SIVILAŞTIRMA a. Sıvılaştırmak eylemi. *Karb. kim. Naturel kömürü hidrojenin etkisiyle sıvı hidrokarbonlu ürünlere (bileşik petrol, ...
SIVILAŞTIRMA a. Sıvılaştırmak eylemi.
*Karb. kim. Naturel kömürü hidrojenin etkisiyle sıvı hidrokarbonlu ürünlere (bileşik petrol, motor yakıtı, yağlayıcılar) dönüştürme. (Bk. ansikl. böl.)
*Sabunc. Sabun üretiminin son aşamalarından biri; bu aşamada hem sabunun arılaştırılması, hem de hemen sonra uygulanacak mekanik işlemeye elverişli koşulların oluşturulması sağlanır.
*Soğut, san. Gazları tehlikeli sonuç sıcaklıklarının altında bir sıcaklığa kadar soğutarak sıvı hale getirme yöntemi. (Bk. ansikl. böl. Soğut. san. ve Petr. san.)
*ANSİKL. Karb. kim. Kömürün sıvılaştırtması. Kömürden sıvı hidrokarbonlar elde etme düşüncesi, 1913'e değin uzanır (Bergius, Almanya). Bu fikir ilk kez İkinci Dünya savaşı esnasında Almanya'da, son yıllarda ise Cenup Afrika Cumhuriyeti'nde (Sasol fabrikaları) uygulama alanına konmuştur. Bununla beraber sıvılaştırma şekillerinden hiçbiri günümüzde sanayide devamlı olarak uygulanabilen bir tekniğe dönüşememiştir, şu sebeple hem üretim olarak verim çok düşüktür ( 1 t sıvı ürün elde edebilmek için 41 kömür gerekir), hem de kullanılan teknikler pek güvenilir değildir. Malum yöntemlerin tümü, dolaylı ve direkt hidrojenleme şekilleri olarak iki gruba ayrılır:
*dolaylı hidrojenleme şekilleri. Hammadde olarak gazlaştırmanın ilk üç aşaması sonunda oluşan bileşik organik gazı işleyen bu yöntemler, bireşim kanalıyla sıvı ya da gaz halinde hidrokarbon üretmekte kullanılır Dünyada yalnız Cenup Afrika Cumhuriyeti'nde (Sasol) uygulanan Fischer -Tropsch yöntemi, bunlardan biridir;
*direkt hidrojenleme şekilleri. Hidrojenin çoğu zaman bir katalizör eşliğinde gaz (kömür bir hidrojen akımı içine toz halinde püskürtülür) ya da sıvı fazda (kömür bir çözücü içine asıltı halinde püskürtülür) kömürle direkt tepkimeye sokulmasına dayanır. ABD'de sürdürülen araştırmaların tümü bu yöntemlerin, çoğunlukla da sıvı fazda (H*COAL, SRC.EDS) uygulananların üstünde yoğunlaşmıştır; gaz fazda uygulanan yöntemlerden bilhassa Rockwell'in süratli hidrojenleme yöntemi önemlidir.
*Soğut, san. Bir gazın sıvılaştırılabileceği T sıcaklığı gazın bulunmuş olduğu P basıncına bağlıdır. Hal değişimi için gazdan, gazın T sıcaklığındaki ve P basıncındaki buharlaşma gizli saklı ısısına eşit oranda ısı çekmek gerekir. Sıvılaştırmanın gerçekleştirilebileceği T ve P değerleri çiftleri kümesi gazın yoğuşma ya da sıvının buharlaşma eğrisini meydana getirir. Bu eğrinin üst sınırını tehlikeli sonuç nokta (bu noktanın üstündeki ısı ve tazyik değerlerinde saf madde yalnızca gaz halinde bulunabilir), alt sınırını ise üçlü nokta (bu noktanın altındaki ısı ve tazyik değerlerinde saf madde gaz ya da katı halde bulunabilir, fakat sıvı halde bulunamaz) oluşturur.
Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0 çevre sıcaklığından daha büyük olan her gaz T0 sıcaklığında meydana gelen İzoterm bir sıkıştırma ile sı- vılaştırılabilir; bunun için T0 sıcaklığındaki buharlaşma gizli saklı ısısına eşit oranda ısı çekmek yeterlidir. Buna karşılık, Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0 çevre sıcaklığından ufak olan gazları sıvılaştırabilmek için ilkin Tc sıcaklığından daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutmak gerekir.
Gazın tehlikeli sonuç sıcaklığı küçükse bu ön soğutmanın birkaç aşamada gerçekleştirilmesi gerekebilir. Bu tür gazlar ilkin Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0'dan daha büyük olan bir akışkanın yardımıyla T0 sıcaklığında sıkıştırılır ve sıvılaştırılır. Bu sıvı, katılaşmasını önlemek için üçlü nokta basıncının üstünde kalan bir tazyik değerine kadar genişletildiğinde, yoğuşma eğrisi süresince T0 sıcaklığından T, sıcaklığına kadar soğur Sıvı ulaştığı bu son basınçta buharlaştırılırsa T, sıcaklığında ısı çekerek çevresini soğutur. Buğu sıkıştırmalı soğutma çevrimi bu ilkeye bakılırsa çalışır Nitekim tehlikeli sonuç sıcaklığı T0'dan ufak fakat T,'den büyük olan bir gaz, T, sıcaklığında sıkıştırılarak sıvılaştırılabilir ve genişletildikten sonrasında da daha düşük bir T2 sıcaklığında buharlaştırılabilir. Böylece, aşamalı olarak tüm gazlar tehlikeli sonuç sıcaklıklarından daha düşük bir sıcaklığa kpdar soğutulabilir. Bu yönteme kaskat sıvılaştırma yöntemi adı verilir.
Yüksek bir enerji verimi elde etmeye olanak verse de erişilecek sıcaklığın düşük olması durumunda çok karmaşık bir devrenin yanı sıra çok sayıda kompresör ve ısı değiştiricisi kullanmayı gerektirdiğinden kaskat sıvılaştırma yöntemi nispeten azca kullanılır. Bununla beraber bu yöntem birbirini izleyen üç aşamadan oluşan ve etkin akışkan olarak mesela, sırasıyla propan, etilen ve metan kullanılan kimi organik gaz sıvılaştırma birimlerinde uygulanır. Basitliği, dolayısıyla da güvenilirliği ve maliyetinin düşüklüğü sebebiyle günümüzde tümleşik kaskat çevrimlerini kullanma yoluna gidilmektedir Bu şekilde bir çevrimde etkin akışkan olarak metan (Tc=190 K), etan (Tc=305 K), propan (Tc=370 K), bütan (Tc 425 K) ve pentandan (Tc=470 K) oluşan bir hidrokarbon karışımı kullanılır. Bu akışkan bir tek kompresör yardımıyla çevre sıcaklığında sıkıştırılırsa, akışkanın sadece çok ufak bir kısmı sıvılaşın Fakat sıvılaşan kısım ayrılır ve genişletilerek buharlaştırılırsa geriye kalan ga2 fazından ısı çekilebilir ve böylece soğutulan gazın bir kısmı bir sonraki aşamada sıvılaştırabilir Böylece, aşamalı olarak başlangıçtaki karışımın en zor yoğuşturulabilen kısmını sıvılaştırmak için lüzumlu sıcaklığa erişilebilir. Bu aşamalar esnasında buharlaşan kısımlar tekrardan dolaştırılmak suretiyle kompresöre gönderilir.
Eleştiri sıcaklığı daha da düşük olan oksijen (Tc=155 K), azot (Tc=126 K), hidrojen (Tc=33 K) Ve helyum (Tc=5,2 K) şeklinde gazları sıvılaştırmak için lüzumlu ön soğutma aynı ilkelerden hareket edilerek gerçekleştirilin Bu amaçla daha kolay sıvılaştırabilen (doğrusu tehlikeli sonuç noktası daha yüksek olan) akışkanların kullanıldığı bir ya da birkaç ön soğutma çevriminden yararlanılabileceği şeklinde sıvılaştrılacak gazın kendisi de kullanılabilir. Gazın kendisinin kullanılması durumunda ısı, tümleşik kaskat çevrimde olduğu şeklinde, ısı söz mevzusu gazın tehlikeli sonuç sıcaklığının altına düşürülmedikçe kısmi sıvılaşmanın gerçekleştirilemeyeceği açıktır. Fakat burada ya bir pistonlu genişletme makinesiyle ya da çoğunlukla bir türbinle çevreye iş yaparak genişletilen gazın oluşturduğu soğutucu etkiden yararlanılır. Çevre sıcaklığında bir ön sıkıştırmaya uğratılan gazın ufak bir kısmı, ayrılarak bir türbinde genişletildikten ve böylece sıcaklığı düşürüldükten sonrasında gazın geride kalan bölümünün, doğrusu ana gaz akımının birinci aşamada soğutulmasında kullanılır. Bundan sonrasında ana akımdan ayrılan ikinci bir kol genişletilerek ana akımın daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutulmasında kullanılır ve bu işlem gazın sıcaklığı tehlikeli sonuç sıcaklığının altına düşünceye kadar sürdürülür. Sıvılaşma sonuncu genişleme esnasında oluşur. Teknolojik, nedenlerle, bu sonuncu işlemin dışarıya iş vermeksizin kolay bir daralmayla (Joule-Thomson genişlemesi ya da özgür genişleme) gerçekleştirilmesi yeğlenir.
Bu aşamada gazların sıvılaştırtması için kapalı bir devrede Stirling çevrimine bakılırsa çalışan derinsoğutucuların yararını belirtmek gerekir. Bu makineler tek bir aşamada 80 K'i bulabilen bir T sıcaklığında devamlı olarak soğutma yapabilirler. Gaz halinde kalan etkin akışkan (hidrojen ya da helyum) T0 çevre sıcaklığında bulunan bir sıkıştırma odası ile T sıcaklığında bulunan bir genleşme odası içinde gider ve gelir. Bu iki oda, içinde katı bir dolgu maddesi bulunan ve art arda sıralanan dilimleri birbirinden ısıl bakımdan yalıtılmış olan bir rejeneratörle birleştirilmiştir. Genişledikten sonrasında T sıcaklığında bulunan akışkan, rejeneratörün, sıcaklıkları kademeli olarak T0 değerine kadar devamlı olarak ilerleyen dilimlerini soğutur. T0 sıcaklığında tekrardan sıkıştırılan gaz rejeneratörün içinden ters yönde akıtılır ve daha ilkin soğutmuş olduğu rejeneratör dilimlerine ısı verek genişleme odasında, başlangıçtaki T sıcaklığına erişir. Burada çevreye iş vererek genişleyen gaz, çevreden ısı çekerek istenilen soğutmayı gerçekleştirir. İki aşamalı bir derinsoğutucuyla helyum sıvılaştırabilir. Dağtıcı supabı bulunmayan bu şekilde bir makine çok azca yer kaplar.
*Petr. san. Metanın sanayisel ölçekte sıvılaştırtmasına ilk kez, 1964'te Büyük Sahrada bulunan Hassi R'Mel yataklarından 600 mm çapında bir boruhattıyla beslenen Arziv tesislerinin hizmete girmesiyle başlandı. Birbirini izleyen üç soğutma aşamasından yararlanılan bu tesislerde soğutma gittikçe daha uçucu olan bir hidrokarbon yardımıyla gerçekleştiriliyordu. -37 °C sıcaklıkta kaynamakta olan propan gazı ile soğutmanın birinci aşamasında buharlaştırıcıdan çıkan propan gazı bir türbokompresörde tekrardan sıkıştırıldıktan sonrasında sıvılaştırtır ve kapalı çevrimde tekrardan kullanılır. Soğutulan organik gazdan ilkin su, daha'sonrasında da ağır hidrokarbonlar sıvı halde ayrılır, ilke olarak birinci aşamaya benzeyen ikinci aşamada soğutucu akışkan olarak etilen kullanılır ve gaz -100 °C'a kadar soğutulur. üçüncü ve sonuncu aşamada soğutucu akışkan olarak metanın kendisi kullanılarak metanın sıvılaşma sıcaklığı olan -161 °C'ın elde edilmesi sağlanır. Sıvılaştırman gaz yalıtılmış tanklarda depo edilerek hemen sonra metan gemilerine yüklenir.
*Karb. kim. Naturel kömürü hidrojenin etkisiyle sıvı hidrokarbonlu ürünlere (bileşik petrol, motor yakıtı, yağlayıcılar) dönüştürme. (Bk. ansikl. böl.)
*Sabunc. Sabun üretiminin son aşamalarından biri; bu aşamada hem sabunun arılaştırılması, hem de hemen sonra uygulanacak mekanik işlemeye elverişli koşulların oluşturulması sağlanır.
*Soğut, san. Gazları tehlikeli sonuç sıcaklıklarının altında bir sıcaklığa kadar soğutarak sıvı hale getirme yöntemi. (Bk. ansikl. böl. Soğut. san. ve Petr. san.)
*ANSİKL. Karb. kim. Kömürün sıvılaştırtması. Kömürden sıvı hidrokarbonlar elde etme düşüncesi, 1913'e değin uzanır (Bergius, Almanya). Bu fikir ilk kez İkinci Dünya savaşı esnasında Almanya'da, son yıllarda ise Cenup Afrika Cumhuriyeti'nde (Sasol fabrikaları) uygulama alanına konmuştur. Bununla beraber sıvılaştırma şekillerinden hiçbiri günümüzde sanayide devamlı olarak uygulanabilen bir tekniğe dönüşememiştir, şu sebeple hem üretim olarak verim çok düşüktür ( 1 t sıvı ürün elde edebilmek için 41 kömür gerekir), hem de kullanılan teknikler pek güvenilir değildir. Malum yöntemlerin tümü, dolaylı ve direkt hidrojenleme şekilleri olarak iki gruba ayrılır:
*dolaylı hidrojenleme şekilleri. Hammadde olarak gazlaştırmanın ilk üç aşaması sonunda oluşan bileşik organik gazı işleyen bu yöntemler, bireşim kanalıyla sıvı ya da gaz halinde hidrokarbon üretmekte kullanılır Dünyada yalnız Cenup Afrika Cumhuriyeti'nde (Sasol) uygulanan Fischer -Tropsch yöntemi, bunlardan biridir;
*direkt hidrojenleme şekilleri. Hidrojenin çoğu zaman bir katalizör eşliğinde gaz (kömür bir hidrojen akımı içine toz halinde püskürtülür) ya da sıvı fazda (kömür bir çözücü içine asıltı halinde püskürtülür) kömürle direkt tepkimeye sokulmasına dayanır. ABD'de sürdürülen araştırmaların tümü bu yöntemlerin, çoğunlukla da sıvı fazda (H*COAL, SRC.EDS) uygulananların üstünde yoğunlaşmıştır; gaz fazda uygulanan yöntemlerden bilhassa Rockwell'in süratli hidrojenleme yöntemi önemlidir.
*Soğut, san. Bir gazın sıvılaştırılabileceği T sıcaklığı gazın bulunmuş olduğu P basıncına bağlıdır. Hal değişimi için gazdan, gazın T sıcaklığındaki ve P basıncındaki buharlaşma gizli saklı ısısına eşit oranda ısı çekmek gerekir. Sıvılaştırmanın gerçekleştirilebileceği T ve P değerleri çiftleri kümesi gazın yoğuşma ya da sıvının buharlaşma eğrisini meydana getirir. Bu eğrinin üst sınırını tehlikeli sonuç nokta (bu noktanın üstündeki ısı ve tazyik değerlerinde saf madde yalnızca gaz halinde bulunabilir), alt sınırını ise üçlü nokta (bu noktanın altındaki ısı ve tazyik değerlerinde saf madde gaz ya da katı halde bulunabilir, fakat sıvı halde bulunamaz) oluşturur.
Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0 çevre sıcaklığından daha büyük olan her gaz T0 sıcaklığında meydana gelen İzoterm bir sıkıştırma ile sı- vılaştırılabilir; bunun için T0 sıcaklığındaki buharlaşma gizli saklı ısısına eşit oranda ısı çekmek yeterlidir. Buna karşılık, Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0 çevre sıcaklığından ufak olan gazları sıvılaştırabilmek için ilkin Tc sıcaklığından daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutmak gerekir.
Gazın tehlikeli sonuç sıcaklığı küçükse bu ön soğutmanın birkaç aşamada gerçekleştirilmesi gerekebilir. Bu tür gazlar ilkin Tc tehlikeli sonuç sıcaklığı T0'dan daha büyük olan bir akışkanın yardımıyla T0 sıcaklığında sıkıştırılır ve sıvılaştırılır. Bu sıvı, katılaşmasını önlemek için üçlü nokta basıncının üstünde kalan bir tazyik değerine kadar genişletildiğinde, yoğuşma eğrisi süresince T0 sıcaklığından T, sıcaklığına kadar soğur Sıvı ulaştığı bu son basınçta buharlaştırılırsa T, sıcaklığında ısı çekerek çevresini soğutur. Buğu sıkıştırmalı soğutma çevrimi bu ilkeye bakılırsa çalışır Nitekim tehlikeli sonuç sıcaklığı T0'dan ufak fakat T,'den büyük olan bir gaz, T, sıcaklığında sıkıştırılarak sıvılaştırılabilir ve genişletildikten sonrasında da daha düşük bir T2 sıcaklığında buharlaştırılabilir. Böylece, aşamalı olarak tüm gazlar tehlikeli sonuç sıcaklıklarından daha düşük bir sıcaklığa kpdar soğutulabilir. Bu yönteme kaskat sıvılaştırma yöntemi adı verilir.
Yüksek bir enerji verimi elde etmeye olanak verse de erişilecek sıcaklığın düşük olması durumunda çok karmaşık bir devrenin yanı sıra çok sayıda kompresör ve ısı değiştiricisi kullanmayı gerektirdiğinden kaskat sıvılaştırma yöntemi nispeten azca kullanılır. Bununla beraber bu yöntem birbirini izleyen üç aşamadan oluşan ve etkin akışkan olarak mesela, sırasıyla propan, etilen ve metan kullanılan kimi organik gaz sıvılaştırma birimlerinde uygulanır. Basitliği, dolayısıyla da güvenilirliği ve maliyetinin düşüklüğü sebebiyle günümüzde tümleşik kaskat çevrimlerini kullanma yoluna gidilmektedir Bu şekilde bir çevrimde etkin akışkan olarak metan (Tc=190 K), etan (Tc=305 K), propan (Tc=370 K), bütan (Tc 425 K) ve pentandan (Tc=470 K) oluşan bir hidrokarbon karışımı kullanılır. Bu akışkan bir tek kompresör yardımıyla çevre sıcaklığında sıkıştırılırsa, akışkanın sadece çok ufak bir kısmı sıvılaşın Fakat sıvılaşan kısım ayrılır ve genişletilerek buharlaştırılırsa geriye kalan ga2 fazından ısı çekilebilir ve böylece soğutulan gazın bir kısmı bir sonraki aşamada sıvılaştırabilir Böylece, aşamalı olarak başlangıçtaki karışımın en zor yoğuşturulabilen kısmını sıvılaştırmak için lüzumlu sıcaklığa erişilebilir. Bu aşamalar esnasında buharlaşan kısımlar tekrardan dolaştırılmak suretiyle kompresöre gönderilir.
Eleştiri sıcaklığı daha da düşük olan oksijen (Tc=155 K), azot (Tc=126 K), hidrojen (Tc=33 K) Ve helyum (Tc=5,2 K) şeklinde gazları sıvılaştırmak için lüzumlu ön soğutma aynı ilkelerden hareket edilerek gerçekleştirilin Bu amaçla daha kolay sıvılaştırabilen (doğrusu tehlikeli sonuç noktası daha yüksek olan) akışkanların kullanıldığı bir ya da birkaç ön soğutma çevriminden yararlanılabileceği şeklinde sıvılaştrılacak gazın kendisi de kullanılabilir. Gazın kendisinin kullanılması durumunda ısı, tümleşik kaskat çevrimde olduğu şeklinde, ısı söz mevzusu gazın tehlikeli sonuç sıcaklığının altına düşürülmedikçe kısmi sıvılaşmanın gerçekleştirilemeyeceği açıktır. Fakat burada ya bir pistonlu genişletme makinesiyle ya da çoğunlukla bir türbinle çevreye iş yaparak genişletilen gazın oluşturduğu soğutucu etkiden yararlanılır. Çevre sıcaklığında bir ön sıkıştırmaya uğratılan gazın ufak bir kısmı, ayrılarak bir türbinde genişletildikten ve böylece sıcaklığı düşürüldükten sonrasında gazın geride kalan bölümünün, doğrusu ana gaz akımının birinci aşamada soğutulmasında kullanılır. Bundan sonrasında ana akımdan ayrılan ikinci bir kol genişletilerek ana akımın daha düşük bir sıcaklığa kadar soğutulmasında kullanılır ve bu işlem gazın sıcaklığı tehlikeli sonuç sıcaklığının altına düşünceye kadar sürdürülür. Sıvılaşma sonuncu genişleme esnasında oluşur. Teknolojik, nedenlerle, bu sonuncu işlemin dışarıya iş vermeksizin kolay bir daralmayla (Joule-Thomson genişlemesi ya da özgür genişleme) gerçekleştirilmesi yeğlenir.
Bu aşamada gazların sıvılaştırtması için kapalı bir devrede Stirling çevrimine bakılırsa çalışan derinsoğutucuların yararını belirtmek gerekir. Bu makineler tek bir aşamada 80 K'i bulabilen bir T sıcaklığında devamlı olarak soğutma yapabilirler. Gaz halinde kalan etkin akışkan (hidrojen ya da helyum) T0 çevre sıcaklığında bulunan bir sıkıştırma odası ile T sıcaklığında bulunan bir genleşme odası içinde gider ve gelir. Bu iki oda, içinde katı bir dolgu maddesi bulunan ve art arda sıralanan dilimleri birbirinden ısıl bakımdan yalıtılmış olan bir rejeneratörle birleştirilmiştir. Genişledikten sonrasında T sıcaklığında bulunan akışkan, rejeneratörün, sıcaklıkları kademeli olarak T0 değerine kadar devamlı olarak ilerleyen dilimlerini soğutur. T0 sıcaklığında tekrardan sıkıştırılan gaz rejeneratörün içinden ters yönde akıtılır ve daha ilkin soğutmuş olduğu rejeneratör dilimlerine ısı verek genişleme odasında, başlangıçtaki T sıcaklığına erişir. Burada çevreye iş vererek genişleyen gaz, çevreden ısı çekerek istenilen soğutmayı gerçekleştirir. İki aşamalı bir derinsoğutucuyla helyum sıvılaştırabilir. Dağtıcı supabı bulunmayan bu şekilde bir makine çok azca yer kaplar.
*Petr. san. Metanın sanayisel ölçekte sıvılaştırtmasına ilk kez, 1964'te Büyük Sahrada bulunan Hassi R'Mel yataklarından 600 mm çapında bir boruhattıyla beslenen Arziv tesislerinin hizmete girmesiyle başlandı. Birbirini izleyen üç soğutma aşamasından yararlanılan bu tesislerde soğutma gittikçe daha uçucu olan bir hidrokarbon yardımıyla gerçekleştiriliyordu. -37 °C sıcaklıkta kaynamakta olan propan gazı ile soğutmanın birinci aşamasında buharlaştırıcıdan çıkan propan gazı bir türbokompresörde tekrardan sıkıştırıldıktan sonrasında sıvılaştırtır ve kapalı çevrimde tekrardan kullanılır. Soğutulan organik gazdan ilkin su, daha'sonrasında da ağır hidrokarbonlar sıvı halde ayrılır, ilke olarak birinci aşamaya benzeyen ikinci aşamada soğutucu akışkan olarak etilen kullanılır ve gaz -100 °C'a kadar soğutulur. üçüncü ve sonuncu aşamada soğutucu akışkan olarak metanın kendisi kullanılarak metanın sıvılaşma sıcaklığı olan -161 °C'ın elde edilmesi sağlanır. Sıvılaştırman gaz yalıtılmış tanklarda depo edilerek hemen sonra metan gemilerine yüklenir.
Kaynak: Büyük Larousse
YORUMLAR