Gazlarni absorbsion tozalashda samarali absorbent kompozitsiyalar yaratish

Bugungi kunga kelib dunyodagi siyosiy barqarorlik yo‘qolganligni tufayli dunyo energetika bozorida tabiiy gazga bo‘lgan ehtiyoj borgan sari ortib bormoqda. Bundan tashqari O‘zbekistonda tabiiy gaz asosiy energiya manbayi bo‘lib to‘liq shakllanib ulgurgan holda, uning ishlab chiqarish hajmi va sifatiga alohida e’tibor qaratilyapti. Hozirgi kunda O‘zbekistonda yirik Muborak, Qandim va Gazli gazni qayta ishlash zavodlari o‘z faoliyatini yuritmoqda. «O‘zbekneftgaz» AJ tasarrufida 2023-yil fevral holatiga ko‘ra 118 ta kon mavjud bo‘lib, shundan 85 ta kondan tabiiy gaz qazib olinmoqda. 2030-yilga qadar O‘zbekistonda tabiiy gaz qazib olish hajmi 66,1 milliard kub metr tashkil etishi rejalashtirilgan. O‘z navbatida, iste’mol 56,5 milliard kub metrga yetadi. Bu ichki iste’molchilar talabini qondirish va tabiiy gazni xomashyo sifatida chuqur qayta ishlash ustuvorligini anglatadi. Hozirgi vaqtda “O‘zbekneftgaz” AJ tasarrufidagi gazni kayta ishlash zavodlarida dietanolamin (DEA), metildietanolamin (MDEA) absorbentlarining suvli eritmalari ishlatiladi. Shu bilan birga, alkanolaminlar (jumladan, DEA) to‘yingan absorbentni qayta tiklash uchun yuqori issiqlik energiyasini iste’mol qilish, ish paytida termokimyoviy buzilish va korroziya muammolari kabi ma’lum kamchiliklarga ega. Shunday kamchiliklarni inobatga olib, tabiiy gazlarni nordon komponentlardan tozalashda samarali absorbent kompozitsiyasini ishlab chiqish maqsadga muvofiqdir. Hozirgi vaqtda uglevodorod gazlarini H2S va CO2 dan tozalash uchun tarkibiy qismlarning kimyoviy, fizik yoki kimyoviy-fizik o‘zaro ta’siriga asoslangan ko‘plab jarayonlar qo‘llaniladi. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 68 Кимё ва кимёвий технологиялар Absorbent sifatida kimyoviy (alkanolaminlar), fizik (Seleksol, Sepasolv va boshqalar), fizikkimyoviy (Sulfinol, Ukarsol va boshqalar) eng ko‘p ishlatiladigan absorbentlardir. Asosiy zamonaviy sanoat jarayonlari va absorbentlar 1-jadvalda keltirilgan. 1-jadval Absorbentlarning nordon komponentlarni tanlab yutuvchanligi № Jarayon nomi Olinadigan komponentlar H2S CO2 RSH COS CS2 1 MEA monoetanollamin kimyoviy t t q q q 2 DEA dietanolamin kimyoviy t t q q q 3 TEA trietanolamin kimyoviy t q q q q 4 MDEA metildietanolamin kimyoviy t q q q q 5 DIPA diizopropanolamin kimyoviy t t q q q 6 Ekonamin diglikolamin kimyoviy t t q q q 7 Alkasid DIK dimetalamino-sirka kislotasining kaliy tuzi Absorbent Jarayon turi kimyoviy q t q q q 8 Amizol metanol+MEA kimyoviyfizik t t t t t 9 Benfild kaliy karbonati + qo‘shimcha kimyoviy t t q t q 10 Shelochnoy natriy gidroksidi kimyoviy t t q q q 11 Flyuor propilen karbonat fizikaviy t t t t t 12 Rektizol sovuq metanol fizikaviy t t t t t 13 Purizol metilpirolidon fizikaviy t t t t t 14 Seleksol polietilen glikol dimetil efirlari fizikaviy t t t t t 15 Sepasolv polietilen glikollarning metil izopropil efirlari fizikaviy t t t t t 16 Sulfinol sulfolan + DIPA kimyoviyfizik t t t t t 17 Ukarsol LE701 poliglikol metil efirlari +MDEA fizikkimyoviy t q t t t 18 Ukarsol LE702 poliglikol metil efirlari +DEA fizikkimyoviy t t t t t Eslatma: t–to‘liq tozalash, q–qisman. Absorbentni tanlash tabiiy gazning tarkibi va gazdan olingan H2S dan foydalanish usuli bilan belgilanadi. O‘zbekistondagi bir nechta gazni qayta ishlash zavodlari metildietanolamin (MDEA) absorbentidan foydalanadi. H2S ning yutilish jarayoni gidrosulfid hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi: H2S + (C2H5O)2CH3N → HS- + (C2H5O)2CH3NH+ Bu reaksiya deyarli bir zumda amalga oshadi (proton almashinuvi sodir bo‘ladi). Shuning uchun ko‘p hollarda vodorod sulfidining yutilish tezligi H2S ning gaz hajmidan gaz / suyuqlik yuzasiga o‘tishi bilan cheklanadi. CO2 ni yutish jarayoni quyidagi reaksiyaga muvofiq sodir bo‘ladi: CO2 + H2O + (C2H5O)2CH3N → HCO3- + (C2H5O)2CH3NH+ MDEA karbonat hosil qilmaydi, shuning uchun karbonat angidrid ishtirokidagi reaksiyalar bikarbonatlar hosil bo‘lishi bilan chegaralanadi. Bikarbonat hosil bo‘lish reaksiyasi sekin davom etadi. Bu xususiyat ikkilamchi aminlarga asoslangan eritmalar bilan solishtirganda vodorod sulfidining MDEA eritmalari tomonidan yaxshiroq tanlab yutilishiga asoslanadi. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 69 Химия и химические технологии DEA va MEA dan foydalanishning uzoq muddatli amaliyoti ushbu qoidalarni tasdiqlaydiki, tozalangan gaz tannarxining energiya komponenti qariyb uchdan bir qismini tashkil etishini hisobga olib, yangi avlod absorbent kompozitsiyalarini ishlab chiqish bo‘yicha olib borilgan tadqiqotlar ahamiyatlidir. 2-jadvalda absorbentdagi alkanolaminlarning konsentratsiyasi va ularning H2S, CO2 bilan to‘yinganlik darajasi uchun tavsiya etilgan qiymatlar ko‘rsatilgan. 2-jadval Alkanolamin eritmalarining tavsiya etilgan konsentratsiyasi va ularning H2S va CO2 bilan to‘yinganlik darajasi (3-5) Alkanolamin Eritmada alkanolaminning konsentratsiyasi, % (масс) H2S, CO2, mol/mol aminning nisbati To‘yingan absorbentda Qayta tiklangan holda MEA-monoetanolamin 15-20 0,30-0,35 0,10-0,15 DEA-dietatolamin 25-35 0,35-0,40 0,05-0,07 MDEA-metildietanollamin 30-50 0,45-0,50 0,004-0,01 DGA-diglikolamin 40-60 0,35-0,40 0,02-0,10 Yuqorida keltirilgan jadvaldan xulosa qilish mumkinki, H2S, CO2 bilan to‘yinganlik darajasi metildietanollamin (MDEA)da yuqori bo‘lib hisoblanadi. MDEA uchinchi darajali etanolaminlar turiga kiradi Hozirgi kunda gazni qayta ishlash zavodlarida metildietanolaminning 35-40 % li suvli eritmalari ishlatilib kelinmoqda. MDEA gaz aralashmalarini H2S ga qaraganda CO2 ni sekinroq yutadi. Bu gazni tozalash jarayonida ulardan asosan H2S ni ajratib olish imkonini beradi. Xususan, Klaus qurilmalarida H2S miqdori qancha ko‘p bo‘lsa elementar oltingugurt olish shuncha oson kechadi. Lekin hozirgi kundagi ekologik talablardan kelib chiqqan holda, tabiiy gaz tarkibidan CO2 yutish juda muhimdir. Bunda CO2 yutilish tezligini o‘lchash natijalari kompozitsiya holatida aniqlandi. 3-jadval MDEA asosidagi absorbentlar tomonidan CO2 yutilish darajasi (MDEA 50 % (mass) konsentratsiya, t=20 0C, Pco2=760 mm.sim.ust.) № Absorbent W, смЗ/(моль-с)1 1 MDEA 1,55 2 TEA 1,30 3 MDEA+ 10% (MDEA+H2SO4) 1,18 4 MDEA+ 10% (TBAEA+H2SO4) 1,09 5 MDEA+ 10% H3PO4 1,22 6 MDEA+ 10% TEA 1,42 7 MDEA+ 20% TEA 1,37 8 MDEA+ 5% К3РО4 1,21 9 MDEA+10% PEG-400 1,27 10 MDEA+10% Dimetiloviy efir PEG 1,33 11 MDEA+10% Metiloviy efir TEG (METEG) 1,25 12 MDEA+0,01% Polimetilsiloksan 1,38 13 MDEA+10% TBAEE 1,37 14 MDEA+10% EMS 1,30 Jarayon texnologiyasi. Ko‘pgina uglevodorod gazlari (tabiiy gaz, biogaz va boshqalar) katta miqdorda nordon komponentlar bor, eng keng tarqalgani karbonat angidrid (CO2) va vodorod sulfidi (H2S), ammo uglevodorodli birikmalar - uglerod sulfidi (COS) - uglerod disulfidi (CS2), merkaptanlar (RSH), tiofenlar va boshqa aralashmalarni ham topish mumkin. Uglevodorod “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 70 Кимё ва кимёвий технологиялар gazlarini katalitik qayta ishlash texnologiyalarida nordon komponentlardan chuqur tozalash talab etilganligi va hozirgi vaqtda bunday korxonalarda ba’zi bir muammolar yuzaga kelayotganligi uchun mukammal tarkibli absorbent kompozitsiyasini yaratish muhimdir. Kompozitsion absorbentlarni eng samarali tarkibini tuzish uchun optimal tarkibni tanlash, unga qo‘shiladigan aktivatorlar konsentratsiyasini aniqlash muhim vazifadir. Uglevodorod gazlarini katalitik qayta ishlash texnologiyalarida nordon komponentlardan chuqur tozalash talab etilganligi va hozirgi vaqtda bunday korxonalarda ba’zi bir muammolar yuzaga kelayotganligi uchun mukammal tarkibli absorbent kompozitsiyasini yaratish muhimdir. Kompozitsion absorbentlarni eng samarali tarkibini tuzish uchun optimal tarkibni tanlash, unga qo‘shiladigan aktivatorlar konsentratsiyasini aniqlash muhim vazifadir. Shunga ko‘ra quyidagicha tarkib va konsentratsiya asosida kompozitsiyalar tayyorlandi. Aktivatorlar birlamchi va ikkilamchi aminlar bo‘lishi mumkin. Biz taklif etayotgan yangi avlod aktivatorlaridan piperazin, imedazoldir (4-jadval). 4-jadval. Gazlarni nordon komponentlardan tozalash uchun MDEA, DEA, piperazin, imedazol asosida olingan absorbent kompozitsiyalarining tarkibi № Absorbent nomi Absorbent kompozitsiyasidagi suv miqdori Komponent konsentratsiyasi MDEA DEA DIPA piperazin imedazol 1 1-nаmunа 63 35 - - 2 - 2 2-nаmunа 68 - 30 - 2 - 3 3-nаmunа 63 35 - - - 2 4 4-nаmunа 68 - 30 - - 2 5 5-nаmunа 51 30 17 - 2 6 6-nаmunа 51 30 7 - 2 7 7-nаmunа 58 30 - 10 2 8 8-nаmunа 59 - 25 14 - 2 Sho‘rtan gaz-kimyo majmuasiga keladigan xomashyo va mahsulotlarning sifat ko‘rsatgichlari quyida keltirilgan. Tabiiy gazni amin yordamida tozalash jarayonida dastlabki zavodda qo‘llanilayotgan DEA absorbenti va kompozitsion absorbent ta’siridagi absorbsiyadan keyingi tahlil natijalari taqqoslangan (5-jadval). 5-jadval. Sho‘rtan gaz-kimyo majmuasiga keladigan va amin yordamida tozalashdan keyingi tabiiy gazning tarkibi № Komponent tarkibi * ** *** 1 CО2 3,36 0,09 0,005 2 H2S 0,06 0,001 0,001 3 СН4 88,74 92,62 92,62 4 С2Н6 4,08 4,26 4,26 5 С3Н8 0,89 0,93 0,93 6 С4H10 0,41 0,43 0,43 7 С5 UV 0,17 0,18 0,18 8 С6 va yuqori UV 0,3 0,31 0,31 9 Н2 0,76 0,79 0,79 10 H2О 1,23 0,47 0,47 Izoh: *Sho‘rtan gaz-kimyo majmuasiga keladigan tabiiy gazning molyar ulushlari, % **Amin yordamida tozalashdan keyingi tabiiy gazning molyar ulushlari, % ***Kompozitsion absorbent yordamida absorbsiyadan keyingi gazning molyar ulushlari, % Adabiyotlardan ma’lum bo‘lgan qo‘shimchalar (№ 3,4,5) va ish muallifi tomonidan taklif qilinganlar (№ 6÷14) sinovdan o‘tkazildi. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 71 Химия и химические технологии Shubhasiz, aminlarni tozalash samaradorligini oshirishning yanada istiqbolli usuli yangi, samaraliroq absorbent kompozitsiyalardan foydalanish hisoblanadi. Absorbent kompozitsiyalari orqali absorbsiya jarayonini tashkil etish qurilmalardagi korroziya tezligini, aminlarni qayta tiklash uchun energiya xarajatlarini kamaytirish mumkinligini tadqiqot natijalari ko‘rsatdi. Xulosa o‘rnida shuni aytish mumkinki, yuqorida keltirilgan sanoat miqiyosida o‘tkazilgan sinov natijalari 8-namuna asosidagi sinov ko‘rsatkichlari bo‘yicha ijobiy natijaga erishildi. Zavodda qo‘llanilayotgan absorbentga qaraganda afzal ekanligi aniqlandi. Absorbent kompozitsiyalari orqali absorbsiya jarayonini tashkil etish qurilmalardagi korroziya tezligini, aminlarni qayta tiklash uchun energiya xarajatlarini kamaytirish mumkinligini tadqiqot natijalari ko‘rsatdi