CC BY
0
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЛОКА ОЧИСТКИ ГАЗОВ УСТАНОВКИ ГИДРООЧИСТКИ ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
В.А. Виноградов1, ведущий специалист А.Р. Гайсина2, инженер III категории О.А. Медведева1, ведущий специалист 1ООО «Газпром нефтехим Салават»
2ООО «ГЛ Инжиниринг» - Проектный институт СГНХП (Россия, г. Салават)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-5-1-206-211
Аннотация. В данной статье рассматривается возможность повышения эффективности блока очистки газов установки гидроочистки бензинов и дизельного топлива.
Согласно статистическим данным, с начала 2022 года содержание сероводорода в газах с установки гидроочистки дизельных топлив составляет 1,46...3,28% об., что говорит о неэффективной работе винтового смесителя ВС-101. Поэтому с целью увеличения степени очистки газов рассматривается установка нового абсорбера.
Для оценки реализации данного мероприятия проведены технологические расчеты в программном обеспечении Petro-SIM. Произведена инвестиционная оценка с определением основных экономических показателей.
Ключевые слова: блок очистки газов, винтовой смеситель, абсорбер, МДЭА, степень очистки, моделирование, инвестиционная оценка.
В настоящее время наблюдается рост потребления товарных моторных топлив, это напрямую связано с интенсивным увеличением автомобильного парка, как в России, так и за рубежом [1].
Данная тенденция дала толчок развитию гидрооблагораживающих процессов, на сегодняшний день невозможно представить работу НПЗ без участия установок гидроочистки [2].
Процесс гидроочистки основан на реакциях гидрогенолиза и частичной деструкции молекул в среде водородсодержащего газа, в результате чего органические соединения серы, азота, кислорода, хлора,
металлов, содержащиеся в сырье, превращаются в сероводород, аммиак, воду, хло-роводород и соответствующие углеводороды [3].
Поэтому, как правило, установки гидроочистки идут в комплексе с блоком очистки газов, ввиду высокого содержания сероводорода в них.
На установке гидроочистки дизельных топлив в газах после блока очистки наблюдается содержание ШБ порядка 2% об, что свидетельствует о неэффективной работе винтового смесителя ВС-101 (рис. 1).
Рис. 1. Текущая схема очистки газов стабилизации
Проблемы текущей схемы следующие:
- малая степень абсорбции H2S в ВС-101;
- невозможность использования газа в качестве топлива печей;
- как следствие, сброс газа на факел.
Для решения данных проблем, в частности для увеличения степени очистки газов стабилизации, предлагается замена винтового смесителя на новый абсорбер. Предлагаемое решение представлено на рисунке 2.
Рис. 2. Предлагаемое решение по замене винтового смесителя
Данное решение позволит снизить технологические потери и потребление природного газа, сократится сброс факельных газов, снизятся вредные выбросы в атмосферу, увеличится степень очистки газов стабилизации.
Для сравнения смоделируем текущую и предлагаемую схемы в ПО Petro-SIM. Результаты расчетов существующего блока очистки газов. Показатели режима представлены в таблице 1. Среда моделирования представлена на рисунке 3.
Таблица 1. Технологический режим
Параметр Значение Ед. Изм.
Вихревой смеситель ВС-101
Расход газов в ВС-101 0,90 тонн / час
1536,84 нм3/ час
858,85 м3/ час
Расход МДЭА (29% р-р) в ВС-101 5,00 тонн / час
Сепаратор С-103
Давление в С-103 0,10 МПа (изб.)
Температура в С-103 36,98 ◦С
Расход газов с С-103 0,81 тонн / час
1497,29 нм3/ час
855,60 м3/ час
Расход жидкости с С-103 5,09 тонн / час
Рис. 3. Фактическая схема блока ВС-101 и С-103
В существующем варианте наблюдется очистка газов лишь до 2,4% объемных (24821 ррт). Степень очистки составляет 69,2%.
При моделировании предлагаемой схемы блока нами были рассмотрены два варианта концентрации МДЭА - 29% (вариант 1) и 35% (вариант 2) [4].
Поскольку коррозионная активность МДЭА ниже по сравнению с МЭА, можно рассмотреть увеличение концентрации до 35%. В промышленности встречаются варианты использования раствора МДЭА с концентрацией до 50%. При этом наблюдается ряд преимуществ:
- снижение циркуляции раствора, что ведет к уменьшению использования электроэнергии на его перекачку;
- уменьшение потребления тепла, что приведет к экономии расхода энергоресурсов;
- снижение коррозии оборудования и трубопроводов уменьшит затраты на текущий ремонт [5, 6].
Вариант 1. Смоделируем узел с учетом нового абсорбера с использованием 29% раствора МДЭА при достижении очистки в 400 ррт.
Показатели режима представлены в таблице 2. Среда моделирования представлена на рисунке 4.
Таблица 2. Технологический режим (вариант 1)
Параметр Значение Ед. Изм.
Новый абсорбер
Расход газов в ВС-101 0,90 тонн / час
1536,84 нм3/ час
858,85 м3/ час
Расход МДЭА в новый абсорбер 11,00 тонн / час
Температура МДЭА на входе 34,36 ◦С
Температура верха абсорбера 34,40 ◦С
Температура низа абсорбера 37,64 ◦С
Давление в асборбере 0,1 МПа (изб.)
Расход очищенных газов с верха абсорбера 0,8031 кг/ час
Количество тарелок 12 шт.
Сепаратор С-103
Давление в С-103 0,10 МПа (изб.)
Температура в С-103 34,37 ◦С
Расход газов с С-103 0,8031 кг/ час
1453 нм3/ час
823,2 м3/ час
Рис. 4. Среда моделирования блока нового абсорбера и С-103 с использованием 29% раствора МДЭА при достижении очистки в 400 ррт.
В данном варианте наблюдется очистка газов до 0,03% объемных (378 ррт). Степень очистки составляет 99,544%
Вариант 2. Увеличение степени очистки с использованием раствора МДЭА повы-
шенной концентрации (35%). Показатели режима представлены в таблице 3. Среда моделирования представлена на рисунке 5.
Таблица 3. Технологический режим (вариант 2)
Параметр Значение Ед. Изм.
Новый абсорбер
Расход газов в ВС-101 0,90 тонн / час
858,85 м3/ час
Расход МДЭА в новый абсорбер 10,00 тонн / час
Температура верха абсорбера 34,36 ◦С
Температура низа абсорбера 38,13 ◦С
Давление в асборбере 0,1 МПа (изб.)
Расход очищенных газов с верха абсорбера 0,1937 кг / час
Количество тарелок 20 шт.
Сепаратор С-103
Давление в С-103 0,10 МПа (изб.)
Температура в С-103 34,36 ◦С
Расход газов с С-103 0,1937 кг / час
822,8 м3/ час
Рис. 5. Среда моделирования блока нового абсорбера и С-103 с использованием 35% раствора МДЭА при достижении очистки в 100 ррт
В данном варианте наблюдется очистка газов до 0,01% объемных (91,28 ррт). Степень очистки составляет 99,89%.
Как видно по результатам расчета использование 35% раствора МДЭА более эффективно и позволяет достичь концентрацию сероводорода в газе 91,28 ррт, однако при этом необходимо увеличить количество тарелок. Произведем оценку капитальных затрат по двум рассчитанным вариантам. Результаты представлены в таблице 6.
Для замены ВС-101 на новый абсорбер необходимо реализовать следующие мероприятия:
- Демонтаж винтового смесителя ВС-101 и монтаж вместо него участка трубопровода;
- Монтаж нового абсорбера:
1. вариант D = 1,4 м, Н = 8,85 м с внутренними контактными устройствами (клапанные тарелки, 12 шт.);
2. вариант D = 1,4 м, Н =12,45 м с внутренними контактными устройствами (клапанные тарелки, 20 шт.);
- Монтаж трубопровода газов стабилизации (от С-9,10) до нового абсорбера (от сущ. трубопровода газов к ВС-101);
-Монтаж трубопровода регенерированного раствора МДЭА до нового абсорбера (от сущ. трубопровода МДЭА к ВС-101);
- Монтаж трубопровода очищенных газов стабилизации от нового абсорбера до сепаратора С-6 (в линию с С-103);
- Монтаж трубопровода насыщенного раствора МДЭА от нового абсорбера (в линию с С-103 до ЦН-104, 105);
- Переобвязка насосов ЦН-104, 105 для откачки насыщенного раствора МДЭА с нового абсорбера.
Таблица 6. Оценка капитальных затрат по двум ва жантам очистки
Наименование мероприятия Вариант 1. Очистка до 400 ppmv H2S Вариант 2. Очистка до 100 ppmv H2S
тыс. руб.
Демонтаж винтового смесителя ВС-101 565 565
Монтаж нового абсорбера 9 355 14 231
Монтаж трубопровода газов С-9,10 до нового абсорбера 613 613
Монтаж трубопровода МДЭА до нового абсорбера 221 221
Монтаж трубопровода газов от нового абсорбера до С-103 942 942
Монтаж трубопровода от нового абсорбера до ЦН-104, 105 6 248 6 248
Итого: 17 944 22 820
Таким образом для увеличения эффек- новлено, что раствор МДЭА 35% обладает тивности работы блока очистки газов было большей эффективностью и обеспечивает рассмотрено два варианта модернизации - степень очистки газов до 99,89%, при этом установка нового абсорбера с использова- капитальные затраты составят 22 820 тыс. нием раствора МДЭА различной концен- руб. трации. С помощью моделирования уста-
Библиографический список
1. Кондрашева Н.К., Кондрашев Д.О. Технологические расчеты и теория процесса гидроочистки // Учебное пособие УГНТУ. - 2008. - С. 5.
2. Хавкин В.А., Чернышева Е.А., Гуляева Л.А. Гидрогенизационные процессы получения моторных топлив // ГУП ИНХП РБ. - 2013. - С. 51.
3. Солодова Н.Л., Терентьева Н.А. Гидроочистка топлив // Учебно-методическое пособие. КГТУ. - 2008. - С. 37.
4. Чурикова Л.А., Уарисов Д.Д. Методы и перспективы борьбы с сероводородом на нефтяных месторождениях // Молодой ученый. - 2016. - № 21 (125). - С. 232-236.
5. Григоров А.Б. Адсорбционная очистка дизельных топлив от серосодержащих соединений // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2008. - № 1 (119). - С. 47.
6. Халикова Д.А. Сравнение ключевых показателей дизельных топлив зарубежного и отечественного производств // Вестник Казанского технологического университета. -2010. - №9. - С. 226.
IMPROVING THE EFFICIENCY OF THE GAS PURIFICATION UNIT OF THE DIESEL FUEL HYDROTREATING UNIT
V.A. Vinogradov1, leading specialist A.R. Gaisina2, engineer of the III category O.A. Medvedeva1, leading specialist 1Gazprom Neftekhim Salavat LLC 2GL Engineering LLC - SGNHP Design Institute (Russia, Salavat)
Abstract. This article discusses the possibility of increasing the efficiency of the gas purification unit of a gasoline and diesel fuel hydrotreating unit.
According to statistics, since the beginning of 2022, the hydrogen sulfide content in gases from the diesel hydrotreating plant is 1.46...3.28% vol., which indicates the inefficient operation of the VS-101 screw mixer. Therefore, in order to increase the degree of gas purification, the installation of a new absorber is being considered.
To assess the implementation of this activity, technological calculations were carried out in the Petro-SIM software. An investment assessment was carried out with the determination of the main economic indicators.
Keywords: gas purification unit, screw mixer, absorber, MDEA, degree of purification, modeling, investment assessment.
