Парафин углеводородларни каталитик оксидлаш жараёнини бошқаришда ахборот-коммуникация тизимларини қўллаш

Ushbu magistrlik dissertatsiyasi uglevodorodlarni katalitik oksidlash jarayonini boshqarishda axborot-kommunikatsiya tizimlarini qo'llash mavzusiga bag'ishlangan bo'lib, unda uglevodorodlarni oksidlash jarayoni chuqur tahlil qilinib, kamchiliklarga yechim topish yo'llari o'rganilgan. Tadqiqotda parafin uglevodorodlarni katalitik oksidlash jarayonini zamonaviy avtomatik boshqaruv tizimi orqali boshqarish yo'lga qo'yilgan. Jumladan, uch bosqichli isitish va sovutish usuli taklif qilinib, jarayonning asosiy texnologik parametrlari aniqlanib, ularni reglamentda talab etilgan qiymatlarda saqlash hamda jarayonni axborot kommunikatsiya tizimlari yordamida boshqarish uchun zamonaviy nazorat, rostlash va boshqarish tizimi elementlari keltirilgan. Jarayonni avtomatlashtirishda SIMATIC S7-300 kontrolleridan foydalanilgan va uning dasturiy ta'minoti ishlab chiqilgan.

Asosiy mavzular

Neft tarkibidagi neft alkanlari: Ko`pincha neft o`z tarkibida to'yingan uglevodorodlar (alkanlar, metan uglevodorodlari yoki parafin uglevodorodlar deb ham ataladi), sikloalkanlar (naften uglevodorodlar) va aromatik uglevodorodlar (arenlar) ni saqlaydi. Neft qaysi kondan qazib chiqarilganligiga qarab tarkibi turlicha bo`ladi. Masalan, Volgograd oblastidagi va Farg'ona vodiysidagi neftlar. Ayrim hollarda 1regiondan qazib olingan 2 xil neft o`zaro keskin farq qilishi mumkin. CnH2n+2 qatoridagi uglevodorodlar hamma neft tarkibida mavjud bo`lib, uning fraksiyalarining asosiy tarkibiga kiradi.
Gaz holatidagi parafin uglevodorodlar: C1 - C4 uglevodorodlar: metan, etan, propan, butan, izobutan, hamda 2,2 - dimetilpropan (C5H12) - neopentan normal sharoitda gaz holida bo`ladi. Bularning hammasi tabiiy va neft gazlari tarkibiga kiradi. Gaz konlari uch xil tipda bo`lishi mumkin: 1.Toza gaz konlari, 2.Gaz kondensati konlari, 3.Neft konlari.
Suyuq parafin uglevodorodlar: C5 C15 uglevodorodlar normal sharoitda suyuq holatda bo`ladi. O`z qaynash haroratlari bo`yicha pentan, geksan, geptan, oktan, nonan, dekan va ularning ko`pchilik izomerlari neftni haydashda ajratib olinadigan benzin distillatlari tarkibiga kiradi. Odatda tarmoqlangan zanjirli uglevodorodlarning qaynash harorati mos ravishdagi normal parafinlarnikidan past bo`ladi.
Qattiq parafin uglevodorodlar: C16 va undan yuqori parafin uglevodorodlar normal sharoitda qattiq holatda bo`ladi. Geksadekan (C16N34) 18,1°C da eriydi, texnik nomi setan. Ayrim qattiq parafin uglevodorodlarning fizik xossalari quyidagi jadvalda berilgan. Qattiq parafinlar hamma neft tarkibida mavjud bo`lib, odatda kam miqdorda (0,1-5%), parafinli neftlarda esa 7-12% gacha bo`lishi mumkin.
Oksidlash jarayonidagi kamchiliklar va ularni yechish yo'llari: Uglevodorodlarni oksidlash jarayoni, odatda, zanjirli radikal mexanizm boʻyicha boradi, bu esa noselektivlikka olib keladi. Ikkinchidan, oksidlash oʻsib boruvchi ekzotermiklik bilan boradi, bu esa jarayonni boshqarishni qiyinlashtiradi. Muammolarni yechish yo'llari sifatida nokatalitik oksidlashdan selektivlikni oshiradigan katalitik jarayonga oʻtish, kislorodni spetsifik tashib o'tuvchilarni ishlatish va xomashyoni sintetik tayyorlash yoki unga bo'shang nuqtalarni vujudga keltiruvchi maxsus moddalardan qoʻshish taklif qilinadi.
Parafin uglevodorodlarni katalitik oksidlash texnologik tizimi tahlili: Yuqori karbon kislotalarni olishning asosiy jarayonlaridan biri parafin tarkibiga kiruvchi uglevodorodlarning murakkab aralashmasini katalitik oksidlashdir. Bu jarayonda katalizator vazifasini 15% li kaliy permanganatning suvli eritmasi xizmat qiladi. 70-80°C gacha isitilgan erigan parafin (1-rasm) E-2 sig'imdan S-1 aralashtirgichga uzatiladi. Reaksiya boshlanishida qizdirish va reaksiyani o'tkazishda uni sovitish uchun kolona ichiga zmeyvik joylashtirilgan.
Jarayonni avtomatlashtirishning fungsional sxemasi tavsifi: Jarayonda E-1 sig'imdagi sath ДУУ2М tipidagi la mahalliy sath o'lchagich bilan o'lchanadi. Olingan signal mikrokontroller yordamida boshqariladi va qayd qilinadi so'ngra rostlangan holarda undan chiqqan analog chiquvchi signal qayta ishlanadi.
Oksidlash kolonnasidagi temperaturani avtomatik rostlash sistemasini hisoblash: Rostlash ob'yekti uglevodorodlarni katalitik oksidlanish jarayonidagi oksidlash kolonnasidagi paraffin uglevodorod va katalizator aralashmasining ning temperaturasi. Kolonnaga beriladigan qizdirilgan bug' sarfini boshqarish orqali mahsulot temperaturasi rostlanadi. Kolonna ichidagi mahsulot temperaturasini 100-120 °C oraliqda bo'lishini ta'minlash uchun mikroprotsessorli mikrokontroller Овен SIMATIC S7-300 tanlangan.
Rostlash qonuni va parametrlarini tanlash: Rostlagichni tanlash va uning sozlash parametrlarini aniqlash uchun boshqarish obyektining statik va dinamik xarakteristikalari, rostlash jarayonining sifatiga qo'yilgan talablar, rostlagichning sifat koʻrsatkichlari va rostlash jarayoniga tasir etuvchi g'allayonlanishlarning xarakteri hisobga olinadi. Avtomatlashtirilgan rostlash tizimining dinamik xarakteristikalari va o'tish jarayonini o'rganish uchun turli usullardan foydalaniladi.
Oksidlanish kolonnasi kurilmasida mahsulot temperaturasini boshqarish struktura sxemasi: Temperatura datchigi - rostlash obyekti, u birinchi tartibli apperiadik zvenoni tashkil qiladi. Temperatura datchigi dinamik xossasiga koʻra birinchi darajali inersiyali zveno. Uning kirish kattaligi eritgich temperaturasi, chiqish kattaligi EYUK. Rostlash ob'yektining uzatish funksiyasi yuqorida keltirilgan.
Avtomatlashtirish vosiytalari spesifikatsiyasi: Bu qismda jarayonni boshqarishda qo'llanilgan turli datchiklar, regulyatorlar, shuningdek, PLC, SCADA tizimlari va boshqa uskunalarning texnik tavsiflari keltirilgan.
Elektr ta'minoti sxemasi yozuvi: Sxemada boshqarish apparatlari (rubil'nik, uzgich, qayta ulagich), himoya apparatilari (avtomat, saqlagich), o`zgartirgich (to`g'rilagich, transformator, stabilizator), yoritish chiroqlari, razvetkalar va apparatlar orasidagi elektr aloqa yo`llari ko`rsatiladi.
SIMATIC S7-300 kontrolleri: SIMATIC S7-300 mashina sozlik tarmog'ida, saqlash omborxonalarida, texnologik jarayonlarda, maʼlumot yig'ish sistemalarida, oziq-ovqat, kimyo, yengil sanoat va shu kabi sanoat soxalarida keng qo'llaniladi. Uning asosiy xususiyatlari: Markaziy protsessor moduli (CPU), Signal modullari (SM), Kommunikatsion protsessorlari (CP), Funksional modul (FM), Interfeys moduli (IM), Ta'minot bloki (PS).
Oksidlanish kollonasining algoritmi va dasturini tuzish: Ushbu qoidalarga asoslangan holda paraffin uglevodorodlarni katalitik oksidlash jarayonidagi asosiy obyektimiz bo'lgan oksidlanish kollonasini algoritmi hamda C++ dasturlash tilidan foydalanib kontrollerga yoziladigan dastur tuzildi. Algoritm har bir sensor qiymatini o'qiydi va harorat qiymatlariga qarab tegishli ijrochi mexanizmlarni boshqaradi.
Nazorat qilish va vizuallash tizimlari: Zamonaviy TJABT (texnologik jarayonlarni avtomatlashtirilgan boshqarish tizimi) koʻp sathli inson-mashinali boshqarish tizimidan iboratdir. Murakkab texnologik jarayonlarni ABT ning yaratilish ma'lumotlarini to'plashning avtomatik axborot tizimlaridan va hisoblash majmualaridan foydalangan holda amalga oshiradi. Zamonaviy boshqaruv tizimining hozirgi arxitekturasida ikki darajani ko'rishimiz mumkin: Lokal kontroller darajasi va Operativ boshqarish darajasi.
Jarayonni avtomatlashtirishda SCADA tizimidan foydalanish texnologiyasi va lokal tarmoqlar: Mikroprotsessot texnologiyasining jadal rivojlanishi kompyuterlarda turli hisob-kitob ishlarini bajarishdan tashqari texnologik jarayonlarni avtomatik boshqarishda ham imkoniyat yaratdi. SCADA tizimlari asosida texnologik jarayonlarni boshqarish ilg'or g'arb mamlakatlarida 80-yillarda boshlandi. Qo'llanish sohasi: elektr va suv ta'minoti, kimyo, neftkimyo va neftni qayta ishlash sanoati, temir yo'l transporti, neft va gaz transport va hokazo.
Parafin uglevodorodlarni katalitik oksidlash jarayoni operator dispetcherlik boshqaruv oynasi: Ushbu bo'limda jarayonni boshqarish uchun yaratilgan operator dispetcherlik boshqaruv oynasi (SCADA) ning vizual interfeysi keltirilgan. Unda jarayonning asosiy parametrlari, ularning qiymatlari va ularni boshqarish uchun zarur bo'lgan elementlar aks ettirilgan.
Korxonaning iqtisodiy samaradorligi: Bu bo'limda ishlab chiqarish dasturi, mahsulot tannarxi, foyda, rentabillik va boshqa iqtisodiy ko'rsatkichlar hisob-kitobi keltirilgan. Xususan, sovun ishlab chiqarish misolida iqtisodiy samaradorlik tahlil qilingan.
Jihozni ishlatishda hayot faoliyatixavfsizligi: Bu bo'limda ishlab chiqarish jarayonlarida mehnat xavfsizligining ahamiyati, xavfli omillar, ularning turlari va ularga qarshi kurash choralari, jumladan, texnik vositalar, shaxsiy himoya vositalari, to'siq qurilmalari, blokirovkalash qurilmalari, chang va titrashlarning inson salomatligiga ta'siri hamda ulardan himoyalanish choralari ko'rib chiqilgan.
Xulosa va tavsiyalar: Xulosa qismida dissertatsiya davomida o'rganilgan asosiy kamchiliklar, ularga taklif etilgan yechimlar, ishning ilmiy yangiligi va amaliy ahamiyati, hamda kelajakda shu ishni ishlab chiqarishda joriy qilish orqali iqtisodiy samaradorlikka erishish bo'yicha tavsiyalar berilgan.