Разработка энергосберегающей технологии переработки газового конденсата широкого фракционного состава тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.13, кандидат технических наук Насибуллина, Альбина Ильясовна

• Насибуллина, Альбина Ильясовна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Насибуллина, Альбина Ильясовна

Введение.

1 Исследование способов разделения многокомпонентных смесей.

1.1 Выбор оптимальных схем разделения многокомпонентных смесей.

1.1.1 Схемы разделения дискретных смесей.

1.1.2 Схемы разделения непрерывных смесей.

1.2 Анализ технологических схем и конструктивного оформления установок переработки газового конденсата.

2 Объекты и методы исследования

2.1 Качественные характеристики перерабатываемого сырья.

2.2 Расчет ректификации.

2.3 Выбор модели ПЖР.

3. Разработка гибкой технологической схемы переработки газового конденсата

3.1 Анализ существующей технологической схемы.

3.1.1 Технологическая схема до реконструкции.

3.1.2 Анализ работы блока подогрева сырья и технологической печи.

3.1.3 Анализ работы блока колонн.

3.1.4 Анализ работы установки при переработке газового конденсата разного фракционного состава.

3.2 Проработка вариантов реконструкции.

3.2.1 Варианты организации технологической схемы переработки газового конденсата.

3.2.2 Вариант наращивания колонны К-3.

3.2.3 Вариант использования предварительного сепаратора.

3.2.4 Вариант установки вакуумной колонны.

3.2.5 Вариант установки колонны стабилизации бензина.

3.2.6 Вариант установки колонны стабилизации сырья.

3.2.7 Оценка энергетических затрат.

4. Реконструкция установки переработки газового конденсата.

4.1 Основные технические решения реконструкции.

4.2 Организация рецикла независимого теплоносителя.

5. Изменение топологии схемы в процессе эксплуатации.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка энергосберегающей технологии переработки газового конденсата широкого фракционного состава»

Особенностью нефтегазоперерабатывающего комплекса является возможное изменение состава сырья, поступающего на переработку и достаточно частая смена приоритетов по топливно-прямогонным фракциям. В таких условиях технологическая схема процесса должна обеспечивать переработку исходной смеси с получением заданных продуктов во всем диапазоне колебания состава сырья и возможных изменениях требований конъюнктуры рынка. Ситуация усложняется, когда на переработку поступает смеси различных нефтей или газового конденсата, расход и состав которых в течение времени может сильно меняться.

В результате, одними из главных задач практики и научных исследований становятся принципиальные вопросы технологии: проблемы синтеза технологических схем с определением оптимальных параметров процесса, обеспечивающих технологическую гибкость, расширение диапазона устойчивой работы схемы и снижение энергетических затрат на разделение.

Таким образом, исследование особенностей фракционирования нефтегазоконденсатного сырья, разработка оптимальных режимов и технологически гибких энергетически эффективных схем этого процесса является важной и весьма актуальной задачей.

Вышеизложенное определило цель работы, разработать технологическую схему переработки газового конденсата, способную работать в условиях смены состава исходного сырья, обладающую минимальными энергетическими затратами. Для реализации обозначенной цели потребовалось решение ряда задач: провести анализ существующих методов синтеза технологических схем разделения непрерывных смесей, выполнить анализ организации существующих технологических схем данного процесса, проработать возможные варианты топологии технологической схемы с оценкой энергетических затрат на разделение, реализовать окончательный вариант технологической схемы с учётом особенностей и ограничений существующего оборудования.

Научная новизна.

Определено направление структурного совершенствования существующих установок переработки газового конденсата: переход к схемам с предварительной ректификационной стабилизацией исходного сырья и максимальной интеграцией материальных и тепловых потоков;

Впервые проведено систематическое исследование зависимости энергетических затрат на переработку газового конденсата от топологии технологических схем разделения, структурно отображающих основные направления организации этого процесса на предприятиях страны;

Установлена зависимость влияния рецикла высокотемпературного теплоносителя на энергетические затраты и устойчивость работы технологической схемы;

Впервые предложен вариант организации схемы переработки газового конден-, сата с возможной сменой топологии в процессе эксплуатации.

Практическая значимость.

На основании проведенных исследований и полученных результатов разработана и реализована в ходе реконструкции технологическая схема, устойчиво работающая в широком диапазоне изменения фракционного состава исходного сырья.

Реализованная технологическая схема позволила:

1. достигнуть проектной мощности установки 1 млн. тонн в год, с выпуском кондиционной продукции всего ассортимента;

2. расширить ассортимент выпускаемой продукции за счет вывода керосиновой фракции (марка КТ-1 по ТУ 38.401-58-8-90) и организовать производство зимнего дизельное топливо (ГОСТ 305-82);

3. стабилизировать обеспечение установки теплом за счет реализации рецикла высокотемпературного теплоносителя (мазута);

4. снизить энергетические затраты на разделение в среднем на 8.2 %, что соот-. ветствует снижению эксплуатационных затрат на 15,5 млн. рублей в год.

При капитальных затратах в 200 млн. рублей, срок окупаемости инвестиций составил менее двух лет.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем диссертации 157 страниц, включая 81 источников литературы, 46 таблиц и 48 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Нефтехимия», Насибуллина, Альбина Ильясовна

Выводы

1. Предложена технологическая схема с возможностью изменения топологии непосредственно в процессе эксплуатации, позволяющая получать продукты с минимальными энергетическими затратами вне зависимости от составов исходного сырья.

2. Реализована гибкая технологическая схема, позволяющая перерабатывать газовый конденсат широкого фракционного состава, с выпуском качественной продукции: пропан-бутановая фракция, бензин газовый стабильный, керосин технический, дизельное топливо и мазут;

3. Для обеспечения установки теплом, организован рецикл высокотемпературного теплоносителя собственного производства (мазута), проведено исследование его влияния на основные технологические параметры процесса;

4. Снизилось общее энергопотребление установки. В зависимости от состава газового конденсата, энергетические затраты сократились от 4,74 % при переработке тяжелого до 11,7 % при переработке лёгкого сырья, что в среднем соответствует снижению эксплуатационных затрат на 15,5 млн. рублей в год;

5. Расширен ассортимент выпускаемой продукции: получены узкие бензиновые фракции, позволяющие их использование в перспективе как сырье для процессов изомеризации и риформинга; выведен керосин, соответствующий качеству КТ-1 по ТУ 38.401-58-8-90; организовано производство зимнего дизельного топлива (ГОСТ 305-82). Улучшено качество мазута, до реконструкции соответствовавшее марке М-40 по ГОСТ 10585-99, после реконструкции — марке М-100 по ГОСТ 10585-99.

6. Все принятые технические решения были реализованы на существующей установке в период проведения капитального ремонта. По результатам реконструкции достигнута проектная мощность в один миллион тонн в год по сырью (125 000 кг/час). При капитальных затратах в 200 млн. рублей, срок окупаемости инвестиций составил менее двух лет.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Насибуллина, Альбина Ильясовна, 2011 год

1. Анохина, Е.А. Разработка энергосберегающих технологий экстрактивной ректификации, включающих сложные колоны с боковой секцией: дис. . канд. техн. наук/ Е.А.Анохина. М., 2004. - 207 с.

2. Александров, И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке/ И.А. Александров. М.: Химия, 1981. - 352 е.: ил.

3. Тимошенко, А.В. Создание энергосберегающих технологий многокомпонентных смесей органических продуктов на базе тополого-графового анализа концентрационных областей оптимальности: дис. . докт. техн. наук/ А.В.Тимошенко. -М., 2001.-298 с.

4. Голованов, M.JI. Разработка энергосберегающей технологии ректификации продуктов каталитического крекинга: дис. .канд. техн. наук/ M.J1. Голованов. — М., 2007.-203 с.

5. Глушаченкова, Е.А. Разработка энергосберегающей технологии газофракционирования легких углеводородных газов: автореф. дис. .канд. техн. наук/ Е.А. Глушаченкова. М., 2002. - 25 с.

6. Вольфсон, И.С. Сравнительный анализ схем газоразделения на НПЗ/ И.С.Вольфсон, Э.Ш.Теляков //Химия и технология топлив и масел. 1978. - №1.-С. 7-10.

7. Деменков, В.Н. Схемы фракционирования смесей в сложных колоннах/ В.Н.Деменков// Химия и технология топлив и масел. 1997. - №2.- С.6-8.

8. Деменков, В.Н. Новые технологические схемы фракционирования нефтяных смесей в сложных колоннах: автореф. дис. докт. техн. наук/ В.Н.Деменков — Уфа, 1996.-50с.

9. Triantafyllou С, Smith R. The design and optimization of diving wall distillation columns: in Energy efficiency in progress technology. Athens, Greece, 1992, p.351-360.

10. A. Jimenez, S. Hernandez, F.A. Montoy and M. Zavala-Garcia Analysis of Control Properties of Conventional and Nonconventional Distillation Sequences // Ind. Eng. Chem. Res. 2001, v. 40, pp. 3757-3761

11. Tedder D.W., Rudd D.F. Parametric Studies in Industrial Distillation. // AIChE J. -1978, v.24,1, pp.303-334

12. Львов, C.B. Некоторые вопросы ректификации бинарных и многокомпонентных смесей/С.В.Львов. -М.: Изд. АН СССР. 1960. - 125с.

13. Серафимов, Л.А.Определение числа вариантов технологических схем ректификации n-компонентных смесей/ Л.А.Серафимов, А.С.Мозжухин, Л.Б.Науменкова // Теор. основы хим. технологии. 1993,- т.27, №3,- С.292—299.

14. Долматов, Б.Б. Области оптимальных исходных составов при экстрактивной ректификации: дис. .канд. техн. наук/ Б.Б.Долматов М., 2009. - 205 с.

15. A. Jimenez, S. Hernandez, F.A. Montoy and M. Zavala-Garcia Analysis of Control Properties of Conventional and Nonconventional Distillation Sequences // Ind. Eng. Chem. Res. — 2001, v. 40. — PP. 3757—3761.

16. Платонов, B.M. О термодинамической эффективности ректификационных установок со стриппинг-секциями/ В.М.Платонов, Ф.Б.Петлюк, И.Б.Жванецкий // Химия и технология топлив и масел. 1971. - №3. - С.32-39.

17. Мановян, А.К. Технология первичной переработки нефти и природного газа/ А.К.Мановян. 2-е изд. - М.: Химия, 2001. - 568 е.: ил.

18. Товажнянский, Л.Л. Интеграция тепловых процессов наустановке первичной переработки нефти АВТ А12/2 при работе в зимнее время/Л.Л. Товажнянский и др. //ТОХТ. 2009,- №6.-С.665-676.

19. Викторов, В.К. Синтез теплоинтегрированных систем ректификации/В.К.Викторов, Н.В.Кузичкин, М.В.Жуковец //ТОХТ. 2001,- №1.-С.49-56.

20. Мановян, А.К. Разработка и исследование рационалных технологических схем и режимов современных и перспективных установок ректификации нефти и нефтепродуктов: дис. . докт. техн. наук/ А.К. Мановян. М., 1976. - 376 с.

21. Деменков, В.Н. Разработка новых схем фракционирования нефти и нефтяных углеводородов в сложных колоннах: автореф. дисс. .техн. наук/ В.Н. Деменков. Уфа, 1985.- 105 с.

22. A.c. 413863 СССР, МКЛ3С107/00. Способ первичной перегонки нефти//БИ. 1974. №4.С.175.

23. A.c. 413863 СССР, МКЛ3С107/00. Способ первичной перегонки нефти//БИ. 1974. №29.С.73.

24. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов и др.. СПб.: Недра, 2006. —868 е.: ил.

25. Ахметов, С. А. Технология и оборудование процессов переработки нефти и газа: Учебное пособие / С. А. Ахметов, Т. П. Сериков, И. Р. Кузеев, М. И. Баязитов. — СПб.: Недра, 2006. —868 е.: ил.

26. Костюченко, В.П. Разработка энергосберегающей технологии стабилизации и разделения бензинов в перекретночных насадочных колоннах/автореф.дисс. канд. техн. наук / В.П.Костюченко. Уфа, 2005. - 24 с.

27. Сидоров, Г.М. Разработка и внедрение энергосберегающей технологии фракционирования нефти/ автореф.дисс. канд. техн. наук / Г.М.Сидоров. Уфа, 1993.-22 с.

28. Глаголева, О.Ф. Технология переработки нефти. В 2-х частях. Часть первая Первичная переработка нефти/ О. Ф. Глаголева, В М. Капустин. М.: Химия, Колос, 2007. - 400 е.: ил.

29. Тер-Саркисов, P.M. Разработка месторождений природных газов/ Р.М.Тер-Саркисов. М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999. - 659 е.: ил.

30. Лаптев, А.Г. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте-и газопереработке/ А.Г.Лаптев, Н.Г.Минеев, П.А.Мальковский. Казань: «Печатный Двор», 2002. - 220 с.

31. Баклашев, К.В. Производство топлив для судовых двигателей /К.В. Бакла-шев, Ю.Н., Лебедев, В.Н. Николаенко//ХТТМ. 2002. - № 4. - С. 10-12.

32. Пилюгин, В.В. Установка ЭЛОУ-АВТ в ОАО «Орскнефтеоргсинтез» /В.В. Пилюгин, К.Б. Рудяк, В.П. Костюченко В.П. //ХТТМ. 2004. - №1. - С. 10-13.

33. Нападовский, В.В. Установка первичной переработки нефти на Комсомольском НПЗ / В.В. Нападовский, В.В. Ежов, К.В. Баклашев//ХТТМ. 2004. - №1. - С. 4-9.

34. Креймер, М.Л. Башкирский химический журнал/ М.Л.Креймер,

35. Р.Н.Илембитова, Е.А.Ахмалеев. 1996. - Т. 5. - №.3. - С. 16-23.

36. Рахимов, Х.Х. Особенности технологии перегонки газового конденсата и её реализация на крупногабаритной установке ЭЛОУ-АВТ-4 /Х.Х. Рахимов, М.Р. Зи-диханов, М.И. Басыров //Нефтепереработка и нефтехимия 2003. -№10.-С. 25-29.

37. Попадин, Н.В. Разработка и следование рациональных технологических схем и режимов ректификации газоконденсатного сырья (на примере Астраханского газоперерабатывающего завода): дис. .канд. техн. наук/ Н.В. Попадин. Астрахань, 2002. - 125 с.

38. Ясавеев, Х.Н. Повышение эффективности комплекса установок переработкигазовых конденсатов: дис.доктора техн. наук: Х.НЛсавеев. Казань, 2004. —348 с.

39. Волков, М. В. Исследование тепло-массообмена при переработке газового конденсата и разработка энергосберегающей технологии: автореф. дис. .канд. техн. наук / М. В. Волков. Череповец, 2006. - 25 с.

40. Овчаров, С.Н. Комплексная переработка нефтегазоконденсатных смесей на малогабаритных установках: автореф. дис. .докт. техн. наук/ С.Н.Овчаров. — Астрахань, 2010. 47 е.;

41. Пат. 2165282 Российская Федерация, МПК7B01D3/10, C10G7/06. Способ переработки легкого газового конденсата/ Ивановский H.H., Лойко A.A.; заявитель и патентообладатель Ивановский Н. Н., Лойко А. А. №2000115040/12; заявл. 15.06.00; опубл. 20.04.01

42. Пикалов, С.Г. Исследование и разработка оптимальных технологических режимов и схем фракционирования нефтегазоконденсатных смесей: дис. .канд. техн. наук/ С.Г.Пикапов. Ставрополь, 2006. - 150 е.;

43. Журбин, A.B. Разработка оптимальных технологических режимов и рациональных схем фракционирования газового конденсата на малогабаритных установках: дис. .канд. техн. наук/А.В. Журбин. Ставрополь, 2009. - 134 е.;

44. Горченков, H.A. Некоторые вопросы переработки и использования газового конденсата / H.A. Горченков, В.В. Федоров, П.И. Короткое // Нефтепереработка и нефтехимия. 1974. - № 6. - С. 20-22.

45. А.С. 1249060 СССР, МКИ C10G 7/00. Способ получения нефтяных фракций / Пикалов Г.П., Петлюк Ф.Б., Ямпольская М.Х. и др. (СССР). Опубл. 1986. Бюл. № 29.

46. А.С. 1253984 СССР, МКИ C10G 7/00. Способ получения нефтяных фракций /Пикалов Г.П., Петлюк Ф.Б., Ямпольская М.Х. и др. (СССР). Опубл. 1986. -Бюл. № 32.

47. Овчаров, С.Н. Оптимизация состава нефтегазоконденсатных смесей для первичной переработки/ С.Н.Овчаров, Г.П.Пикалов, С.Г.Пикалов // ХТТМ. 2005. — №1.-С. 37-39.

48. Пат. 2273656 РФ, МПК C10G 7/00. Способ получения топливных фракций / Овчаров С.Н., Пикалов Г.П., Пикалов С.Г., Пикалов И.С., Овчарова А.С. № 2004135661, приоритет изобр. 07.12.2004 г., зарегистр. 10.04.2006 г., опубл. 10.04.2006 г., бюл. № 10. — 7 с.

49. Басалов, С.Г. Перспективы создания крупных производств по переработке природного газа/ С.Г.Басалов // Нефтепереработка и нефтехимия. 2004. - № 6. - С. 11-14.

50. Riazi, M.-R. Characterization and Properties of Petroleum fraction/M.-R.Riazi 1 st ed p.cm. - (ASTM manual series: MNL50). - 2005.- p.421.

51. Уэйлес, С. Фазовые равновесия в химической технологии/ С. Уэйлес: В 2-х ч. 4.1.; пер. с англ. -М.: Мир, 1989. 304 е.; ил.

52. Иванова JI.B. Разработка термодинамически эффективных схем ректификации многокомпонентных промышленных смесей: дис.канд техн. наук/ JI.B. Иванова. М., 2005. - 153 с.

53. Нугаева, А.Н. Развитие методов прогнозирования свойств природных углеводородных смесей для проектирования разработки месторождений нефти и газа: автореф. дис.канд. техн. наук/ А.Н.Нугаева. Уфа, 2007. -25 е.;

54. Петлюк, Ф.Б.Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет/ Ф.Б. Петлюк, Л.А.Серафимов.- М.: Химии, 1983. 304 с.

55. Скобло, А.И.Процессы и аппараты нефтегазоперерработки и нефтехимии: Учебник для вузов/ А.И.Скобло и др.. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ООО «Не-дра-Бизнесцентр», 2000. - 677 е.: ил.

56. Мальковский, П. А. Совершенствование технологий и аппаратов переработки газовых конденсатов: автореф. дис. . д-ра техн. наук/ П. А. Мальковский . Казань, 2003.-34с.

57. Умергалин, Т.Г. Методы расчетов основного оборудования нефтепереработки нефтехимии: учеб. пособие/ Т.Г.Умергалин, Ф.М.Галиаскаров. Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2007. -236 с.

58. Будяков, Ю. В. Исследование составов и методов переработки газовых конденсатов и нефтяных оторочек заполярного месторождения: Автореф. . канд. хим. наук: Ю.В.Будяков. Самара, 2006. - 23 с.

59. Будяков, Ю. В. Исследование составов и методов переработки газовых конденсатов и нефтяных оторочек заполярного месторождения: Автореф. . канд. хим. наук: Ю.В. Будяков. Самара, 2006. - 23 с.

60. Ахметов, С.А. Моделирование и инженерные расчеты физико- химических свойств углеводородных систем/ С.А. Ахметов, В.А.Аль-Окла/ Учебное пособие. -Уфа: РИО РУНМЦ МО РБ, 2003. -160 е., табл., диагр., схем.

61. Кудрявцев, М. А. Разработка новых технологических решений по переработке высокопарафинистого газового конденсата: автореф. дис. . канд. техн. наук/ М. А.Кудрявцев. М., 2004. - 24 с.

62. ТУ 38.401-58-8-90. Керосин технический. Введ. 1991-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1991.-5с.

63. ГОСТ 305-82*. Топливо дизельное. Технические условия. Введ.1983-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 6с.

64. ГОСТ 10585-99*.Топливо нефтяное. Мазут. Технические условия. — Введ. 2001-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. - 6с.

65. СТП-2006. Фракция пропан-бутановая. Технические условия. Введ.2006-07-26.- Нижнекамск: 2006. - 7с.

66. ТУ 0251-009-05766801-93. Прямогонный бензин. Технические условия. -Введ. 1994-01-01. М.: Изд-во стандартов, 1994. - 6с.

67. Владимиров, А.И. Основные процессы и аппараты нефтегазопереработки/ А.И. Владимиров, В.А.Щелкунов, С.А.Круглов: Учеб. пособие для вузов. -М.:000 «Недра-Бизнесцентр», 2002.-227 е.: ил.

68. Основы интеграции тепловых процессов/ Р.Смит и др.. Харьков: НТУ "ХПИ", 2000.-458 с.

69. Тимофеев, B.C. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. Пособие для вузов/ В.С.Тимофеев, Л.А.Серафимов. — 2-е изд., перераб. М.: Высш. шк., 2003. — 536 с: ил.

70. Пат. 2273657 РФ, МПК C10G 7/00. Способ получения топливных фракций / Овчаров С.Н., Пикалов Г.П., Пикалов С.Г., Журбин A.B., Пикалов И.С., Овчарова A.C. № 2004135664; заявл. 07.12.2004; опубл. 10.04.2006; бюл. № 10.-6 с.

71. Пат. 2300551 РФ, МПК C10G 7/00. Способ получения топливных фракций / Овчаров С.Н., Пикалов Г.П., Пикалов С.Г., Пикалов И.С., Овчарова A.C. -№ 2006101112, приоритет изобр. 12.01.2006 г., зарегистр. 10.06.2007 г., опубл. 10.06.2007 г., бюл. № 16. 9 с.

72. Пат. 2307150 РФ, МПК C10G 7/00. Способ получения топливных фракций / Овчаров С.Н., Пикалов И.С., Пикалов С.Г., Пикалов Г.П., Овчарова A.C. -№ 2006115023, приоритет изобр. 02.05.2006 г., зарегистр. 27.09.2007 г., опубл. 27.09.2007 г., бюл. № 27. 8 с.