CC BY
682
УДК 665.6/.7
МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ ДЕАСФАЛЬТИЗАЦИИ ГУДРОНА ПРОПАНОМ 36/2М ЦЕХА 101 ЗАВОДА МАСЕЛ ОАО «АНХК»
П.А. Дегтярёв, Н.П. Замковой, Н.В. Шмаков
ОАО «Ангарская нефтехимическая компания»,завод масел, 665830, Иркутская область, г. Ангарск, pashkad@inbox.ru
Приведены основные актуальные проблемы установки 36/2М: энергоёмкая технология, неполная регенерация растворителя-пропана и неэффективное устаревшее оборудование. Предложен проект комплексной модернизации установки, позволяющий решить эти проблемы. Приведены экономические показатели проекта модернизации установки, капитальные затраты и ожидаемый экономический эффект, свидетельствующие об эффективности проекта. Ил. 5. Табл.1. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: проблемы установки; модернизация; сверхкритическая регенерация растворителя; ароматизированное масло-теплоноситель; технологические потоки; печь; теплообменники.
TECHNICAL UPGRADE OF TAR OIL SOLVENT DEASPHALTER WITH PROPANE AT 36/2M WORKSHOP 101 LUBE OIL FACTORY OF JSCo 'ANGARSK PETROCHEMICAL COMPANY'
Degtyarev P.A., Zamkovoy N.P., Shmakov N.V.
JSCo 'Angarsk petrochemical company', Lube oil factory, 665830, Angarsk, Irkutsk Region, Russia, pashkad@inbox.ru
The main problems of 36/2M solvent deasphalter are described: energy intensive technology, incomplete recovery of propane as a solvent and inefficient outdated machinery. The article offers a project of a comprehensive installation modernization solving these problems. The economic performances of modernization project, investment costs, and economic potential are highlighted. These economic indicators argue for its effectiveness.
5 figures. 1 table. 7 sources.
Key words: solvent deasphalter problems; supercritical solvent recovery; lube thermal oil; process streams; tube heater; heat exchangers.
ВВЕДЕНИЕ
В данной статье поднимаются основные проблемы установки 36/2М завода масел ОАО «АНХК» и предлагается комплексное их решение.
Основные проблемы установки 36/2М:
1. Большая энергоёмкость процесса. Технология деасфальтизации гудрона пропаном была разработана еще в середине прошлого века и до настоящего времени существенно не
изменилась. Ежегодно на установке потребляется около 300 000 тонн водяного пара на 154 млн руб. и электроэнергии на 17,6 млн руб. По энергозатратам установка значительно уступает зарубежным аналогам, на которых используется более современная и экономичная технология.
2. Неполная регенерация растворителя. В качестве растворителя в процессе деасфальти-
зации используется пропан, который в дальнейшем в несколько ступеней выделяется из жидкой фазы продукта. О недостаточно полной регенерации можно судить по выходу из строя секций воздушных холодильников пропана Т-3...Т-3г, в трубках которых откладывается продукт и постепенно их забивает. Эта проблема также является результатом недостатков существующей технологии и негативно влияет на процесс деасфальтизации и работу некоторых аппаратов.
3. Устаревшее, неэффективное и небезопасное оборудование. Сюда относятся физически и морально устаревшие аппараты воздушного охлаждения Т-3..Т-3г, о которых уже упоминалось выше. Эти аппараты имеют низкий КПД, потребляют значительное количество электроэнергии и при этом не обеспечивают оптимальных температур захолаживания пропана. Также к этой группе мы относим существующую печь П-2Р, которая уступает по эффективности современным промышленным печам. Кроме того, в 2006 г. печь подверглась значительной деформации каркаса, вследствие прогара змеевика печи. Локальный ремонт, выполненный в 2007 г., не обеспечивает длительной безопасной эксплуатации всей конструкции, так как прочностные свойства материала каркаса снизились. Таким образом, дальнейшая эксплуатация печи невыгодна и небезопасна.
Цели проекта:
1. Снижение себестоимости продукции.
2. Улучшение процесса регенерации растворителя.
3. Повышение надежности и безопасности производства.
Задача проекта - комплексная модернизация установки 36/2М.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Для снижения себестоимости продукции и улучшения процесса регенерации пропана предлагается:
1) внедрение энергосберегающей технологии регенерации пропана из раствора деас-фальтизата в сверхкритических условиях;
2) использование органического теплоносителя для нагрева раствора деасфальтизата в процессе регенерации вместо пара;
3) более эффективное использование тепловой энергии потоков (пропан высокого давления, асфальт с установки);
4) замена воздушных холодильников Т-3...Т-3г на современные теплообменники испарительного типа. Для повышения надежности и безопасности производства, данным проектом предлагается замена печи П-2Р на цилиндрическую печь с более высоким коэффициентом
полезного действия.
Регенерация растворителя в сверхкритических условиях
По существующей технологии раствор де-асфальтизата после экстракционных колонн разделяется на две фазы (деасфальтизат и пропан) при Т = 120 °С и Р = 28 кгс/см2 в испарителях, и далее с увеличением температуры и понижением давления в отстойных и отпарных колоннах.
Предлагаем внедрить на установке 36/2М более современную и экономичную технологию регенерации растворителя в сверхкритических условиях. Она еще нигде не применяется на предприятиях Роснефти, но уже давно успешно используется за рубежом и в России, например на «Ново-Уфимском НПЗ».
Суть технологии в следующем: разделение раствора производится в разделителях (рис. 1) при температуре 120 оС, такой же, как и в существующей технологии, но почти вдвое большем давлении 5МПа. В таких условиях пропан находится в сверхкритическом состоянии, т. е. при такой температуре и при таком давлении он является жидкостью и газом одновременно. Необходимое давление в 5 МПа создается бу-стерным насосом Н-21, температура 120 оС поддерживается клапаном на подаче теплоносителя в подогреватель Т-25. Из нижнего отверстия разделителя выходит деасфальтизат, из верхнего - пропан. Данные научных экспериментов, а также практика использования этой технологии показывают, что содержание деас-фальтизата в пропане на выходе разделителя не превышает 0,5%, что позволяет вернуть его в экстракционные колонны сразу же, без дополнительной очистки. Внедрение технологии сверхкритической регенерации на установке 36/2М позволит исключить из технологической схемы отбойники деасфальтизата колонны К-6, К-6АР, а также большую часть испарителей.
Использование органического теплоносителя вместо пара
Как уже говорилось выше, для того чтобы выделить пропан из раствора деасфальтизата необходимо нагреть его до 120 оС. Для этого в настоящее время используется водяной пар, который подается в испарители. Одновременно с внедрением сверхкритической регенерации мы предлагаем использовать для нагрева раствора деасфальтизата ароматизированное масло-теплоноситель АМТ-300 вместо пара. Это масло имеет высокую термическую стабильность и температуру самовоспламенения, что позволяет его использовать в наших целях. Для этого необходимо реализовать схему циркуляции теплоносителя (рис. 2).
Теплоноситель насосом Н-10/1,2 прокачи-
Рис. 1. Схема работы и устройство разделителя Р-1
вается через змеевики печи П-2р, где нагревается до температуры 270 °С и поступает в распределительный коллектор, а затем в подогреватели Т-25, Т-26 (где теплоноситель нагревает раствор деасфальтизата перед поступлением в разделители) и оставшиеся испарители Э-1, Э-2. Отдав тепло продукту, теплоноситель поступает в теплообменник Т-5, где нагревается потоком асфальта с установки, а затем поступает в буферную емкость Е-11. Для поддержания химического состава масла в схему периодиче-
ски подкачивается свежее масло из емкости Е-12. Для предотвращения закоксовывания необходимо обеспечить нагревание масла в печи не более рекомендуемой производителем температуры - 280 °С. Переход на органический теплоноситель позволит отказаться от дорогостоящего теплоносителя - водяного пара.
Эффективное использование тепловой энергии потоков
Разумно ли бросать деньги на ветер? Конечно, нет! Однако некоторые участки суще-
Н-10/1,2
Рис. 2. Схема циркуляции масла-теплоносителя
ствующей технологической схемы установки 36/2М отлично справляются с этой задачей. Мы имеем высокую температуру асфальта на выходе с установки - около 250 оС, но не используем ее в полной мере, кроме того тратим деньги в виде расходов на электроэнергию (около 1 млн руб. в год), чтобы сбивать температуру до требуемых норм воздушным холодильником Т-10.
Мы предлагаем:
1. Внедрение экономичной технологии сверхкритической регенерации пропана позволит освободить теплообменник Т-5 (рис. 3). Предлагаем использовать его для предварительного нагрева теплоносителя АМТ-300 перед его основным нагревом в печи.
2. Также убрать воздушный холодильник Т-10, и вместо нагревания воздуха будем нагревать гудрон перед его поступлением в экстракционные колонны, применяя винтовой теплообменник Т-10. Тем самым мы сможем исключить служивший для этой цели теплообменник Т-1 и дополнительно экономить пар на сумму 6,4 млн руб. в год.
Имеем еще один высокотемпературный поток - пропан на выходе с разделителей Р-1, Р-2 (его температура 120°С). В дальнейшем нам нужно его охлаждать и конденсировать, поэтому предлагаем использовать его температуру для предварительного нагревания потока
деасфальтизата перед разделителями в теплообменниках Т-21, 22 и нагревания раствора асфальта перед печью в теплообменниках Т-28, 29. Тем самым сэкономим топливо, сжигаемое в печи.
Замена воздушных холодильников типа АВЗ Т-3..Т-3Г
Также достаточно большая проблема установки - это воздушные холодильники Т-3...Т-3г (рис. 4). Они морально и физически устарели, имеют низкий КПД: при большом потреблении электроэнергии плохо захолаживают пропан. Коррозионный износ трубок и их разгерметизация приводит к ежегодному дорогостоящему ремонту - около 3,5 млн руб. в год. Мы предлагаем заменить их на современные теплообменники испарительного типа фирмы БаШтоге. Они совмещают в себе преимущества воздушных холодильников и закрытых градирен, обладают высокой эффективностью - два таких теплообменника заменят 5 старых, при этом потребляя меньше электроэнергии.
Замена печи П-2Р
Как уже говорилось выше при описании проблем, дальнейшая эксплуатация существующей печи (рис. 5) небезопасна по причине снижения прочности конструкции в результате пожара. Кроме того печь имеет низкий КПД -около 62%.
Данным проектом предлагается замена пе-
Рис. 3. Предлагаемая технологическая схема установки 36/2М
Рис. 4. Воздушные холодильники Т-3...Т-3г
чи на современную цилиндрическую печь с более высоким КПД (до 93%), что позволит сократить расход топлива. Кроме того цилиндрические печи более компактны.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Результаты от внедрения проекта:
1. Значительное сокращение потребления пара - на 50%;
2. Эффективная регенерация пропана из раствора деасфальтизата: содержание деас-фальтизата в пропане на выходе разделителей - менее 0,5%, что позволяет вернуть его в экстракционные колонны сразу же, без дополнительной очистки.
3. Повышение надежности и безопасности процесса производства, в результате замены
печи П-2Р.
Экономические показатели проекта
Основные экономические показатели проекта модернизации приведены в таблице. Как можно заметить у проекта большой срок окупаемости, и его реализация выглядит достаточно рискованным делом, с точки зрения возврата денежных средств. Однако здесь следует отметить, что снижение себестоимости продукции не было единственной целью проекта. Целями были также: улучшение процесса регенерации пропана и повышение безопасности производства, достижение которых не даст ощутимого экономического эффекта, но положительно скажется на качестве продукта и сделает работу персонала более безопасной.
а) б)
Рис. 5. Существующая Г-образная печь (а) и предлагаемая цилиндрическая (б)
Сводная таблица экономических показателей
Таблица 1
Экономические показатели Значение
Объем инвестиций на реализацию проекта Экономический эффект Коэффициент экономической эффективности Срок окупаемости Срок окупаемости с учетом дисконтирования 309,508 млн руб. 85,316 млн руб./год 0,276 3,63 года 9,6 года
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Внедрение проекта характеризуется технологической и экономической эффективностью. В результате его реализации произойдет: сни-
жение себестоимости продукции, улучшение процесса регенерации растворителя, повышение надежности и безопасности производства.
1. Бабицкий И.Ф., Вихман Г.Л., Вольфсон С.И. Расчёт и конструирование аппаратуры нефтеперерабатывающих заводов. М.: Недра, 1965. 904 с.
2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1991. 496 с.
3. Емельянов А.И., Капник О.В. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие по содержанию и оформлению проектов. М.: Энергоатомиздат, 1983. 400 с.
4. ОСТ 26-291-94. Сосуды и аппараты сварные
ЖИЙ СПИСОК
стальные. Общие технические условия. Введ. 01.01.96.
5. Скобло А.И., Трегубова И.А., Егоров Н.Н. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: Гостопте-хиздат, 1962. 652 с.
6. Султанов Ф.М. Энергосберегающая технология сольвентной деасфальтизации нефтяных остатков: автореф. дисс... д-ра техн. наук. Уфа, 2009.
7. Технологический регламент установки 36/2М, ТР-1.05.528.
Поступило в редакцию 17 декабря 2013 г.
