Интеграция тепловых процессов в технологиях переработки попутного нефтяного газа Докладчик: 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. ЭНТАЛЬПИЯ ТЕМПЕРАТУРА мин. расход холода мин. расход тепла ПИНЧ - точка возможность рекуперации тепла 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 - «холодные» технологические потоки - «горячие» технологические потоки - «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 СР = ΔНΔН Тs-Тt - 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

Наименование показателя Существую- щая схема Пинч-анализ ΔТ min =10°C Пинч-анализ ΔТ min =5°C Δ, % Холодные утилиты, кВт …20 Горячие утилиты, кВт …30 Оптимизация теплообменной сети МАУ Сравнение фактических показателей потребления энергии с полученными при пинч-анализе = потенциал энергосбережения за счет рекуперации тепловой энергии Q хол Q гор Q рек Pinch ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК Пинч-анализ технологической схемы 12

Оптимизация теплообменной сети МАУ Построение сеточной диаграммы существующей теплообменной сети при ΔТ min = 10°C Н С С С С С С Q= 3,0 МВт Передача тепла через пинч ! Нагрузка на холодные утилиты Qc = кВт Нагрузка на горячие утилиты Qh = кВт PINCH 78,4°С 88,4°С33,9°С -27°С 3,3°С 1,5°С 34,5°С -20,5°С 21,2°С -18,8°С -15,8°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 °С125 °С 219 °С -8,5°С 93°С 40,4°С 35,2°С 168,6 °С 221,6 °С ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. НИЖНЕВАРТОВСКИЙ ГПК 13

Оптимизация теплообменной сети МАУ ,4°С 78,4°С Н С С С С С С Q Н Нагрузка на холодные утилиты Qc = кВт Нагрузка на горячие утилиты Qh = кВт 33,9°С 3,3°С 34,5°С 21,2°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 -26°С -27°С -8,5°С 40,4°С 35,2°С 53,9 °С 78,4 °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 ΔТ min = 10°C Исключена передача тепла через пинч 14

Е-503 ШФЛУ ВХ-502 П-501 Н-506 К-503 Десорбер К-502 Абсорбционно- отпарная колонна ВХ-503 Существующая схема колонн К-502 и К-503 Е-505 И-502 И-503 Т-506 Е-503 ШФЛУ ВХ-502 П-501 Н-506 К-503 Десорбер ВХ-503 Т-506 И-503 К-502 АОК Модернизированная схема колонн К-502 и К-503 И-502 Оптимизация теплообменной сети МАУ Е-505 new QQ 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 ° С 85°С Н С С С С С С Q Н К Объем реконструкции Снижение энергозатрат, % САРЕХ, млн. руб. Снижение ОРЕХ млн. руб/год Переобвязка, дооборудование новыми теплообменниками 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

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! © ОАО «НИПИгазпереработка»,