  работе  просчитан  объем  компонентов  факельных  газов  : 
водорода, метана, этана, пропана, бутана .: 
V(H
2
) = 46968м3×0,75 = 35226м
3
 
V(CH
4
) = 46968м3×0,14 = 6576м
3
 
V(C
2
 Н
6
) = 46968м3×0,05 = 2348м
3
 
V (СзН
8
) = 46968м3×0,03 = 1409м
3
 
V(C
4
H
10
) = 46968м3×0,01 = 470м
3
 
Определен  общий  объем  углекислого  газа,  который  образуется  при  сжигании 
водородосодержащих газов за час, за сутки, Общий объем углекислого газа, который образуется 
при сжигании водородосодержащих газов: Vo6 =6576м3 + 4696м3 + 4227м3 = 15499м
3
 
Общий объем кислорода, который расходуется за сутки: 
Vo6.= 17613м3 + 13152м3 + 8218м3 + 7045м3=46028м
3
 
Определен 
общий 
объем 
кислорода, 
который 
образуется 
при 
сжигании 
водородосодержащих  газов  за  сутки  .Вычислено:  63927  человек  использовало  кислород  для 
дыхания  за  сутки,  а  так  кислород  используется  безрезультатно.  Определено  общее  количество 
теплоты,  выделяемое  при  сжигании  факельного  газа  в  час:,за  сутки  Общее  количество  теплоты, 
выделяемое при сжигании факельного газа в час: 
Q =1957м
3
 ×46612кДж/м
3
=91,3×10
6
кДж. 
Для  технологических  нужд  нефтеперерабатывающего  завода  нeoбxoдимо  50т  пара  в  час, 
рассчитаем  количество тепла необходимого для 50т пара: 
Q = L×m = 50× 10
3
кг×2,3×10
6
кДж/кг=115×10
9
кДж 
Где L- удельная теплота парообразования. 
Из  этого  следует,  что  количество  тепла  для  образования  пара  для  технологических  нужд 
завода, вполне достаточно, с учетом потерь. 
На ТЭЦ-З для нефтеперерабатывающего завода, для его технологических нужд получают 
50т. пара в час, при этом расходуют  с учетом потерь приблизительно 
91,3 10
б
кДж.  Исходя из теплоты сгорания метана ,его нужно израсходовать 2000м
3
 в час.   
Значит,   в   настоящее   время   выбрасывается   в воздушный бассейн дополнительно: 
48000м3    Хм3 
СН
4
 + 20
2
=С0
2
 + 2Н
2
0 
48000м
3
 - С02 
96000 м
3
 - 0
2
  по уравнению реакции кислорода расходуется вдвое больше ,чем метана 
Если  же  в качестве  топлива  на  ТЭЦ  используется  мазут,  то  дополнительно  в  воздушный 
бассейн попадает сажа, сернистый газ. 
 
Новизна 
В  данной  работе  предлагается  установить    на  нефтеперерабатывающем  заводе  г. 
Шымкента установку по утилизации факельных газов .В Казахстане на нефтеперерабатывающих 
заводах  :ни  в  Павлодаре,  ни  в  Атырау  нет  действующих  установок  по  утилизации  факельных 
газов.  Утилизация  факельных  сбросов  осуществляется  следующим  образом:  газ  забирается  из 
общезаводского  факельного  коллектора,  сжимается  компрессором  и  возвращается  для 
последующего  использования  в  печах  технологических  установок,  для  получения  пара  и  для 
получения электроэнергии. 
 
Принцип использования производственных отодов 
Даны схемы сброса технологических газов на факел , установка для утилизации факельных 
газов  и  получение  пара  для  технологических  нужд  ,схема  получения  электроэнергии  из 
утилизированного  факельного  газа  нефтеперерабатывающего  завода.  В  результате  переработки 
нефти  на  комбинированной  установке  ЛК  -  6У,  состоящей  из  секций  образуется  УВГ  - 
углеводородный газ (топливный газ) и ВСГ - водородосодержащий. 
В  схеме  сброса  технологических  газов  на  факел  указаны  резервуары  хранения  УВГ 
(топливного газа)- 
©С-1;   ©С-209;     © С - 101. Эти газы используют для восстановления полиметаллических 
и биметаллических катализаторов и только в крайне редких случаях (аварии) подаются на факел. 
Утилизация  факельных  сбросов  осуществляется  следующим  образом:  газ  забирается  из 
общезаводского  факельного  коллектора,  сжимается  компрессором  и  подаѐтся  для  сжигания  в 
котельной установке 

173 
Принципиальная  схема  получения  пара  и  схема  получения  электроэнергии  из 
утилизированного факельного газа нефтеперерабатывающего завода прилагается. 

жүктеу/скачать 7,95 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: