CC BY
69ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СНИЖЕНИЯ РАСХОДОВ И СЕБЕСТОИМОСТИ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ НПЗ Теплых А. А.
Теплых Алексей Александрович / Teplyh Aleksey Aleksandrovich - магистр, кафедра водоснабжения и водоотведения, Архитектурно-строительный институт Самарский государственный технический университет, г. Самара
Аннотация: в статье описаны основные направления снижения расходов и себестоимости оборотной воды НПЗ. Вода в технологическом процессе выступает в роли хладагента, поэтому существенное влияние на ее расход оказывает тип теплообменной аппаратуры. Отложения на ее стенках оказывают негативное влияние на эффективность теплообмена. Себестоимость оборотной воды включает в себя такие показатели как затраты на реагенты и электроэнергию. Снизить их позволяет применение теплообменной аппаратуры с большими скоростями потока, и внедрения ЧРП насосов и вентиляторов градирен, дающее возможность автоматизации процесса. Ключевые слова: оборотное водоснабжение, нефтепереработка, процент водооборота.
Вода - источник жизни на Земле. Одновременно с развитием градо-промышленных агломераций растет потребление водных ресурсов, поэтому рациональное их использование является главной задачей для современного общества. Наиболее крупными водопотребителями являются предприятия по добыче и переработке нефти. Расход свежей воды составляет 2.5 м3 и более на 1 т перерабатываемой нефти [5]. Процент водооборота находится в пределах 95-98%.
Самарская область является большим узлом по переработке сырья. В области осуществляют деятельность 3 крупных нефтеперерабатывающих завода: Сызранский НПЗ, Куйбышевский НПЗ и Новокуйбышевский НПЗ. Снижение расходов оборотной воды является актуальной проблемой, с одной стороны, из-за ужесточения экологических требований, с другой позволяет сократить эксплуатационные расходы на реагенты и снизить капитальные затраты на очистные сооружения.
Основой процесса переработки нефти является разделение ее на фракции в технологических колонах. Процесс требует нагрева нефти, который осуществляется в печах за счет сжигания ее части. Для процесса разделения нефти в колонну подается пар с различной температурой. Количество тепла вводимого от печи и от пара определяется технологическим режимом. Продукты после разделения выходят из колонны с избыточной температурой и подвергаются охлаждению. Часть тепла снимается приходящим на переработку сырьем. Полная рекуперация тепла за счет перерабатываемого сырья невозможна. Окончательное охлаждение осуществляется в водяных холодильниках с использованием оборотной воды [2-4, 7]. Таким образом, оборотная вода используется в качестве хладоагента и в процессе производства теряется на испарение и капельный унос (в среднем 1,6% и 0,15% соответственно). Следовательно, потери воды можно снизить, проводя модернизацию градирен, заменяя кожухотрубчатые теплообменники пластинчатыми.
В настоящее время на рынке представлено большое количество пластинчатых теплообменников таких производителей как «GEA Heat Exchangers» и Alfa Laval. Преимущества их заключаются в том, что высокая турбулентность потока обеспечивает самоочистку от накипи, большая поверхность теплообмена при малых габаритах.
Расчет эффективности пластинчатых теплообменников описан в трудах [1].
Для защиты теплообменников от загрязняющих частиц необходимо предусматривать самоочищающие фильтры. При их использовании, в трубопроводе системы ниже по течению прекращается рост личинок мидий, что объясняется уровнем турбулентности и касательными напряжениями в потоке. Производительность находится в пределах 5-7000 м3/ч, диаметр
отфильтрованных частиц 150-2000 мкм. Отличительной особенностью является то, что фильтрация не прекращается даже во время самоочистки фильтра [8].
Радикальным решением задачи повышения эффективности использования воды на НПП является создание на предприятиях замкнутых оборотных водных систем без сброса сточных вод и с забором минимального количества свежей воды из водных объектов [6].
Наиболее энергоемкими объектами НПЗ являются технологические установки. Необходимо отметить, что в себестоимость оборотной воды включены расходы на электроэнергию, поэтому рациональное ее использование является важной задачей. На существующих НПП снизить расходы электричества можно за счет применения ЧРП насосов, вентиляторов АВО и градирен.
Режим работы вентиляторов АВО характеризуется агрегатным состоянием охлаждаемого вещества. Если внутри аппарата происходит конденсация продукта, регулирование частоты вращения целесообразнее проводить в зависимости от температуры окружающей среды, что позволяет повысить эффективность холодильной системы в целом. Преобразователь частоты регулирует скорость вращения электродвигателя вентилятора согласно давлению конденсации, которая зависит от температуры наружного воздуха. При этом снижение температуры конденсации на 1°C, позволяет снизить энергопотребление компрессоров на 2-3%. Например, для средней полосы, экономия может достигнуть 15-20% от энергопотребления всей холодильной системы.
Если охлаждается жидкий продукт, например дизтопливо, то управление должно осуществляться ПИД-регулятором преобразователя частоты по сигналу с датчика в зависимости от температуры продукта на выходе из аппарата.
Также существует несколько способов оптимального, с точки зрения энергопотребления, управления градирнями: управление вентиляторами градирни по температуре теплоносителя на выходе из теплообменника. Преобразователь частоты поддерживает точную скорость вращения вентилятора, необходимую для охлаждения воды.
Управление скоростью вращения вентилятора осуществляется при помощи датчика температуры, расположенного в нижней части градирни.
Таким образом, можно сделать вывод, что снизить расход и себестоимость оборотной воды НПЗ можно за счет технического перевооружения современной теплообменной аппаратурой, с использованием автоматизированной системы управления.
Литература
1. Белоногов Н. В., Пронин В. А. Расчет эффективности перекрестно-точных пластинчатых теплообменников // Вестник международной академии холода, 2004. № 4. С. 12-15.
2. Галустов В. С. Оптимизация систем охлаждения оборотной воды / В. С. Галустов // Журнал «Аква-Терм». № 1, 2004.
3. Галустов В. С. Рациональное использование и очистка воды на машиностроительных предприятиях / В. С. Галустов [и др.]. М., «Машиностроение», 1988.
4. Галустов В. С. Энергетическая эффективность водооборотных систем и градирен / В. С. Галустов // Академэнерго, 2009. № 2.
5. Карелин Я. А., Попова И. А., Евсеева Л. А., Евсеева О. Я. Очистка сточных вод нефтеперерабатывающих заводов. М.: Стройиздат, 1982. 184 с.
6. Костюк В. И. Бессточное нефтеперерабатывающее производство. Киев.: Техника, 1979. 122 с.
7. Меренцов Н. А. Автономные системы оборотного водоснабжения для малотоннажных химических производств / Н. А. Меренцов, А. Б. Голованчиков, В. А. Балашов // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. Волгоград, 2011. № 1. С. 102-104.
8. Каталог «Нефтехимическая промышленность» [Электронный ресурс]: Mash Group, 2013. Режим доступа: http://mash-group.ru/uploads/media/4-2.pdf/ (дата обращения: 28.08.2016).
