Южного казахстана

 
122 
зерттеулерінің 
қорытындылары 
келтіріледі. 
Термотұрақты 
гидрофобтыэмульсиялық 
құрамының  және  эмульгаторды  алу  рецептурасы  ұсынылды.  Ұңғыманы  тұншықтыру 
сұйықтығының агрегативті орнықтылығы үшін оның құрамына массасы 5 % кальций хлориді 
мен  массасы  3%  ЯЛАН-Э2  эмульгаторын  қосу  қажет.  Техникалық  сұйықтық  пен  қатпардың 
забойалды  айлақтың    ӛзара  әрекеті  нәтижесінде  физика-химиялық  процестер  белсенді  жүріп, 
тау жыныстары мен забойалды айлақ коллектірлік қасиетінің сүзгілік сипаты әлсіреп, ұңғыма 
арқылы алынып, күрделілендіретін  сабақтастық  ӛнімділігін тӛмендетуге әкеледі. 
 
РЕЗЮМЕ 
 
Исатаев А.– магистрант, Бондаренко В.– к.т.н., доцент 
ЮКГУ им. М.Ауэзова, г. Шымкент 
 
Рациональный выбор жидкостей для глушения скважин 
 
В  работе  приводятся  результаты  экспериментальных  исследований  гиброфобно-
эмульсионного состава, полученного на основе обратных водяных эмульсий, стабилизирован-
ных  эмульгатором  ЯЛАН-Э2.  Предложена  рецептура  термостабильного  гидрофобноэмульси-
онного  состава  и  эмульгатора  для  его  получения.  Для  агрегативной  устойчивости  жидкости 
глушения скважин необходимо включать в ее состав более 5% масс. хлорида кальция и эмуль-
гатора ЯЛАН –Э2 более 3% масс. В результате взаимодействия ТЖ и призабойной зоны пласта 
(ПЗП) активно происходят физико-химические процессы, которые сопровождаются ухудшени-
ем фильтрационных характеристик горных пород и коллекторских свойств призабойной зоны, 
снижением продуктивности добывающих скважин и приемистости нагнетательных скважин. 
 
 
 
УДК 541.138 
 
 ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОНЕНТА БУРОВОГО РАСТВОРА 
 НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОЙ ГОССИПОЛОВОЙ СМОЛЫ 
 
К.С.Надиров – д.х.н., профессор, В.П.Бондаренко – к.т.н., доцент,  
 Г.Ж. Бимбетова – к.т.н., доцент, А. Байботаева - магистрант,  
А.А.Кадыров – д.т.н., профессор 
 
ЮКГУ им. М.Ауэзова, г. Шымкент,  
ТашГТУ им. А.Беруни, г.Ташкент 
 
Аннотация 
 
В данной статье поднимается проблема использования госсиполовой смолы- побочного 
продукта переработки семян и масла хлопчатника  для получения буровых растворов на водной 
основе. Приводятся данные по получению производного госсипола, на основе жирных кислот 
госсиполовой  смолы,  в  качестве    эффективной  добавки  для    рецептуры  буровых  растворов.В 
качестве  минеральной  части  раствора  предлагается  использовать    бентонитовые  глины. 
Показано, что предлагаемый реагент – «Госсильван» придает буровому раствору смазывающие 
свойства  и  снижает  его  пожароопасность  а  модифицированная  госсиполовая  смола  является 
эффективным реагентом для  снижения  фильтрации. 
 
Ключевые слова:  госсиполовая смола, компонент бурового раствора, омыление, жирные ки-
слоты, Госсильван, бентонит, соапсток.  

 
123 
 
Выбор  бурового  раствора  для  отдельной  местности  и  группы  площадей,  сход-
ных    по  геолого-техническим  условиям  является    необходимым  условием  при  разра-
ботке технологических регламентов буровых растворов.  Выбранные  буровые раство-
ры должны быть не только наиболее эффективными в данных условиях, но и должны 
приготавливаться   на основе доступных и дешевых реагентов и материалов [1].  
При переработке семян и масла  масличных культур, в  частности, хлопчатника 
образуются соапстоки, которые подвергаются нейтрализации  и затем вакуумной дис-
тилляции  с  целью  получения  жирных  кислот  для  производства  хозяйственного  мыла. 
Гудрон  вакуумной  дистилляции  жирных  кислот,  так  называемая  госсиполовая  смола,  
является ценным сырьем для получения  дешевого компонента буровых растворов.  
С  целью  оптимизации технологических параметров  буровых  растворов  исполь-
зуются различные виды химических реагентов, применение которых позволяет поднять 
технико-экономические показатели процесса бурения скважин, а также улучшить тех-
нологические свойства самих растворов [2,3].  
В Южно-Казахстанском государственном университете им. М.Ауэзова в течение 
длительного  периода  осуществляются    работы  по  получению  новых  поверхностно-
активных  веществ.  На  основе  жирных  кислот,  а  также  других  производных,  содержа-
щихся  в  составе  госсиполовой  смолы,  получены  новые  ПАВ,  которые,  как  показали 
экспериментальные    исследования,  являются  эффективной  добавкой  при  составлении  
рецептуры бурового раствора [1].  
Следует отметить, что госсиполовая смола также содержит некоторое количест-
во неомыляемых веществ, обладающих рядом полезных свойств которые, в частности, 
придают буровому раствору смазывающие свойства.  
Госсиполовая смола - это однородная вязкотекучая масса от темно-коричневого 
до  черного  цвета,  являющаяся  побочным  продуктом  вакуумной  дистилляции  жирных 
кислот  при  переработке  масла  хлопчатника  (гудрон  дистилляции  жирных  кислот).  Еѐ 
свойства зависят от качества исходного сырья, соблюдения технологических режимов 
разложения жиров, глубины дистилляции полученных жирных  кислот и других факто-
ров. В госсиполовой смоле содержится от 52 до 64% сырых жирных кислот и их произ-
водных,  остальная  часть  -  продукты  конденсации  и  полимеризации  госсипола  и  его 
превращений, образующиеся при извлечении масла, главным образом, в процессе дис-
тилляции жирных кислот из соапстоков.  
Целью данной работы является  использование  жирных кислот  отходов перера-
ботки семян и масла хлопчатника (госсиполовой смолы), как основного исходного  ком-
понента, для  разработки технологии получения доступной, эффективной и экономиче-
ски недорогой добавки в рецептуре бурового раствора.  
Омылением госсиполовой смолы раствором щелочи получали омыляемую фрак-
цию-соли жирных кислот и госсипола, которые затем при обработке серной кислотой 
выделяли  в  свободном  виде.  Далее,  действием    этиленоксида  на  жирные  кислоты  и 
производные госсипола, содержащиеся  в  продукте, выделенном омылением госсипо-
ловой смолы, получали поверхностно-активное вещество.  
Реакцию проводили при 120-140
0
С и 0,196-0,686 МПа в присутствии гидроксида 
калия. Конечными продуктами реакции являются оксиэтилированные жирные кислоты 
и  производные  госсипола.    Полученный  продукт  обладает  способностью  понизителя 
фильтрации раствора и получил условное название «Госсильван». Предположительно,  
реакция протекает через промежуточное образование  промежуточных комплексов ки-
слоты с этиленоксидом, а также молекул госсипола с  последним. Технология получе-
ния модифицированной госсиполовой смолы  -  «Госсильван» представлена на рисунке 
1.  

 
124 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1- Технология получения модифицированной  
госсиполовой смолы - «Госсильван» 
 
 
Полученное    поверхностно-активное    вещество,  в  данном  случае  госсильван,   
снижая поверхностное натяжение, облегчает образование дисперсных систем, в частно-
сти эмульсий, и хорошо адсорбируется на гидрофобных поверхностях. К высокомоле-
кулярным  органическим  веществам,  растворимым  в  воде,  относятся  также    пептиды 
(белки), полисахариды (крахмал, декстрин, биополимеры), лигнины, гумины, модифи-
цированная целлюлоза (буровые марки КМЦ, гидрооксиэтилцеллюлоза, NaКМЦ и т. п. 
Эти вещества, разрушая строение чистой воды своими гидрофильными фрагментами и  
структурируя ее гидрофобными группами,  специфически структурируют воду вокруг 
себя с образованием тиксотропных, гелеобразных и реопектических систем.   
При подборе рецептуры предлагаемого бурового раствора нами были использо-
ваны окисленный битум, полученный из остатков парафинистых нефтей, и поверхност-
но-активная добавка «Госсильван», полученная на основе госсиполовой смолы.  
 
Таблица 1- Состав бурового раствора 
 
№ 
Наименование компонента 
Содержание, мас. % 
1 
Окисленный битум 
6-12 
2 
Негашеная известь 
8-12 
3 
Алкилбензолсулфонат натрия 
0,5-1,0 
4 
Бентонит 
4,0- 6,0 
5 
Госсильван 
6,0 – 8,0 
6 
ШСП 
8,0 - 16,0 
7 
Дизельное топливо  
остальное 
   
Буровой раствор (таблица 1)  на углеводородной основе с добавлением госсипо-
ловой смолы содержит:  дисперсную среду - дизельное топливо (без депарафинизации); 
 
Госсиполовая
 
смола
 
 
Нейтра
-
лизация
 
 
Щелочь 
 
Серная
 
кислота
 
 
Жирные
 
кислоты
 
 
Синтез
 
«Госсильвана»
 
Госсильван
 
Су
ль
ф
ат
 
н
ат
р
ия
 
 

 
125 
окисленный  битум;    негашеную  известь;  алкилбензолсулфонат  натрия;  модифициро-
ванную госсиполовоу смолу - «Госсильван»; бентонит; шлак свинцового производства 
(ШСП) АО «Южполиметалл» (г. Шымкент).  
Таким  образом,    буровой  раствор  на  углеводородной  основе  предлагаемого  со-
става  при    определенном  соотношении  компонентов  обладает  рядом  преимуществ. 
Введение  в  состав  раствора  шлака  ШПС  позволяет  поддерживать  оптимальную  вяз-
кость.  Кроме того, за счет применения добавки «Госсильван»  повышается смазываю-
щая способность и снижается пожароопасность бурового раствора. Модифицированная 
госсиполовая  смола  является  также  эффективным  реагентом  в  качестве  понизителя 
фильтрации.    
 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
 
1
 
Коршак  А.А.  Основы  нефтегазового  дела.  -  Уфа.  ООО  «ДизайнПолиграфСервис», 
2005. -528с.           
2
 
Бимбетова  Г.Ж.,  Надиров  К.С.,  Сакибаева  С.А.  Использование  госсиполовой 
смолы  в  качестве  модификатора  при  получении  поверхностно-активных  веществ  // 
Наука и образование Южного Казахстана. -2004. -№ 3(38). - С.35-38.  
3
 
Соловьев Н.В. и др. Бурение разведочных скважин. -М.: Высшая школа, 2007. -904 с.   
 
 
ТҤЙІН 
 
Надиров К.С.– х.ғ.д., профессор, Бондаренко В.П.– т.ғ.к., доцент,  
Бимбетова Г.Ж.  –т.ғ.к., доцент, Байботаева А. - магистрант,  
Кадыров А.А.–т.ғ.д., профессор 
М.Әуезов атындағы ОҚМУ,  Шымкент қ., А.Беруни атындағы ТашМТУ, Ташкент қ. 
 
Тҥрлендірілген госсиполды шайыр негізінде бҧрғылау  
ерітіндісінің компонентін алу 
 
Берілген  мақалада  мақта  майының  және  дақылдарының  жанама  ӛнімі  -  госсиполды 
шайырды  сулы  негіздегі  бұрғылау  ерітінділерін  алуда    қолдану  мәселесі  қарастырылады. 
Госсиполды шайырдың май қышқылдарының негізінде госсипол туындыларын алу мен оларды 
бұрғылау  ерітінділерінің  рецептурасында  нәтижелі  қоспа  ретінде  қолдану  мәліметтері  
келтіріледі.  Ерітіндінің  минералды  бӛлігі  ретінде  бентонитті  балшықты  қолдану  ұсынылады. 
Ұсынылып  отырған    реагент  «Госсильван»  –  бұрғылау  ерітіндісіне  майлауыш  қасиет  береді 
және  оның  ӛртке  қауіпсіздігін  тӛмендетеді,  ал  түрлендірілген  госсиполды  шайыр  сүзгілеу 
барысын тӛмендетуші нәтижелі реагент екендігі кӛрсетілді. 
 

 
126 
RESUME 
 
Nadirov K.S.– Doctor of Chemical Sciences,   Professor, Bondarenko V.P.– Candidate of Tech-
nical Sciences, Associate Professor, Bimbetova G.Zh.– Candidate of Technical Sciences, 
Associate Professor, Baibotaeva А. - under graduate student,  Kadyrov A.A.–  Doctor of Tech-
nical Sciences, Professor 
M. Auezov South Kazakhstan State University, Shymkent 
A.Beruni TashGTU, Tashkent 
 
Receiving component of boring solution on the basis of the modified 
Gossipolov of pitch 
 
In this article use problem gossypol pitches - a by-product of processing of seeds and cotton 
oil for receiving chisel solutions on a hydrocarbon basis rises. Data on receiving derivative Gossypol 
on the basis of fat acids of gossypol pitch of an effective additive for a compounding of chisel solu-
tions are provided. As a mineral part of solution it is offered to use betonies clay. It is shown that of-
fered reagent – "Gossilvan" gives to chisel solution greasing properties. It is besides shown that at the 
expense of application of an additive of "Gossilvan" greasing ability raises and fire danger of chisel 
solution decreases. The modified Gossipolov pitch is also effective reagent as a lower of a filtration. 
 
 
 
ӘОЖ 66.074 
 
ДӘСТҤРЛІ ЕМЕС ЭНЕРГЕТИКАДА БИОГАЗДЫ МЕМБРАНАЛЫ ТАЗАРТУ 
ӘДІСІМЕН ОТЫНДЫҚ ГАЗДЫ АЛУ 
 
М.И.Сатаев – т.ғ.д., ҚР ҰҒА корр.-мүшесі, Л.М. Сатаева – т.ғ.к., доцент,  
А.А. Саипов - магистрант 
 
М.Әуезов атындағы ОҚМУ, Шымкент қ. 
 
Аңдатпа 
 
Қазіргі  таңда  табиғи  қайта  ӛндірілетін  отын  газ  түрлерін  алу  мақсатында  әлемде 
жүргізіліп  жатқан  ізденіс  зерттеулер  мәселелеріне  шолу  жүргізілді.  Беттік  кедергі 
коэффициенті  мен  кӛпіршікті  шекаралық  аймақтарды  есепке  ала  отырып,  мембрана  арқылы 
толық  ағын  қоспасын  есептеу  үшін  теңдеулер  қорытылып  шығарылған  беттік  кедергі 
коэффициентін  есепке  ала  отырып,  мембрананың  ӛткізу  қабілеттілігін  сипаттайтын  жаңа 
интегралдық  параметр  ұсынылған  кӛпқабатты  мембраналардың  ӛткізгіштік  жиыны  мен 
кӛпқабатты  мембраналардағы  концентраторлы  қабаттардың  қозғалыс  жылдамдықтарын 
есептеу үшін теңдеулер қорытылып шығарылған. 
 
Кілтті  сӛздер:  мембрана,  биогаз,  органикалық  қалдықтар,  метан,  математикалық  үлгілеу, 
қалдықтан газ алу технологиясы, биогаз қондырғысы. 
 
 
Ауыл  шаруашылық  ӛндірісінің  қалдықтарын  ұтымды  пайдалану  –  қазіргі 
уақытта үлкен және маңызды мәселелердің бірі болып табылады [1]. Бұл бір жағынан 
биомассаның  алпауыт  энергетикалық  әлеуетін  пайдалану  мүмкіндігімен,  ал  екінші 
жағынан  мал  шаруашылығы  фермаларының  кӛңді  ағын  суларындағы  аурутудырғыш 
бактериялар мен гельминттермен топырақтың жұқтыруын, сутоғандарының ластануын 

 
127 
болдырмау  қажеттілігімен  байланысты.  Бұл  екі  аспект  те  ғылыми  зерттеу  мен 
тәжірибелердің  нысаны  болуда:  атап  айтқанда  жылдан  жылға  іске  қосылған  биогаз 
қондырғыларының  саны  ӛсуде,  әсіресе  жылы  және  ыстық  климаты  бар  елдерде. 
Энергетикалық  мақсаттарда  биогазды  және  егіншілікте  тыңайтқыштарды  кешендік 
пайдалануды  ескере  отырып,  ауыл  шаруашылық  кәсіпорындары  жағдайында  биогаз 
қондырғыларының  үнемділігін  бағалау  әдістемесі  белгілі  бір  деңгейде  қызығушылық 
танытуда. 
XXI  ғасыр  әлемнің  кӛптеген  елдерінде  ӛндіріс  күштерінің  бұрын  соңды 
болмаған  қарқынмен  ӛсуімен  сипатталады,  бұл  барлық  энергия  түрлерін  тұтынудың 
күрт ӛсуіне әкеліп соқты, әсіресе қазба отындары – кӛмір, мұнай және табиғи газдарда 
жинақталғанында.  Осының  нәтижесінде  бірқатар  елдерде  дәстүрлі  отын  түрлерінің, 
басты түрде әмбебап әрі ыңғайлысы мұнайдың тапшылығы сезіне басталды. Кӛптеген 
елдерді қаптаған энергетикалық  дағдарыс мұнайдың бағасының орасан зор кӛтерілуін 
тудырды.  Туындаған  жағдай  –  «күн,  жел,  геотермальды»  деп  аталатын  дәстүрлі  емес 
энергия кӛздерін адамның қызметіне қою деген ұмтылысты күшейтті. 
Бірақ,  күн  энергияның  сарқылмас  кӛзі  болғанымен  және  Жер  тұрғындарының 
энергетикалық  қажеттіліктерін  кӛп  ғасырларға  қанағаттандыра  алғанымен,  оның 
тікелей қолданылуы үлкен қиындықтармен байланысты. 
Екінші  жолы  –  бүгінгі  күні  келешегі  мол  –  сұйық  және  газтәрізді  отынды  алу 
үшін  ӛсімдіктердің  фотосинтездік  қызметі  нәтижесінде  биомассада  жинақталған  күн 
энергиясын пайдалану. Бұл бағытқа қазір ӛнеркәсібі дамыған елдердегі сияқты дамып 
келе  жатқан  елдерде  де  үлкен  кӛңіл  бӛлінуде.  Әр  елдерде  энергия  тұтынуда 
биомассаның  үлесі  кең  аралықта  ауытқиды.  Кейбір  дамып  келе  жатқан  елдерде 
биомасса  жайларды  жылыту  және  тамақ  дайындауда  энергияның  негізгі  кӛзі  болып 
табылады. 
Биомассадан  энергияны  алудың  ең  кеңінен  тараған  тәсілі  –  ауылшаруашылық 
ӛндірісінің  қалдықтарын  анаэробтық  (оттегінің  қатысуынсыз)  ашыту.  Осы  процесс 
нәтижесінде алынған ӛнімдер – биогаз және ӛте ашып кеткен жартылай сұйық масса – 
ӛзімен газтәрізді отын және органикалық тыңайтқыш ретінде құндылықты материалды 
құрайды. 
Биогаз  қондырғыларын  қолданудың  маңыздылығы  аз  емес  жағы  –  ірі 
малшаруашылығы  фермаларының  және  кешендерінің  кӛңдік  ағын  суларын  кәдеге 
жарату  және  иісін  жою,  зарарсыздандырылған  жоғары  тиімді  органикалық 
тыңайтқыштар  алу  арқылы  ауа  және  су  бассейндерінің,  топырақ  пен  егіндердің 
ластануын болдырмау. 
Қазіргі  замандағы  әлемде  кӛңдік  ағын  суларын  және  басқа  да  органикалық 
қалдықтарды  метандық  ашыту  мәселелеріне  үлкен  қызығушылық  туындауда.  Кӛңді 
және  ауылшаруашылық  қалдықтарын  ӛңдеуге  есептелген  биогаз  қондырғылары 
орнатылуда. Ашыту камералары, газгольдер және ӛте ашып кеткен массаны (шламды) 
сақтау  қоймалары  кіретін  қондырғының  ӛзінен  басқа  егістіктерге  шламды  айдайтын 
сорап стансасы және биогазда жұмыс істейтін электростанса салынады. Ӛзіне биогазды 
алу  үшін  қажетті  биомассаның  ең  таңдамалы  құрамын  және  ашытудың  оңтайлы 
режимдерін  таңдау  бойынша,  кӛңдерді  зарарсыздандыру,  алынатын  шламның 
тыңайтқыш  қасиеттерін  зерделеу  бойынша  тәжірибелерді  құрайтын  қондырғыларды 
кӛпжылдық пайдалану оң нәтижелер беруде және мал саны әртүрлі болатын фермалар 
мен кешендерге биогаз қондырғыларының бірқатар жобаларын жасау үшін негіз болып 
табылады. 
Дәстүрлі  емес  энергия  кӛздерін  дамытудың,  жаңа  энергия  үнемдеу 
технологияларын  құрудың  қажеттілігі,  ӛте  маңызды  табиғатты  қорғау  мәніне  ие, 

 
128 
малшаруашылығы  фермаларының  және  кешендерінің  ӛте  үлкен  кӛлемде  кӛңдік  ағын 
суларын  зарарсыздандыру  және  кәдеге  жарату  мәселелері  органикалық  қалдықтарды 
қайта  ӛңдеудің  қазіргі  заманғы  тәсілдеріне  кӛңілді  күшейтуді  талап  етеді.  Соңғы  екі 
онжылдықта  биогаз  қондырғыларын  зерттеудің  және  пайдаланудың  қорытымды 
тәжірибелері  аталған  салада  жұмыс  жасайтын  мамандарға  елеулі  пайда  келтіруі 
мүмкін.  Дегенмен,  осы  талдаудың  мәліметтері  жеке  кәсіпорындар  жағдайларына 
қатысты болғанымен, есептеу әдістемелері және бірқатар салыстырмалы кӛрсеткіштер 
белгілі-бір  қызығушылықты  тудырады,  ӛйткені,  биогаз  қондырғыларын  пайдалану 
табыстылығы  –  еліміздің  нақты  аймақтар  жағдайында  осындай  қондырғылардың 
құрылысы  туралы  міндеттерді  шешу  кезінде  анықтаушы  мәнге  ие  болатын  кӛпжақты 
мәселенің бірі. 
Отындық газдың елеулі бӛлігін дәстүрлі емес шикізат кӛзінен– канализациялық 
ағын суларын, ауылшаруашылық ӛнімдерінің қалдықтарын және т.б. анаэробтық шіріту 
арқылы  ӛндіруге  болады.  Бұл  кезде  дәстүрлі  әдістермен,  мысалға  абсорбциямен  және 
адсорбциямен  салыстырғанда,  мембраналық  әдістерді  пайдалана  отырып,  биогазды 
даярлау (оны СО
2
, Н
2
S-тен  тазартудан  кейіннен  сақтауға  жіберу  және  тұтынушыларға 
үлестіруге компрессиялау үшін кептіру) елеулі экономикалық тиімділікті беруі мүмкін. 
Қалдықтарды анаэробтық шірітумен алынған биогаз метанды (≈60%(кӛл.)) және 
кӛміртек  диоксидін  (≈40%(кӛл.))  құрайды.  Газ  күкіртті  сутек,  аммиак,  судың  булары 
құрайды;  оның  жылутүзгіш  қасиеттері  жоғары  емес  –  19,5–19,8  МДж/м
3
.  Тазартудан 
және  кептіруден  кейін  газ  СН
4
–ті  98%-дан  (кӛл.)  кем  емес  құрау  керек  (жылутүзгіш 
қасиеті  33,0  МДж/м
3
-ден  кем  емес),  Н
2
S  концентрациясы  (3–5)  10
–4 
%  (3–5  млн
–1
) 
аспауы  керек.  Процесті  ұйымдастырудың  бірнеше  нұсқасы  болуы  мүмкін,  олардың 
әрқайсысы  үшін  қажетті  мембрана  бетін,  компрессияға  кететін  шығынды,  әртүрлі 
жағдайларда  (қысым,  бӛлу  сатыларының  саны  және  қайта  айналуы  бар  сұлбалардағы 
қайта айналма дәрежесі) бастапқы қоспадан метанды бӛліп алу дәрежесін анықтайды. 
СН
4
-ті  бӛліп  алудың  жоғарғы  дәрежесіне  екі  сатылы  сұлбаны  қолдана  отырып  жетуге 
болады,  бірақ  бұл  кезде  қажетті  мембрана  беті  және  энергия  шығындары  ұлғаяды. 
Бастапқы газ бойынша қондырғының ӛтелімділігі 3 жылдан кем емес болады, сонымен 
қатар тазартылатын биогаздың шығыны жоғарылаған сайын бұл мерзім елеулі кемиді. 
Бір  сатыда  бӛлу  кезінде  метанның  отындық  газдағы  концентрациясы  98%-ға  (кӛл.) 
жетеді.  Сатылар  санын  кӛбейткен  сайын  (каскадты  режимдегі  жұмыс)  бастапқы 
биогаздан  метанды  кәдеге  жарату  дәрежесі  ӛте  жоғары  деңгейге  –  90%-ға  дейн  жетуі 
мүмкін. Газ бойынша жоғары жүктеме кезінде (3540 м
3
/сағ) мембраналық қондырғыны 
пайдалану экономикалық тиімді екені айқын болып тұр. 
Мембраналық  бӛлудің  ұстанымды  жаңа  мүмкіндіктеріне  мембраналық 
аппараттардың  жаңа  құрылмаларын  жасау  кезінде  қол  жеткізуге  болады,  оларды 
пайдалануда  ӛткізгіштіктің  жалпы  жоғары  деңгейі  кезінде  мақсатты  құрауыштар 
бойынша  тасымалдау  талғамдылығының  жоғарғы  мәндеріне  жетуге  болады.  Ол  үшін, 
бірінші  кезекте,  мембраналық  модульдерді  құрастыруға,  мембраналық  қабаттарды 
және  олардың  модификацияларын  қалыптастыруға,  мембрана  арқылы  тасымалдау 
процесін  және  аппараттарды  есептеудің  ғылыми-негізделген  әдістемесін  модельдеуге 
жаңа шешімдер қолдану қажет. 
Биогазды мембраналық тазарту кезінде мембраналық аппараттарды жасау және 
отындық  газды  алуды  модельдеу  кӛптеген  факторлармен,  әсіресе  ұлттық  және 
экологиялық  қауіпсіздікті  қамтамасыз  етуге  тікелей  әсер  ету,  аса  шиеленіскен 
әлеуметтік-экономикалық  мәселелерді  шешу,  сондай-ақ  оларды  тәжірибе  жүзінде 
пайдаланудың  нақты  келешегімен  анықталатын    мембраналық  процестерді  кең 
ауқымда ендіру ӛмірдің қажеттіліктерімен дәлелденеді. 

 
129 
Бұл еңбекте мембрана арқылы газды ультрасүзудің және беткі кедергіні есепке 
ала  отырып,  кӛпқабатты  мембраналарда  заттарды  тасымалдаудың  құрылған 
математикалық моделі ұсынылды. Кӛпқабатты мембраналар қажетті тазарту дәрежесіне 
жету мақсатында ультрасүзу процестерінде қолданылады. Кӛпқабатты мембраналарды 
пайдалану  тек  әр  қабаттың  диффузиялық  кедергісін  ғана  емес,  сонымен  қатар, 
мембраналарды  бӛлетін  беттердің  бір-бірімен  жанасу  шекарасындағы  қосымша 
кедергіні де ескеру қажеттілігіне әкеледі. 
Мембрана  және  ағынның  бӛліну  шекарасындағы  мембрана  бетіндегі  және 
сүзілетін  қоспа  ағынында  заттар  концентрациясының  арасындағы  байланысты 
құрайтын  беткі  кедергі  коэффициентін  ескере  отырып,  қоспа  бойынша 
мембраналардың ӛткізгіштік қасиетін сипаттайтын интегралдық параметр ұсынылды: 
 
                                           
i
D
h
i
K
e
i
Z
                                                          (1) 
 
Тәжірибелік  және  теориялық  пысықтау  нәтижесінде  мембрана  бетіндегі 
қоспаның және сүзілетін қоспа ағынындағы концентрациялар, мембрана және ағынның 
бӛліну  шекарасында  қоспаның  үлестірілу  сипаты  арасындағы  байланыс  құрылды, 
мембрана арқылы қоспаның толық ағыны үшін ӛрнек шығарылды: 
Z
K
C
K
C
i
J
2
1
2
0
                                                       (2) 
Қоспа  концентрациясына  байланысты  қабат  тереңдігіндегі  концентрациялық 
мӛлшері қозғалысының жылдамдығын есептеу үшін теңдеу ұсынылды: 
                           
2
1
1
1
*
f
C
r
r
C
V
dt
dz
W
                                   (3) 
 
Мембрананың  әртүрлі  қабаттарының  бӛліну  шекарасында  кеуекті  қабаттың 
құрылымы  оның  қабат  тереңдігіндегі  құрылымнан  ерекшеленеді  деп  есептесек,  онда 
бірқатар  түрлендіруден  кейін  ӛрнектерді  талдау 
  шекаралық  аймақ  пен  қабат 
тереңдігіндегі кеуектілік арасындағы арақатынасты алуға мүмкіндік береді: 
 
           
2
9
10
2
3
9
10
2
3
    
               (4) 
 
1-суретте  шекаралық  аймақ  кеуектігінің  адсорбциялық  қабат  тереңдігіндегі 
кеуектігіне тәуелділік кестесі кӛрсетілген. 
Есептеу  қателігі  формуланы  қолдану  аймағында  3%-дан  аспайды,  яғни 
7
,
0
2
,
0
. 
n  –  қабатты  мембрана  үшін  оны  n  негізгі  қабаттардан  және  (n  –  1)  шекаралық 
қабаттардан  тұратын  құрама  жүйе  ретінде  қарастыру  қажет.  Сонда  кӛпқабатты 
мембрананың толық келтірілген ӛткізгіштігін есептеуге арналған формуланы аламыз: 
 

 
130 
                    
n
i
n
i
i
P
i
h
i
P
i
h
n
i
n
i
i
h
i
h
P
1
1
1
1
1
1
             
 
                            (5) 
 
Егер  кӛпқабатты  мембраналардың  жеке  қабаттарының  қалыңдығы  мен 
қасиеттері  олардың  түйіндестіру  шарттары  сияқты  ұқсас  болса,  онда  (5)  мына  түрде 
қайта жазуға болады:  
 
      
P
h
n
M
P
nh
h
n
nh
P
1
1
                                                                   (6) 
мұндағы P
M
 – қабаттың ӛтімділігі; 
  P
Г
 – шекаралық аймақтың ӛтімділігі. 
 
 
 
Сурет 1 – Қабаттар түйісу аймағының кеуектілігінің қабат 
тереңдігіндегі кеуектілікке тәуелділігі 
 
 
P
0
 
арқылы 
қабаттардың 
түйіндестіру 
аймақтарындағы 
құрылымның 
ерекшеліктерін ескермей, кӛпқабатты мембрананың ӛтімділігін белгілейміз. Ары қарай 
 құрылымдық коэффициентін енгіземіз, мұнда 
 
   
h
n
nh
h
n
nh
1
1
2
1
                                     
             (7) 
 
Сонда мына түрде жазуға болады 
 
                                       
0
P
P
 
 
                                                           (8) 
 

 
131 
Құрылымдық коэффициенттің рӛлі қалыңдығы аз мембраналар үшін үлкен және 
бұл  коэффициент қабаттар саны ӛскен сайын жоғарылайды. Мембрананың кеуектілігі 
үлкейген  сайын  құрылымдық  коэффициент,  керісінше,  азаяды  және  бірге  дейін 
ұмтылады. 
Математикалық  модельдің  негізінде  сандық  тәжірибе  жүргізілген  болатын. 
Оның нәтижелері 2-суретте кӛрсетілген. 
Ӛтімділіктің тӛмендеу  коэффициенті 
  беткі  кедергі  коэффициентіне 
K
  және 
қабатқа дейінгі және кейінгі концентрациялар айырмасына 
i
C  ӛте тәуелді. 
Mathcad  2001i  Professional  пакетінде  мәліметтерді  ӛңдеу  жолымен 
 
коэффициенті үшін келесі жуықтамалар алынды: 
 
  
3
2
2
1
a
K
a
K
a
                                                      (9) 
 
 
 
1- 
95
,
0
0
C
C
;  2- 
9
,
0
0
C
C
;  3- 
8
,
0
0
C
C
;  4- 
7
,
0
0
C
C
 
 
Сурет 2 – Ӛтімділіктің тӛмендеу коэффициентінің беткі кедергі 
коэффициентіне тәуелділігі 
 
 
Сипатталған  математикалық  модельдің  теңдеулері  кӛпқабатты  мембрананың 
сыртқы және ішкі беттерінен массаберу теңдеулерімен бірге теңдеулердің тұйықталған 
жүйесін  құрайды.  Ультрасүзудің  негізгі  сипаттамаларын  есептеу  үшін  модель 
жасалынды,  онда  кӛпқабатты  мембраналардың  ӛтімділігін  есептеуге  және  ондағы 
қоспаларды  ұстап  қалу  тиімділігін  анықтауға  жаңа  шешімдер  ұсынылды.  Бұл 
мембраналардың  кеуекті  құрылымының  және  бӛлініп  алынатын  қоспалардың 
сипаттамаларына байланысты тәжірибелік мәліметтермен дәлелденеді. 
 
 

жүктеу/скачать 5,98 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: