“Vodorod sulfidi saqlagan nordon gazlarni utilizatsiyalashning samarali texnologiyasini ishlab chiqish”

Kirish. Bugungi kunda kimyo va gaz-kimyo sanoati texnologik tashlama gazlarining antropogen ta’sirini kamaytirish, muayyan ifloslantiruvchi moddalardan tozalab, texnologik jarayonlarda qayta foydalanish innovatsion texnologiyalarni qo‘llashga bog‘liq. Shu bilan birga “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 84 Кимё ва кимёвий технологиялар zamonaviy gaz-kimyoning dolzarb vazifalaridan biri tarkibida vodorod sulfid saqlagan texnologik tashlama gazlarni tozalash uchun reagentlarni tanlash, jumladan, gaz tarkibidagi nordon komponentlarning asosiy qismini yutishda xemosorbsion jarayonini boshqarishning ilmiy asoslarini o‘rganish bilan bog‘liq bo‘lib muhim ahamiyat kasb etadi. Neft va gazni qazib olish hamda neft va gazni qayta ishlash sanoatlarida ekologik talablarni kuchaytirish, gaz tarkibidagi nordon komponentlarini yutib olish bo‘yicha ko‘plab olimlar, jumladan, A.R. Ramazonova, G.R. Narmetova, R.A. Kulmatov, B.N. Xamidov, A. Ikromov, R.R. Hayitov, S.F. Fozilov, B.A. Mavlonov, O.B. Axmedova, S.A. G‘aybullayevlar ilmiy izlanishlar olib borishgan. Mamlakatimizda amalga oshirilayotgan iqtisodiy-ekologik siyosatning yoʻnalishlaridan biri bu – ishlab chiqarish korxonalarining atrof-muhitga salbiy taʼsirlarining oldini olishdan iboratdir. Adabiyotlar tahlili va metodologiya. Gazni qayta ishlash sanoatining o‘sish surʼatlarini tezlashtirish GQIZ ning zararli taʼsirlaridan geosfera qatlamlarini himoya qilishni juda muhim vazifaga aylantiradi. Bu maqsadda xomashyo, gaz mahsulotlari va reagentlarning yo‘qotilishlarini atmosferaga, gidrosferaga, litosferaga tashlanadigan zararli chiqindilarni qisqartirishga, bioxilmaxillik va aholi uchun salbiy oqibatlarni kamaytirishga qaratilgan tadbirlar kompleksini qarab chiqish kerak bo‘ladi. Agar gaz mahsulotlarini qayta ishlash va jo‘natish obyektlari shaharlarga bevosita yaqin joylashgan bo‘lsa, unda hududlarning geosfera qatlamlarini GQIZ taʼsirlaridan himoya qilish vazifasi ham yana bir necha marta murakkablashadi (Bu hol ko‘pgina xorijiy shaharlar misolida ko‘rilishi mumkin). O‘z-o‘zidan ko‘rinib turibdiki, GQIZ o‘zi ishlaydigan sohada murakkab geoekologik holatni yaratadi, geosferaning hamma qatlamlariga: atmosferaga, gidrosferaga, litosferaga, shahar aholisining sog‘ligiga va bioturli-tumanlikka salbiy taʼsir ko‘rsatadi. Hududning hayotni taʼminlovchi geosferalarini saqlab qolishning dolzarbligi shimoliy tabiat muhitining oson zararlanishi va abadiy muzlagan tuproqlarning borligi tufayli yana ham o‘sib boradi. Ushbu ishda biz quyidagi vazifalarni hal etishga urg‘u berdik: ➢ gaz-kimyo sanoatida ajraladigan tashlama mash’ala gazlarini komponent tarkibini o‘rganish; ➢ tashlama mash’ala gazlar tarkibidagi karbonat angidrid va vodorod sulfidining miqdorini aniqlash; ➢ tashlama mash’ala gazlardagi karbonat angidrid va vodorod sulfidini natriy karbonat, natriy sulfid va ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmalarini olish orqali ekologiyaga chiqayotgan zararli miqdorini kamaytirish tajriba qurilmasini ishlab chiqish; ➢ karbonat angidrid va vodorod sulfidning absorbentlarga xemosorbsion yutilish mexanizmini o‘rganish va jarayonning optimal parametrlarini tanlash; ➢ tashlama mash’ala gazi tarkibidagi CO2 va H2S asosida olingan natriy karbonat, natriy sulfid va ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmalarining fizik-kimyoviy xususiyatlarini o‘rganish; ➢ tashlama mash’ala gazi tarkibidagi CO2 va H2S asosida natriy karbonat, natriy sulfid va ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmalarini olish samarali texnologiyasini ishlab chiqish. Atmosferaga chiqariladigan zararli chiqindilarning manbalari. GQIZ atmosferaga chiqaradigan asosiy zararli moddalarga uglevodorodlar, oltingugurt gazi, vodorod sulfidi, uglerod oksidi, ammiak, fenol, azot oksidlari va boshqalar kiradi. Atmosferani ifloslantiruvchi eng yirik manbalar qatoriga gaz va gaz mahsulotlari, turli xil toksinli oson qaynaydigan suyuqliklar saqlanadigan rezervuarlar, tozalash inshootlari, baʼzi bir texnologik qurilmalar (AVT, katalitik kreking, bitum ishlab chiqarilishi va b.) va ayniqsa, mashʼalali tizimlar kiradi. Rezervuarlar. Oraliq, xomashyo va tovar parklari tarkibiga kiruvchi rezervuarlardan uglevodorodlar “katta” va “kichik” nafaslarda, yaʼni mahsulotlarni quyish va to‘kish jarayonlarida hamda rezervuarning gazli fazosida harorat va bosimning o‘zgarishida ajraladi. Uglevodorodlarning rezervuarlardan tashlanishi GQIZ da atmosferaga chiqarilayotgan uglevodorodlar umumiy hajmining 30% gacha hajmini tashkil qiladi. Kanalizatsiya ob’yektlari va chiqindi suvlarini tozalash. Karbonat angidridi, vodorod sulfidi va uglevodorodlarni kanalizatsiya va oqava suvlarni tozalash ob’yektlariga tashlanishi bu “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 85 Химия и химические технологии moddalar umumiy tashlamalarining 12-15 % gacha bo‘lgan hajmini tashkil qiladi. Germetizatsiyalanmagan kanalizatsiya quduqlari, ochiq gaz ajratgichlar va gaztutkichlar, flotatorlar, aerotenkalar va boshqalar zararli moddalarni ajratuvchi manbalarga kiradi. Aylanma suv taʼminoti tarmoqlari. 0,2-0,3 MPa bosim ostida aylanma suv taʼminoti tarmoqlarining sovutish minoralariga kelib tushadigan aylanma (qayta ishlangan) suv ugevodorodlar va boshqa zararli moddalarga ega, bu moddalar kondensatsion-sovutgich jihozlarining zich yopilmaganligi tufayli aylanma suvga kelib tushadi. Bosim atmosfera bosimigacha tushirilganida bug‘lanish va bu zararli moddalarning atmosferaga tashlanishi sodir bo‘ladi . Texnologik qurilmalar. Texnologik qurilmalarda chiqindilarning notashkiliy va tashkiliy manbalari mavjud. Uglevodorodlar, karbonat angidridi, vodorod sulfidi, ammiak, fenollarning atmosferaga ajralishiga, jihoz texnik darajasining yetarli darajada yuqori emasligi, texnologik jarayonning mukammal bo‘lmaganligi, ekspluatatsiya rejimining buzilishi sabab bo‘lishi mumkin. Zararli moddalar nasos-kompressor jihozidagi va armaturadagi tirqishlar, ochiq lotoklar, alohida apparatlarning yopiq bo‘lmagan havo ventilyatorlari orqalai ajraladi. Atmosferaga tashlanadigan spetsifik tashlamalar katalitik kreking va bitum ishlab chiqarish qurilmalarida hosil bo‘ladi, ular atmosferani uglerod oksidi bilan, katalitik kreking qurilmasi esa yana katalizator changi bilan ham ifloslantiradi. Mashʼalli quvurlar. GQIZ ning yonuvchi mashʼalli quvurlari atmosferaga katta miqdordagi oltingugurt, azot va uglerod oksidlarini, shuningdek to‘la bo‘lmagan uglevodorodlarni ajratuvchi asosiy manba bo‘ladi. Mashʼalli qurilmalarda og‘ir komponentlar ochiq yoqilganida atmosferaga ancha miqdorda tutun miqdori ajratiladi. Bundan tashqari, mashʼalli shamlar zararli yorug‘lik nuri va shovqin manbasi bo‘lib hisoblanadi. 1-jadval Atmosferaga chiqariladigan zararli moddalarning chiqindilari umumiy miqdorining asosiy manbalar bo‘yicha taqsimlanishi Chiqindilar tarkibi, % Uglevodo rodlar CO CO2 SO2 COS qattiq Atmosferani ifloslantiruvchi manbalar 1 2 Sovutish minoralari (gradirnalar) va gaz ajratgichlar 14,6 – – – 9,5 – Rezervuarlar 40,7 – – – 9,6 – Tutun quvurlari – 43,4 56,9 72,6 – – Mashʼalli quvurlari – 4,8 69,9 5,4 – 4,7 Qurilmalarda chiqindilar: vakuum yaratuvchi AVT tizimlar 3,5 – – – 44,6 – Ventilyatsion tizimlar 2,0 – – – 2,8 0,7 Katalitik kreking qurilmalarining regeneratorlari – 30,7 2,5 – – 23,3 Gazomotorli kompressorlar – 10,5 – 14,7 – – Elakdan o‘tkazish tarmoqlari va katalizatorlarni 29,5 Jihozning nogermetikligi oborudovaniya 19,4 i Boshqa manbalar 4,3 10,6 20,7 7,3 13,2 41,8 Tutun quvurlari. Gaz zavodi pechlarida va “IES” larda tozalanmagan gaz va oltingugurtli mazutdan yoqilg‘i sifatida foydalanilganida, atmosferaga oltingugurtli angidrid va azot oksidlari ajraladi. Qishda yoqiladigan yoqilg‘i miqdori oshadi, bunda atmosferaning oltingugurtli angidrid va havoning past haroratida (40-50 °С gacha) “ayozli tutun” deb ataluvchi, yaʼni tumanga olib keluvchi, azot oksidlari bilan ifloslanishi oshadi. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 86 Кимё ва кимёвий технологиялар 1-jadvalda chiqindilar manbalarini tekshirish va sertifikatlash natijasida olingan manbalar: chiqindilarning umumiy miqdorida atmosferaga turli chiqindilarni chiqarish manbalarining mavjud ulushlari to‘g‘risidagi maʼlumotlar keltirilgan. 1-jadvaldan mashʼalli quvurlari chiqindilar umumiy miqdorining 85% ini tashkil etuvchi zararli moddalarni atmosferaga tashlovchi asosiy manbalardan biri ekanligi maʼlum bo‘ladi. Natijalar. Tashlama mash’ala gazlarining tarkibi. “Neftgaztadqiqot” AJ ning “Neft va gaz konlarini tadqiq qilish” hamda “Gazlar, gaz kondensatlari, neftlar va qatlam suvlarining xususiyatlari va tarkiblarini tadqiq etish” bo‘limlari xodimlari bilan birgalikda Muborak, Sho‘rtan va Gazli kon va zavodlaridagi tashlama mash’ala gazlari namunalarining komponent tarkibi o‘rganib chiqilgan (3-jadval). 3-jadval Tashlama mash’ala gazlarning komponentli tarkibi Ko‘rsatgi chlar Komponentlar tarkibi, % mol. Gazning molyar og‘ irligi Namuna olingan joy P, kgf/ sm2 ∑ C5+V CO2 H2S N2 T, OC C1 C2 C3 i-C4 nC4 i-C5 nC5 C6+ V Uchqir-4 (C-103) 7 39,0 5,73 0,19 0,10 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 69,61 24,24 0,11 39,95 Uchqir-5 (C-103) 5,1 34,0 3,21 0,11 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 0,07 78,22 18,15 0,13 41,77 Sho‘rtan (ASOU1) 6,5 41,0 3,92 0,11 0,07 0,02 0,01 0,01 0,01 0,06 0,08 76,06 19,51 0,14 41,53 Sho‘rtan (ASOU-2) 4 39,0 2,30 0,13 0,02 0,03 0,08 0,07 0,07 0,18 0,32 78,39 18,24 0,17 40,81 Sho‘rtan (SPS) 2,1 40,0 1,10 0,10 0,01 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 84,02 14,64 0,11 42,22 MGQIZ (16-blok) 3,7 40,0 1,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 96 2,72 0,25 43,41 MGQIZ (18-blok) 2,5 42,0 0,86 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 95,8 3,13 0,21 43,42 Olib borilgan tadqiqot asosan Uchqir-4 liniyasidan chiqadigan tashlama mash’ala gazining tarkibida vodorod sulfidining tarkibi eng yuqori bo‘lganlgi sababli uni atmosferaga chiqadigan zararli miqdorini kamaytirish maqsadida samarali texnologiyasini ishlab chiqish ko‘zda tutilgan. Mash’ala gazi tarkibidagi CO2 va H2S komponentlarining NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga yutilish darajasining maksimal qiymatini aniqlash uchun quyidagi parametrlarga bog‘liqligi aniqlandi: ✓ Absorbentning konsentratsiyasi, k, 60-65 %; ✓ Absorberdagi bosim, 6,0 kgf/sm2; ✓ Absorberdagi harorat, T, 37 ºC. Natriy karbonat va sulfid tuzli eritmalarining har bir namunasini olishda absorberdagi bosim va haroratlarning ko‘rsatkichi Gazli gazni qayta ishlash zavodida chiqadigan mash’ala gaziga bog‘ liqligiga tayangan holda tadqiqot ishlari olib borildi. Mash’ala gazi tarkibidagi CO2 va H2S komponentlarining NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga yutilish darajasining maksimal qiymatini aniqlash uchun quyidagi parametrlarga bog‘liqligi aniqlandi: ✓ Absorbentning konsentratsiyasi, k, 20-25 %; ✓ Absorberdagi bosim, 5 kgf/sm2 ; ✓ Absorberdagi harorat, T, 33 ºC. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 87 Химия и химические технологии 4-jadval Mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridning absorbentga yutilish darajasi 69.61 % CO2 – 100 %; 31.6 % CO2 – x = 45.4 %; 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O 5-jadval Ammoniy karbonat va sulfid tuzli eritmalarini olish jarayonining optimal parametrlarini tanlash Ammoniy karbonat va sulfid eritmasining har bir namunasini olishda absorberdagi bosim va haroratlarning ko‘rsatkichi Gazli gazni qayta ishlash zavodida chiqadigan mash’ala gaziga bog‘liqligiga tayangan holda tadqiqot ishlari olib borildi. 6-jadval Mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridning absorbentga yutilish darajasi 69.61 % CO2 –100 %; 30.8 % CO2 – x = 44.24 %; 2NH4OH+CO2→(NH4)2CO2+H2O “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №1/2025 88 Кимё ва кимёвий технологиялар 7-jadval. Mash’ala gazi tarkibidagi vodorod sulfidning absorbentga yutilish darajasi 24.24 % H2S – 100 %; 8.4 % H2S – x = 34.7 %; 2NH4OH+H2S →(NH4)2S+2H2O Ushbu tadqiqot asosida quyidagi natijalar aniqlandi. “Kristallyuks” seriyali gaz xromatografi va boshqa standart-klassik usullari yordamida olingan ko‘rsatkichlari asosida Gazli gazni qayta ishlash zavodidan olingan mash’alaning tashlama gazlari tarkibidagi 69.61 % ni tashkil etuvchi CO2 umumiy 62.41 % va H2S ning 24.24 % qismidan 18.5 % gacha ekologiyaga chiqadigan gazar miqdori zararsizlantirilganligi tasdiqlandi. Tadqiqot natijalarining amaliy ahamiyati shundan iboratki, tashlama gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfididan tozalash, ekologik xususiyatlarini yaxshilash hamda NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga va NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga absorbentlarning yutuvchanligi yuqori bo‘lganligi bilan izohlanadi. Tadqiqot natijalarining amaliy ahamiyati, gazni qayta ishlash zavodida ajraladigan tashlama mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfididan zararsizlantirish uchun, NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga va NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasi absorbentlari asosida natriy karbonat, natriy sulfid va ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmalarini olish samarali texnologiyasini takomillashtirishga xizmat qiladi. Muhokama. Mazkur tadqiqot natijalarini joriy qilishda gazni qayta ishlashda chiqadigan tashlama mash’ala gazlari tarkibidagi CO2 va H2S ni NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga va NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasi absorbentlari yordamida tozalash bo‘yicha olingan ilmiy natijalar asosida: Gazni qayta ishlash zavodi tashlama mash’ala gazlarini absorbentlar yordamida tozalash texnologiyasi Gazli neft va gaz qazib chiqarish boshqarmasida sinov-tajriba olib borilgan («O‘zbekneftgaz» AJ Gazli neft va gaz qazib chiqarish boshqarmasining 2023-yil 13-iyuldagi 01/124-1570-son ma’lumotnomasi). Natijada, mash’ala gazi tarkibidagi nordon komponentlar xemosorbsiyalanishi hisobiga sanoatda qo‘llaniladigan import mahsuloti mahalliylashtirildi. Gazni qayta ishlash zavodi tashlama mash’ala gazlarini NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga va NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasi absorbentlari yordamida tozalash texnologiyasi Gazli neft va gaz qazib chiqarish boshqarmasida joriy etilgan («O‘zbekneftgaz» AJ Gazli neft va gaz qazib chiqarish boshqarmasining 2023 yil 13 iyuldagi 01/1-24-1570-son ma’lumotnomasi). Natijada, mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidning absorbentlarga xemosorbsion yutilishi hisobiga umumiy CO2 62.41 % va H2S ning 18.5 % gacha ekologiyaga chiqadidan zararli miqdorini kamaytirish imkonini berdi. Xulosa. 1. Zamonaviy “Kristallyuks” seriyali gaz xromatografiya yordamida gaz-kimyo sanoatida ajraladigan tashlama gazlari tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidi komponentlarining miqdori aniqlandi. 2. Karbonat angidridi va vodorod sulfidi komponentlarini absorbentga yutilishning xemosorbsion mexanizmi quyidagicha olib borilganligi isbotlandi: birinchi absorberda CO2 va H2S:NaOH = 1:2,0-2,2 molyar nisbatida natriy karbonat, natriy sulfid eritmasini olishda: “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №1/2025 89 Химия и химические технологии H2S + 2NaOH→ Na2S + 2H2O. CO2 + 2NaOH→ Na2CO2 + H2O. Ikkinchi absorberda CO2 va H2S:NH4OH = 1:2,4-2,45 molyar nisbatida ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmasini olishda: H2S+2NH4OH→(NH4)2S+2H2O. CO2+2NH4OH→(NH4)2CO2+2H2O. 3. Gazni qayta ishlash zavodida ajraladigan mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidi NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasi molyar nisbati (CO2 va H2S:NaOH =1:2,0-2,2) bo‘lganda hamda 6,0 kgf/sm2 bosim ostida, 370C haroratda absorberda xemosorbsiyalanish jarayonini olib borilganda, mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidning absorbentga yutilish darajasi CO2 31.6 % ni H2S 10.1 % tashkil etdi. 4. Mash’ala gazi tarkibidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidi komponentlari NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasining molyar nisbati (CO2 va H2S:NH4OH=1:2,4-2,45) bo‘lganda, hamda 5,0 kgf/sm2 bosim ostida, 370 C haroratda absorberda xemosorbsiyalanish jarayonini olib borilganda, absorbentga yutilish darajasi CO2 30.8 % H2S 8.4% ni tashkil etib, eng yuqori ko‘rsatkichni berdi. 5. Gazli gazni qayta ishlash zavodidan olingan mash’ala gazidagi karbonat angidridi va vodorod sulfidi komponentlarining CO2 31.6 % ni H2S 10.1 % NaOH ning 60-65 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga xemosorbsion yutilishi, karbonat angidridi va vodorod sulfidi komponentlarining qolgan qismi esa NH3 ning 20-25 % (mass.) konsentratsiyali suvli eritmasiga xemosorbsion yutilish jarayonlari olib borildi. Ushbu xemosorbsiya jarayonlari borishda mash’ala gazi tarkibidagi CO2 30.8 % H2S 8.4% gacha yutilishga imkon yaratib berdi. Gazli gazni qayta ishlash zavodidan olingan mash’ala gazidagi karbonat angidridi miqdori 69.61% dan 62.41% gacha kamaytirildi. Gazli gazni qayta ishlash zavodidan olingan mash’ala gazidagi vodorod sulfidi miqdori 24.24% dan 18.5% gacha kamaytirildi. 6. CO2 va H2S:NaOH =1:2,0-2,2 molyar nisbatida olingan natriy karbonat, natriy natriy sulfid eritmasi bilan CO2 va H2S:NH4OH = 1:2,4-2,45 molyar nisbatida olingan ammoniy karbonat, ammoniy sulfid eritmalaring arzonligini hisobga olgan holda umumiy bir yillik iqtisodiy samaradorlik o‘rtacha 877 mln so‘mni tashkil etadi