ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ, 2009, том 43, № 6, с. 665-676
УДК 658.26:665.63:338.45
ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ НА УСТАНОВКЕ ПЕРВИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ АВТ А12/2
ПРИ РАБОТЕ В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ
© 2009 г. Л. Л. Товажнянский, П. А. Капустенко, Л. М. Ульев, С. А. Болдырев,
О. П. Арсеньева, М. В. Тарновский*
Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт" *Частная энергосервисная фирма "ОптимЭнерго", г. Харьков ulyevlm@mail.ru Поступила в редакцию 15.06.2009 г.
Проведен пинч-анализ установки первичной переработки нефти ABT А12/2 с мощностью переработки 2 млн. тонн сырой нефти в год. Выполнен проект пинч-реконструкции рекуперативной системы теплообмена установки. Показано, что внедрение предлагаемого проекта приведет к уменьшению условного энергопотребления на 60%, что соответствует снижению расхода удельного топлива с 36 килограммов на 1 тонну перерабатываемой нефти до 13.
ВВЕДЕНИЕ
Сокращение потребления топливно-энергетических ресурсов в промышленности сопряжено с широкомасштабной реализацией современных энергосберегающих технологий, созданием высокоэффективных энерготехнологических комплексов. Хотя этот вопрос далеко не нов для нефтехимической промышленности, в последнее десятилетие добавились два фактора, которые придали особое значение экономии энергии в странах СНГ и вынуждают расширять диапазон используемых для этой цели методов и средств.
Во-первых, рост цен на энергию побуждает более экономно использовать энергоресурсы с тем, чтобы уменьшить общие затраты. Более того, все предприятия, спроектированные и построенные во времена низких цен на энергоносители, в настоящее время работают далеко не в оптимальном режиме с точки зрения потребления энергии.
Во-вторых, значительно уменьшились темпы роста производства, а это означает, что уменьшились возможности введения в строй новых заводов и освоения новых технологических процессов, и внимание направляется все больше в сторону повышения эффективности использования существующего оборудования.
Нефтепереработка и нефтехимия являются энергоемкими производствами, и уровень энергозатрат в значительной степени влияет на себестоимость готовой продукции. В зависимости от глубины переработки нефти, ее состава, ассортимента и качества целевых продуктов, технического уровня оборудования и других факторов расход энергии на собственные нужды нефтеперерабатывающих заводов эквивалентен 6-10% перерабатываемой нефти. Из общего количества потребляемой энергии
55-65% приходится на долю технологического топлива, 30-35 - на тепловую и 8-12 - на электрическую энергию [1].
Наиболее энергоемкими являются процессы гидрокрекинга, каталитического крекинга и ри-форминга, коксования, производства масел. Процессы первичной переработки нефти менее энергоемкие, но атмосферно-вакуумной перегонке подвергается вся поступающая на нефтеперерабатывающий завод нефть, и расходуется здесь около 50% суммарных энергозатрат. Следовательно, снижение расхода энергии в равной степени важно для всех процессов нефтепереработки. Из нефтехимических производств наиболее энергоемкими являются производства низших олефинов, метанола, водорода, ароматических углеводородов.
На современных зарубежных нефтеперерабатывающих заводах энергетические затраты составляют 3000-3500 МДж или 100-114 кг условного топлива на 1 т перерабатываемой нефти. Приблизительно такие же затраты топлива и на нефтеперерабатывающих заводах стран СНГ, но при значительно меньшей глубине переработки нефти. С увеличением глубины переработки и расширением нефтехимических производств энергетические затраты возрастают, и экономия энергоресурсов приобретает все большее значение. Основными путями повышения конкурентоспособности отечественной нефтепереработки и нефтехимии являются увеличение глубины переработки нефти и существенное снижение энергоемкости всех процессов [2].
На нефтеперерабатывающих заводах стран СНГ большая часть технологических установок строилась в 60-х и 70-х гг. прошлого века, когда цена энергоресурсов была очень низкая, и экономии энергии не придавалось большого значения, а в последующие годы энергосберегающих мероприятий
практически не производили. Поэтому энергопотребление в основных процессах нефтепереработки и нефтехимии на 30-60% выше, чем в современник установках с глубокой интеграцией тепловыж процессов.
Снижение удельного энергопотребления достигается путем модернизации отдельных систем производства, установок и заводов в целом, рационализации и совершенствования производственник операций.
Ранее в работе [3] была выполнена частичная интеграция процесса первичной переработки нефти на одной из установок Кременчугского нефтеперерабатывающего завода. В работе было показано, что при реализации проекта реконструкции процесса, выполненного с помощью методов пинч-анализа можно уменьшить потребление горячих утилит на 9%, а холодных на 12%. Но в указанной работе определено уменьшение внешних утилит, подводимых к процессу дистилляции без анализа их производства, т.е. без рассмотрения процесса нагрева сырой нефти и ее продуктов в трубчатой печи, а также в тепловую интеграцию была включена только часть технологических потоков установки.
В работе [4] показано, что экономия от применения методов пинч-анализа на трех Европейских нефтеперерабатывающих заводах небольшой мощности ~ 20-50 тыс. тонн сырой нефти в год составляет величину 13.7 млн. долл. США в год. Использование методов пинч-анализа на Гуаньдунском заводе в Китае позволило экономить 16 млн. дол. США в год за счет увеличения энергоэффективности предприятия, что ввело этот завод в число лучших нефтеперерабатывающих заводов в мире (3%) [5].
Использование методов пинч-анализа для реконструкции нефтеперерабатывающего предприятия в Индонезии позволило уменьшить потребление энергии на 39% при сроке окупаемости, равным 6 месяцам [6].
В работах [7, 8] показано, что применение методов пинч-анализа при проектировании рекуперативных теплообменных систем для установок первичной переработки нефти можно сократить использование горячих утилит на 29%, а холодных - на 34%.
В данной работе представлен пинч-анализ системы технологических потоков на одной из ранних установок первичной переработки нефти, так называемой "атмосферно-вакуумной трубчатке" А12/2, спроектированной в 1956 г. и модернизированной для переработки 2 млн. тонн нефти в год в 1967 году.
Здесь будет представлен пинч-анализ только одного из режимов работы обследованной установки, а именно режим работы А12/2 с вакуумным блоком в зимний период.
ПИНЧ-АНАЛИЗ И ИНТЕГРАЦИЯ
В настоящее время на этой установке используется типичная для 70-х гг. прошлого века противо-точная система рекуперации тепловой энергии, которая, как правило, не является оптимальной для больших систем теплообменников [3].
Проведено обследование работы установки в четырех режимах, работа с вакуумным блоком и без него в зимнее и летнее время. Технологическая схема установки А12/2 при работе с вакуумным блоком представлена на рис. 1.
Зимой сырая нефть с температурой ~10°С подается на установку, где расщепляется на два потока, каждый из которых нагревается в последовательно расположенных теплообменниках и через смеситель подается в электродегидратор первой ступени (рис. 1). Затем частично обессоленная нефть подается в электродегидратор второй ступени. После электродегидраторов обессоленная и обезвоженная нефть поступает в колонны К-1, 1а двумя потоками, в каждом из которых одна часть потока нефти подогревается в трубчатой печи, а вторая - в ко-жухотрубчатых теплообменниках продуктами разделения.
Отбензиненая нефть с низа К-1, 1а с температурой 200-250°С подается в змеевики печей П-1, 2. С верха колонны К-2, 2а по шлемовым трубам выводится хвостовая фракция бензина и дизельного топлива в паровой фазе и поступает в колонну К-3.
Фракция дистиллятного бензина К-2а и дизельного топлива поступает в верхнюю секцию отпар-ной колонны К-5/1, откуда через теплообменники циркуляционного орошения поступает в колонны К-2, К-2а.
Пары из стриппинга К-5/1 поступают в К-3 на 16 тарелку. С 11, 13 тарелок К-2 и 9, 11, 13 тарелок К-2а может выводиться атмосферный газойль, который поступает в стриппинг отпарной колонны К-5/3, откуда забирается паровым насосом и откачивается в дизельное топливо или мазут. Пары из стриппинга К-5/3 поступают в К-2, 2а.
Сверху К-3 отгоняется хвостовая часть бензина. Пары бензина по шлемовым трубам поступают в
Рис. 1. Принципиальная технологическая схема установки АВТ А12/2 с существующей в настоящее время системой рекуперации теплоты. Цифры на колоннах указывают на номера тарелок; номера потоков указаны в соответствии с таблицей. Температуры на колоннах указывают температуры нижней и верхней тарелки соответственно. АВТ - ат-мосферно-вакуумная трубчатка (установка первичной переработки нефти); А, БУ, Б, Е, БЕ - емкости; БК - барометрический конденсатор; ГС - сепаратор газа; ДТ - дизельное топливо; К-1, К-1а - атмосферные ректификационные колонны; К-2, К-2а - ректификационные колонны разгонки отбензиненной нефти; К-3 - ректификационная колонна получения дизельного топлива; К-4 - вакуумная колонна; К-5 - отпарная колонна; КВО - конденсатор воздушного охлаждения; Н - насос; НП - паровой насос; ОВ - охлаждающая вода; П - трубчатая печь; ПЭБ - пароэжекторный блок; ПВ - промышленная вода; ПХ - погружной холодильник; Т1-Т34 - теплообменные аппараты; X - холодильник; ХК - холодильник-конденсатор; ЭД - электродегидратор; ЭЛОУ - электрообессоливающая установка.
н м о
м н
А м о я
м
о о я о
Е
х
А
М О
я о
н м X
я о Й о ч
8
н о £
3
о о
чо
@у(| Т-1 1)-<|' Т-2 I)—>(| Т-4 1)-<1 Т-3 \)-\{
Сырая нефть ^ ^ ^
Т^с
V© СП>
2-к й) ДТ в парк
Мазут (1п) с установки
Бензин К-1
с установки в атм. На дожиг<-1 ст 2 ст 3 ст
ПЭБ
23°С
К Я н
и >
с
к *
н и я й о ю сг
I—I
X
я ^
о с и о о о ю
я >
о
ч >
я о
ю «
и
М-1 17 НП-5. I р52°С 17а, 176 5а,13
о о <1
t, °C
QHmin
Рис. 2. Составные кривые процесса первичной переработки нефти на установке ABT А12/2 для существующей в настоящее время тепло
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.