ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВ СИБУР-ХОЛДИНГА Докладчик: А. Светов г. Геленджик, Сентябрь 2012 г.

2 ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ. ЦЕЛЕВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ и ПОДХОДЫ 3 ПОДХОДЫ И ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ5 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ14 СОДЕРЖАНИЕ

3 ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ. ЦЕЛЕВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ Большинство газоперерабатывающих и нефтехимических производств характеризуются высокой (в сравнении с западными показателями) энергоемкостью выпускаемой продукции, что обусловлено: - консервативными технологиями и подходами к проектированию установок, многие из которых построены 20…40 лет назад; - широким использованием морально устаревшего оборудования; - отсутствием систем мониторинга за использованием энергоносителей. В 2011 г. за счет реализации корпоративной программы по энергосбережению достигнуто снижение затрат на энергоресурсы равное 2,7% от общих расходов на энергетику Топ-менеджментом СИБУРа поставлена задача по ежегодному снижению энергозатрат на 5 %. Поистине серьезное стремление к какой-либо цели половина успеха в ее достижении. В. Гумбольдт

4 Внедряемые в настоящее время энергосберегающие мероприятия имеют локальный (поверхностный) характер Внешние источники энергоснаб жения Тепло- обменная сеть Система разделения Катализ Локальная замена массообменных элементов Экономичные источники освещения Локальная замена теплообменного оборудования Высокоэффективные градирни ТЕКУЩАЯ СИТУАЦИЯ. ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПОДХОДЫ

Внешние источники энергоснабж ения Теплообмен- ная сеть Система разделения Реакторная система 5 РЕАЛИЗУЕМЫЙ ПРИНЦИП – снижение энергопотребления «от технологии» Почему нужно делать так: Изменение глубоких слоев процесса ведет к пересмотру оптимизации внешних слоев Меры, реализуемые на внутренних слоях дают гораздо более значимый эффект ПОДХОДЫ К ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

6 Математическое моделирование производства Определение оптимальных параметров проведения процесса ректификации Внедрение принципов термодинамически обратимой ректификации Частичная интеграция тепловых потоков Полная интеграция тепловых потоков Замена контактных устройств Пинч-анализ теплообменной сети Интеграция тепловых потоков Анализ необходимости реконструкции теплообменных аппаратов Применение современных типов теплообменного оборудования Анализ потерь энергии в ОС Переобвязка теплообменников Замена теплообменного оборудования Реконструкция теплообменного оборудования Рекомендации по применению современных изолирующих материалов Интеграция циклов теплового насоса Оптимизация систем энергоснабжения ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ НАМИ АЛГОРИТМ Анализ существующей системы разделения (СР) Варианты реконструкции СР Анализ теплообменной системы (ТС) Реконструкция ТС Анализ внешних источников энергоснабжения ПОДХОДЫ К ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Разработка и внедрение комплексных энергосберегающих мероприятий, которые охватывают все технологические блоки предприятия, дает максимальный эффект ОРЕХ 7 МАКСИМИЗАЦИЯ ЭФФЕКТОВ ПОДХОДЫ К ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

8 Максимальная вероятность эффективного внедрения и достижения целевых результатов Получение максимального количества объективных исходных данных Проработка комплекса инструментов повышения энергоэффективности Согласование решений с техническими специалистами производств ПОДХОДЫ К ПОВЫШЕНИЮ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕВЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ

9 ВНЕДРЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИ ОБРАТИМОЙ РЕКТИФИКАЦИИ ЦЕЛЬ – исключение зон «вредной» необратимости и, следовательно, повышение КПД процесса Зоны обратимого смешения Зоны необратимого смешения ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ Комплекс с полностью связанными тепловыми и материальными потоками

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ МАССООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ Позволяет : - снизить энергозатраты на процессы разделения. Низкий КПД тарелок приводит к необходимости увеличения орошения и, следовательно, подводе в колонну дополнительной тепловой энергии - увеличить производительность действующих установок (при модернизации действующих объектов) или уменьшить габаритно-массовые характеристики нового оборудования 10 ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ

Обеспечивает : - снижение энергозатрат за счет увеличения степени рекуперации тепловой энергии и, следовательно, снижения ее подвода; - уменьшение капитальных затрат вследствие компактности данного оборудования; - увеличение степени извлечения целевой продукции. 11 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ

12 ЭНТАЛЬПИЯ ТЕМПЕРАТУРА мин. расход холода мин. расход тепла ПИНЧ - точка возможность рекуперации тепла ИНТЕГРАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ (цель – увеличение степени рекуперации тепловой энергии в технологическом процессе) : - Пинч-анализ и оптимизация теплообменных сетей - Оптимизация источников энергоснабжения ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ

13 В процессах разделения при помощи тепловых насосов возможно использование теплоты сжатия верхних паров ректификационных колонн для нагрева и испарения кубовых продуктов. В результате достигается снижение потребления энергоресурсов от внешних источников Традиционная схема питание пар И пуск К И КА кубовый продукт дистиллят пар конденсат И К И Е кубовый продукт Н Х пар Охл. вода флегма Схема с тепловым насосом питание флегма Компрессорный агрегат ТЕПЛОВЫЕ НАСОСЫ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ КОЛОНН ИНСТРУМЕНТЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ

Наиболее энергозатратный - узел выделения и разделения бутановой фракции – колонны К-2 и К-3 Принципиальная фактическая технологическая схема колонн К-2 и К-3 14 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Уралоргсинтез. Газофракционирующая установка

Проект А - Интеграция верхних паров колонны К-2 в колонну К-3 обеспечила снижение энергозатрат на ректификацию - новые технологические потоки К-2 Фракция С4+ Т-5 Пар Фракция С5+ К-3/1 Т-8 Пар Фракция n-C4 К-3/2 Т-9 Н-5 Фракция i-C4 Н РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Уралоргсинтез. Газофракционирующая установка Применение принципов термодинамически обратимой ректификации

16 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Уралоргсинтез. Газофракционирующая установка Проект В – полностью связанные материальные и тепловые потоки – интеграция верхних паров и кубового продукта колонны К-2 в К-3 Необходима замена тарелок в К-3 К-2 Фракция С4+ Фракция С5+ К-3/1 Т-8 Пар Фракция n-C4 К-3/2 Т-9 Н-5 Фракция i-C4 Н-13 Н-3 Применение принципов термодинамически обратимой ректификации

Фракция С4+ К-2 Т-5 Пар Фракция С5+ К-3/1 Т-8 (сущ.) пуск. Пар Фракция n-C4 К-3/2 Т-9 Н-5 Фракция i-C4 Н-13 КС new 17 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Уралоргсинтез. Газофракционирующая установка Применение принципов термодинамически обратимой ректификации и интеграция цикла теплового насоса

Установка, предназначенная для переработки ПНГ в СОГ и ШФЛУ, методом низкотемпературной абсорбции. Производительность – 1,9 млрд. м3 ПНГ в год Принципиальная технологическая схема МАУ Горячие источники энергии (утилиты) – прямой нагрев абсорбента в трубчатой печи (П) Холодные утилиты – пропановый холод (ПрХ) и воздушное охлаждение (ВХ) РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Нижневартовский ГПК 18

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 Сравнение фактических показателей потребления энергии с полученными при пинч-анализе = потенциал энергосбережения за счет рекуперации тепловой энергии Q хол Q гор Q рек Pinch РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Нижневартовский ГПК 19 Пинч-анализ технологической схемы

Построение сеточной диаграммы существующей теплообменной сети установки при минимальном сближении температур 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 20 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Нижневартовский ГПК

,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 21 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Нижневартовский ГПК Оптимизация теплообменной сети МАУ. Исключена передача тепла через пинч

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 Е-505 new QQ И Сущность оптимизации теплообменной сети МАУ РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Нижневартовский ГПК.

23 Принципиальная проектная технологическая схема ГФ-2 Т-2 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Тобольск-Нефтехим. Газофракционирующая установка ГФ-2

24 Тепловая энергия, кВт Температура, °С Верхн. Пары К-2 Куб К-3 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Тобольск-Нефтехим. Газофракционирующая установка ГФ-2 Увеличение степени рекуперации тепловой энергии Пинч-анализ проектной технологической схемы показал возможность дополнительной рекуперации тепла при изменении давлений в К-2 и К-3

Пинч-анализ проектной технологической схемы ГФ-2 при изменении режимов работы колонн К-2 и К-3 показывает возможность увеличения степени рекуперации тепла и оптимальную интеграцию теплового насоса в системе разделения Тепловая энергия, кВт Температура, °С Верхн. Пары К-2 Верхн. Пары К-3 Рекупераци я тепла (В1) Тепловой насос (В2) Куб К-3 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Тобольск-Нефтехим. Газофракционирующая установка ГФ-2 Увеличение степени рекуперации тепловой энергии 25

26 Проект В1 - оптимизация технологического режима и увеличение рекуперации тепловой энергии Сущность модернизации технологической схемы ГФ-2 по Проекту В1 - новые технологические линии - новое оборудование РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Тобольск-Нефтехим. Газофракционирующая установка ГФ-2

27 Проект В2 - решения по проекту В1, дополненные циклом теплового насоса колонны К-3 - новые технологические линии - новое оборудование Т-14 ИБФ К-2 К-3/1 К-3/2 Т-9 Т-9А Т-5 Т-7 Е-2Е-3 Н-2 Н-16 Н-3 Т-7 КС-2 N РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Тобольск-Нефтехим. Газофракционирующая установка ГФ-2 Сущность модернизации технологической схемы ГФ-2 по Проекту В2

28 РЕШЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫЕ ДЛЯ ПРЕДПРИЯТИЙ СИБУР-ХОЛДИНГ. Показатели экономической эффективности разработанных решений ОБЪЕКТ ПРОЕКТ Экономия энергоре- сурсов, % Экономия OPEX, млн. руб./год CAPEX, млн. руб. NPV, млн. руб. Диск. срок окупаемости DPP, мес. ЦГФУ. УралОргСинтез Проект А – интеграция верхних паров колонны К-2 в К-3 heat – 11 cold – 10 9,89,259,415 Проект В – полная интеграция тепловых и материальных потоков К-2 в К-3 heat- 30 cold – 28 27,896,6180,145 Проект С – Проект А + тепловой насос колонны К-3 heat - 67 cold ,6179,4157,050 МАУ-3,4. Нижневартовский ГПК Увеличение степени рекуперации тепла на основе пинч-анализа heat – 23 cold – Газофракционирующая установка ГФ-2. Тобольск-Нефтехим Проект В1 – увеличение степени рекуперации тепла heat – 24 cold – Проект В2 – Проект В1 + тепловой насос колонны К-3 heat – 38 cold –

© ОАО «НИПИгазпереработка», 2012 БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ! Светов А.А. Тел.: (861) , доб