CC BY
16
УДК 658.28:665.63:338.44 Деребизова С.С.
СБОР ДАННЫХ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ РЕКТИФИКАЦИИ МАЗУТА ДЛЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ИНТЕГРАЦИИ
Деребизова Софья Сергеевна, студентка 3 курса бакалавриата факультета цифровых технологий и химического инжиниринга;
e-mail: sderebizova@gmail.com
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия.
В работе приведены результаты исследования системы теплообмена процесса вакуумной ректификации мазуту на установке первичной переработки нефти, мощностью переработки сырой нефти 6 млн тонн в год. Построена сеточная диаграмма и потоковая таблица для существующей системы теплообмена.
Ключевые слова: вакуумная дистилляция мазута, пинч анализ, сеточная диаграмма, составные кривые, рекуперация теплоты, утилиты.
FUEL OIL VACUUM DISTILLATION PROCESS DATA COLLECTION FOR HEAT ENERGY INTEGRATION
Derebizova Sofya Sergeevna
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.
In this work, we examined a heat exchange system for the fuel oil vacuum distillation at a crude distillation unit with a processing capacity of 6 million tons crude per year. A grid diagram and stream data table for the existing heat exchange system were built.
Keywords: fuel oil vacuum distillation, pinch analysis, grid diagram, composite curves, heat recuperation, utility.
Сокращение потребления топливно-
энергетических ресурсов в нефтеперерабатывающей промышленности сопряжено с широкомасштабной реализацией современных энергосберегающих технологий, созданием высокоэффективных энерготехнологических комплексов. Установки атмосферно-вакуумной трубчатки (АВТ) являются основой всех нефтеперерабатывающих заводов, т.к. вся сырая нефть проходит через эти установки [1]. Поэтому особое внимание следует уделить повышению эффективности работы существующих АВТ и уменьшению удельных затрат на переработку нефти.
В последнее десятилетие, в связи с увеличением стоимости энергоносителей, стали широко применяться при реконструкции систем теплообмена на нефтеперерабатывающих заводах методы интеграции процессов [2, 3].
Снижение удельного энергопотребления можно достигнуть благодаря модернизации установок, отдельных систем производства, завода в целом, а также совершенствованием производственных операций. Эффективный метод для повышения уровня энергоэффективности - пинч анализ [1-4].
Установки АВТ могут работать в различных режимах. Когда необходимо производить больше жидкого печного топлива - мазута, установка работает в режиме без вакуумного блока. При более глубокой переработке нефти, установка работает в режиме с вакуумным блоком. Поэтому важно провести энергоэффективную модернизацию вакуумного блока, чтобы быть уверенным, что при подключении вакуумного блока
энергоэффективность установки первичной переработки нефти не уменьшится.
Вакуумный блок установки ЭЛОУ-АВТ-6 предназначен для разделения мазута на фракции <350°С, 350-420°С, 420-500°С, гудрон. Ректификация мазута в вакуумной колонне К-10 осуществляется под глубоким вакуумом. В конденсаторах происходит частичная конденсация паров дизельной фракции и водяных паров, поступающих сверху колонны.
Парогазовая смесь из конденсаторов выводится через боковые штуцеры межтрубного пространства, объединяется и поступает на прием одной из систем, создает вакуум. Нагретый в печи П-3 мазут поступает в вакуумную колонну К-10 в парожидкостном состоянии. На распределительном узле ввода сырья происходит разделение паровой и жидкой фазы. Отвод тепла из колонны К-10 осуществляется промежуточным циркуляционным орошением. Выходящий гудрон с низа делится на 2 потока: первый поток прокачивается через теплообменники Т-7/3, Т-7/2, Т-7/1, где отдает часть тепла потока нефти после блока электродегидраторов; второй - через теплообменники Т-60 / 1,2 после чего смешивается с гудроном от Т-7/1 и поступает в Т-2/2. Затем от Т-7/2 выводится квенчинг гудрона колонны. После гудрон выводится в цех для приготовления битума и на секцию висбрекинга гудрона К-10. Балансовый избыток гудрона, от уровня куба колонны К-10 подается после Т-7/1 на теплообменник Т-2/2, где нагревает нефть второго сырьевого потока, воздушного холодильника Т-9/1,2, где дополнительно охлаждается и выводится с установки.
Рис. 1. Принципиальная схема вакуумной дистилляции мазута на АВТ- А 12/6. К - ректификационная колонна, П -печь, Е - емкость, Т - теплообменный аппарат, Ф -фильтр, Р - насос, 1-14 номера потоков в потоковой таблице.
Рис. 2. Сеточная диаграмма процесса. 1-6 - горячие потоки; 7-14 - холодные потоки; черная окружность -рекуперативные теплообменные аппараты, синяя -холодные утилиты, красная - горячие утилиты.
В результате исследования регламента установки, ее технологической схемы и проведенных экспериментальных измерений технологических параметров материальных потоков на вакуумном блоке, была синтезирована сеточная диаграмма системы теплообмена (СТО) вакуумного блока (рис. 2). На сеточной диаграмме отображаются только технологические потоки и операции теплообмена между ними, а также измеренные температуры. Используя сеточную диаграмму СТО, измеренные технологические данные, регламент установки и теплофизические свойства технологических потоков была построена потоковая таблица (Таблица 1) для существующей СТО вакуумного блока. В потоковой таблице отображаются все технологические потоки установки, которые могут быть включены в теплоэнергетическую интеграцию с целью снижения удельного энергопотребления.
В потоковой таблице также указывается тип потока - холодный или горячий, его начальная и конечная температуры, массовый расход потока, удельная теплоемкость или латентная теплота фазового перехода, потоковая теплоемкость и изменение потоковой энтальпии каждого технологического потока.
Таблица 1. Потоковые данные для анализа энергопотребления установки вакуумной дистилляции
№ Поток Тип Ts, °С Тт, °С CP, кВт/К С, кДж/(кг-К) ДЯ, кВт М, кг/с
1 Верх К-10 конденсация гор 90 89 1 733.4 1 733.4 8.27
Охлаждение конденсата гор 89 22 20.91 2.52 1 400.9 8.30
2 Фракция до 350 С гор 159 60 263.2 2.55 26 056.8 103.2
3 Фракция 350 - 420 °С гор 256 50 63.62 2.62 13 102 24.3
4 Фракция 420 - 500 °С гор 315 202 236.08 2.41 24 308 97.7
5 Избыток фракции 420 -500 С гор 202 88 116.3 2.29 13 258.2 50.7
6 Гудрон гор 390 110 282.9 2.55 64 241 110.9
7 Нефть до ЕД (1) хол 55 150 208.7 2.1 19 826.5 99.3
8 Нефть до ЕД (2) хол 95 114 208.7 2.1 3 965.3 99.3
9 Нефть до ЕД (3) хол 11 134 208.7 2.1 25 670.1 99.3
10 Нефть после ЕД (1) хол 164 249 247.9 2.5 21 071.5 99.1
11 Нефть после ЕД (2) хол 184 251 247.9 2.5 16 609.3 99.1
12 Нефть после ЕД (3) хол 139 290 247.9 2.5 37 432.9 99.1
13 Теплофикационная вода хол 150 160 103.2 4.1 1 030 24.6
14 Мазут хол 350 400 374 2.07 18 700 180.7
Построенная нами потоковая таблица является численным образом СТО вакуумного блока и основой для создания проекта его энергоэффективной реконструкции. Заметим, что от соответствия этой таблицы реальным данным зависит качество всей дальнейшей работы по энергосберегающей реконструкции СТО.
Список литературы
1. Смит Р. Основы интеграции тепловых процессов / Р. Смит, Й, Клемеш, Л.Л. Товажнянский, П.А. Капустенко, Л.М. Ульев - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2000. - 458 с.
2. Мешалкин В.П. Энергоэфективная реконструкция установки нефтепереработки на основе пинч-
анализа с учетом внешних потерь / В.П. Мешалкин, Л.Л. Товажнянский, Л.М. Ульев, Л.А. Мельниковская, С.М. Ходченко // Теоретические основы химической технологии. - 2012. -Т. 46, -№5. -С. 491-500.
3. Канищев М.В. Определение энергоэффективности установки первичной переработки нефти/ М.В. Канищев, В.П. Мешалкин, Л.М. Ульев // Территория «НЕФТЕГАЗ». - 2019. № 7, 8. - С. 80-92.
4. Савченков А.Л. Первичная переработка нефти и газа: учебное пособие / А.Л. Савченков - Тюмень: ТюмГНГУ, 2014. - 128 с.
