Абат ішінде жағу

Жылжымалы жану процесін тікелей қабатта қолдану жылу шығынын азайтумен бірге жылумен әсер етудің тиімділігін жоғарылатады. Мұнайдың кокс тәрізді қалдықтарымен қаныққан кеуекті ортада қажетті көлеммен қабатқа ауа беріп жағуға болады.

Қабатта жағу нәтижесінде мұнайды термиялық айдау процесі жүреді. Кеуекті ортадағы мұнайды термиялық айдау нәтижесінде кокс тәрізді қалдықтар отын және жану ошағы ретінде қолданылады. Жану аумағы су айдау ұңғымаларының қабырғаларынан бастап радиалды бағытта орын ауыстырады. Түзілген ыстық газдар қабаттағы сұйықты өндіру ұңғымаларына қарай жылжытады. Температурасы +450÷500⁰С–ға жеткенде жылу ағымының түзілуі нәтижесінде келесі құбылыстар болады: 1) жану аумағының алдында жынысты қанықтырушы мұнайдың кейбір жеңіл компоненттері газ фазасына ауысады; 2) мұнайды құрайтын кейбір көмірсутегілердің ыдырауы (крекинг) болады; 3) крекинг-процесі нәтижесінде түзілген кокс тәрізді қалдықтардың жануы; 4) жыныстардың кеуекті ортасында парафиндер мен асфальтендердің еріп жүзуі; 5) қабат суының буға айналуы; 6) мұнайдың қызуы нәтижесінде тұтқырлығының төмендеуі және мұнайдың жеңіл фракцияларымен араласуы; 7) мұнайды айдау кезінде өнімнің булануы (конденсация) және мұнайға қаныққан аумақты қыздырудан кейін температураның төмендеуі нәтижесінде қозғалыс ағымының түзілуі; 8) жану ағымына термиялық әсер етудің нәтижесінде ірі бөлшектердің аралығындағы байланыстың бұзылуынан тұтқыр ортада жанған құрғақ массаның түзілуі.

Қабат ішінде жағу процесінде қабатта бірнеше аймақ түзіледі (6.12-сурет):

I- Жану ағымы өткеннен кейін жанбай қалған мұнайдың және кокстың қалдықтары ауа айдаудың нәтижесінде жылумен қыздырылады.

II- Максималды температурасы +300÷500⁰С –ға жететін жану аймағы. Бұл аймақта жылу конвекция есебінен беріледі.

III- Жану аймағынан келіп түсетін ыстық газдың қалған мұнайды қыздыруы нәтижесінде мұнайдың фракцияларға ыдырауы, яғни булану аймағы.

IV- Температураның төмендеуі нәтижесінде көмірсутегілер мен су буының конденсациялануы жүретін аймағы.

V- Мұнай, су және газ компоненттерін құрайтын суға қанығуы жоғары болатын аймақ.

VI- Жеңіл көмірсутегілермен байытылған тұтқырлығы аз мұнайды құрайтын өткен аймақтардағы мұнайдың араласуы нәтижесінде түзілген мұнайға қанығуы жоғары болатын аймақ. Бұл аймақтардағы температура алғашқы аймақтағы температураға жақын болады.

VII- Қабат температурасы практика жүзінде алғашқы күйде қалатын қозбаған аймақ, сол себептен ығыстырылып шығарылатын мұнайдың тұтқырлығы төмен болады.

6.12-сурет. Қабат ішінде жағудың схемасы:

1 - ауа айдайтын ұңғыма; 2 - өндіру ұңғымасы; 3 - мұнайға қанығуды тарату; 4 - суға қанығуды тарату; 5 - температураның тарауы.

Қабат ішінде жағу процесінде термодинамикалық және гидродинамикалық есептерді шешу жолдары қиынырақ, дегенмен арнайы әдебиеттерде жуықтап есептеу әдістері келтірілген. Қабатта жану кокс тәрізді қалдықтардың жануы, крекинг және мұнайды айдау нәтижесінде жүзеге асады, мұнда мұнай қорының 5÷15% осыған шығындалады. Бұл сандар қабаттың параметрлеріне, мұнайдың химиялық құрамына және басқа да факторларына байланысты болады. Қабаттың бірлік көлеміне шаққандағы кокс қалдықтарының саны эксперимент жүзінде анықталады. Содан кейін есептеу жолымен кокс санының бірлік көлемін жағу үшін керекті ауа мөлшерін анықтаймыз.

Бұл жерде бүкіл қолданылатын ауа көлемін емес, тек бір бөлігін ғана есептейміз. Қабатта жану ағымының кеңеюіне байланысты ауаның көлемін де ұлғайтамыз. Мұнайдың кокс тәрізді қалдықтарының жануы шамамен +375⁰С-да жүреді. Мұндай температураны ұстап тұру үшін тау жынысының 1м³ көлеміне 20÷40 кг коксты жағу керек. Кокстың мұндай көлемі тек, тығыздығы 0,870гр/см³–ден жоғары ауыр мұнайларда кездеседі. Ал жеңіл мұнайлар мұндай көлемдегі коксты бере алмайды. Басқа жағынан қарастыратын болсақ, тығыздығы 1гр/см³ болатын ауыр мұнайлар бұл процесте тиімсіз болады, себебі мұнай құрамында кокс қалдықтары өте көп болғандықтан ығыстырылып шығатын мұнайдың көлемі де аз болуы мүмкін.

Оттегіні 100% қолдануда 1кг коксты жағу мақсатында шамамен 11,3 м³ ауа керек. Бірақта есептеулерде ауаны қолдану коэффициенті 70÷90 % деп алады. Сол үшін 1 м³ жынысты құрайтын 20-40 кг коксты жағуға шамамен 325÷500м³ ауа керек екен.

Қабат ішінде жағу процесі тік бағытта немесе қарсы бағытта жағу болып бөлінеді. Сонымен қатар ұңғыма ішінде жағу процесі құрғақ, ылғал және өте ылғалды болып бөлінеді:

- құрғақ жағуда құрамында су буы жоқ ауа айдалады;

- ылғал жағуда 1 м³ ауаға 1 литр су қосылады;

- өте ылғал жағуда 1 м³ ауаға 5 литрге дейін су қосылады.

Қабат ішінде жағу процесін бақылау өндіру немесе арнайы бақылайтын ұңғымалардың түп аймағындағы температураны өлшеу арқылы анықталады, және сонымен қатар шыққан газдың құрамындағы көміртегі газының (СО₂) құрамын талдау арқылы жүргізіледі.

Бақылау сұрақтары:

1. Жылу ағымының түзілуі нәтижесінде қандай құбылыстар болады?

2. Қабат ішінде жағу процесінде қабатта қандай аймақтар түзіледі?

3. Қабат ішінде жағу процесі қалай бөлінеді?