Интеграция тепловых процессов в технологиях переработки попутного нефтяного газаДокладчик: А. Светов г. Геленджик, Сентябрь 2011 г

СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
2

ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
В газопереработке и нефтехимии основными потребителями энергии являются технологические процессы получения товарной продукции.
При этом, используются следующие энергоресурсы:
- электроэнергия для приводов напорного оборудования;
тепловая энергия, необходимая для процессов разделения (нагрев кубовых продуктов колонн);
топливный газ, предназначенный для нагрева технологических потоков в трубчатых печах;
холодные утилиты (воздушное, водяное охлаждение; холодильные циклы), необходимые для охлаждения технологических потоков.
Технологический процесс
Электроэнергия
Топливный газ
Тепловая энергия
Холодные утилиты (отвод тепл. энергии)
3

ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
Большинство производственных объектов переработки ПНГ характеризуются высокой (в сравнении с западными показателями) энергоемкостью выпускаемой продукции (по разным данным в 1,5…3 раза) . Одними из причин являются:
отсутствием систем мониторинга за использованием энергоресурсов;
использованием преимущественно морально устаревшего и, как следствие, низкоэффективного оборудования;
устаревшие технологические решения и подходы к проектированию производственных процессов.
Следствиями высоких энергозатрат являются: вредное воздействие на экологию и высокая себестоимость выпускаемой продукции.
4

СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
5

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Основными направлениями снижения потребления энергоресурсов является оптимизация технологических процессов за счет:
применения эффективного основного
технологического оборудования
и систем контроля
использования современных
технологических решений
интеграции тепловых процессов
6

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Интеграция тепловых процессов:
- пинч-анализ технологических схем и
определение минимального объема
энергоресурсов, необходимого для
протекания технологического процесса
оптимизация теплообменной сети с
целью обеспечения минимального
энергопотребления, определенного
в рамках пинч-анализа
рациональное размещение источников
энергоснабжения и оптимизация стоимости
теплообменной сети.
7

СОДЕРЖАНИЕ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ. ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ ПНГ
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПЕРЕРАБОТКЕ ПНГ НА
ПРИМЕРЕ МАУ НИЖНЕВАРТОВСКОГО ГПК
8

Оптимизация теплообменной сети МАУ
МАУ-3, МАУ-4 –установки, предназначенные для переработки ПНГ в СОГ и ШФЛУ, методом низкотемпературной абсорбции.
Принципиальная технологическая схема МАУ
Горячие источники энергии (утилиты) – прямой нагрев абсорбента в трубчатой печи (П)
Холодные утилиты – пропановый холод (ПрХ) и воздушное охлаждение (ВХ)
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
9

Оптимизация теплообменной сети МАУ
Моделирование технологической схемы МАУ
При моделировании технологической схемы МАУ были определены:
- температурный режим работы установки;
- количество тепловой энергии, которое необходимо подвести и отвести от технологических потоков.
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
10

Оптимизация теплообменной сети МАУ
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
- «горячие» и «холодные» потоки технологического процесса.
Горячие – потоки, которые необходимо охладить в технологическом процессе, холодные потоки требуют нагрева.
После моделирования технологической схемы МАУ были определены….
- теплоемкости потоков СР
- изменение энтальпии потока - количество тепла которое необходимо подвести/ отвести от потока, МВт
- разница между начальной и конечной температурами потоков, °С
…и построены составные кривые горячих и холодных технологических потоков
а - суммирование теплоты, имеющейся в каждом из температурных интервалов;
б - формирование составной кривой
Пример построения составной кривой горячих технологических потоков:
11

Оптимизация теплообменной сети МАУ
Сравнение фактических показателей потребления энергии с полученными при пинч-анализе =
потенциал энергосбережения за счет рекуперации тепловой энергии
Qхол
Qгор
Qрек
Pinch
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Пинч-анализ технологической схемы
12

Оптимизация теплообменной сети МАУ
Построение сеточной диаграммы существующей теплообменной сети при ΔТmin= 10°C
13
1
6
9
Н
С
С
С
С
С
С
Q= 3,0 МВт
Передача тепла через пинч !
Нагрузка на холодные утилиты Qc = 19 260 кВт
Нагрузка на горячие утилиты Qh = 12 650 кВт
PINCH
78,4°С
88,4°С
33,9°С
-27°С
-27°С
3,3°С
1,5°С
34,5°С
-20,5°С
21,2°С
-18,8°С
-15,8°С
-15,8°С
-26°С
-26°С
19,7°С
-27°С
14,3°С
-1,5°С
-27°С
78,4 °С
99,4 °С
53,9 °С
66,4 °С
99,4 °С
125 °С
219 °С
-8,5°С
93°С
40,4°С
40,4°С
35,2°С
168,6 °С
221,6 °С
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
13

Оптимизация теплообменной сети МАУ
13
1
6
9
88,4°С
78,4°С
Н
С
С
С
С
С
С
Q
Н
Нагрузка на холодные утилиты Qc = 16 540 кВт
Нагрузка на горячие утилиты Qh = 9 920 кВт
33,9°С
3,3°С
34,5°С
21,2°С
-15,8°С
-15,8°С
19,7°С
14,3°С
-1,5°С
66,4 °С
93°С
40,4°С
-27°С
1,5°С
-20,5°С
-18,8°С
-26°С
-27°С
-27°С
-26°С
-27°С
-8,5°С
40,4°С
35,2°С
53,9 °С
78,4 °С
99,4 °С
99,4 °С
125 °С
168,6 °С
221,6 °С
219 °С
PINCH
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Построение сеточной диаграммы оптимизированной теплообменной сети при ΔТmin= 10°C
Исключена передача тепла через пинч
14

Существующая схема колонн К-502 и К-503
Е-505
И-502
И-503
Т-506
Модернизированная схема колонн К-502 и К-503
И-502
Оптимизация теплообменной сети МАУ
Е-505
new
new
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
Сущность оптимизации
15
И-503

Следующий этап - проработка возможности и целесообразности внедрения цикла теплового насоса
Экспертная оценка и эффект от оптимизации на основе пинч-анализа
Сеточная диаграмма теплообменной сети МАУ с тепловым насосом.
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК
16

Институт «НИПИгазпереработка», являясь центром компетенции СИБУРа в области тепло- массообменных процессов, обладает:
- современными программным обеспечением, предназначенным для выполнения расчетов (тепловых, гидравлических, механических) основного
технологического оборудования;
- более чем 30-ти летним опытом разработки и
внедрения технологических процессов.
Это позволяет осуществлять выбор оборудования с высокой точностью и, таким образом, обеспечивать требуемые параметры работы теплообменных систем с минимальным потреблением энергоресурсов.
ОАО «НИПИгазпереработка» открыт для взаимовыгодного сотрудничества и готов предложить свой опыт и ресурсы для решения задач повышения энергоэффективности, как действующих так и проектируемых технологических объектов.
РЕЗЮМЕ
17