Использование вторичных энергетических ресурсов в процессе гидроочистки

В статье автор исследует способы использования вторичных энергетических ресурсов установки гидроочистки дизельного топлива с целью повышения эффективности и экологичности производства.

Ключевые слова: энергопотребление, ресурсы, оптимизация, энергоэффективность, гидроочистка, дизельное топливо, экономия.

Использование вторичных энергоресурсов между аппаратами установки гидроочистки дизельного топлива может быть реализовано с целью оптимизации процесса и повышения эффективности энергопотребления.

В последнее время в нефтеперерабатывающей отрасли активно внедряются энерго- и ресурсосберегающие мероприятия для повышения эффективности объектов в целом. Оценка уровня энергоэффективности, рекуперации тепла и его потерь на таких предприятиях осуществляется с помощью разнообразных методов: энтальпийного анализа, пинч-анализа, эксергетического анализа, а также бенчмаркинговых исследований. Применяя эти методики, можно оценивать и сравнивать эффективность использования энергоресурсов в рамках одного объекта или между аналогичными предприятиями, используя различные показатели и индексы, такие как индекс энергоемкости системы Solomon, индексы Ансельма, Нельсона и другие. Особенно важно это для установок гидроочистки дизельного топлива, где энергоэффективность играет ключевую роль. Пинч-анализ, например, позволяет оптимизировать процесс теплопередачи, минимизируя энергопотребление. Такой подход, основанный на термодинамическом анализе теплотехнологических систем, успешно применяется для выработки стратегий повышения энергоэффективности в отрасли. По данным исследований, использование пинч-технологий может обеспечить снижение потребления энергоресурсов на 30–50 %, что особенно актуально для нефтехимии, где экономия может достигать до 40 % от потребляемого количества топлива. Эти меры позволяют не только снизить удельное энергопотребление на установке гидроочистки дизельного топлива, но и способствуют повышению общей экономической и экологической устойчивости предприятия. Применение пинч-технологий для анализа и оптимизации систем теплообмена установки гидроочистки дизельного топлива помогает обосновать необходимость модернизационных мероприятий в контексте энерго- и ресурсосбережения. Этот метод является одним из лучших для анализа теплообменных систем в химической и нефтехимической отраслях.

Реактор гидроочистки работает при повышенных температурах и давлениях, и в процессе реакции выделяется большое количество тепла. Это тепло обычно просто расходуется, но его можно использовать более эффективно. Например, для подогрева сырья установки. Принципиальная технологическая схема процесса представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная технологическая схема подогрева сырья [3, c.125]

Предварительный обогреватель сырья, как правило, также требует поддержания определенной температуры для обеспечения эффективной работы процесса гидроочистки.

Установка теплообменного аппарата (ТОА) между этими аппаратами позволяет передавать избыточное тепло, выделяемое в реакторе гидроочистки, для нагрева сырья в предварительном обогревателе. Это позволяет сэкономить значительное количество тепловой энергии и повысить эффективность процесса в целом.

Для этого устанавливаются печи технологические печи коробчатого типа (риc. 2). Данная печь оборудуется комбинированными горелками (рис. 3), в которых одновременно производится сжигание двух видов газов (топливный газ из газовой сети НПЗ и газ PSA от установки производства водорода).

Рис. 2. Технологическая печь коробчатого типа [3, c. 236]

Рис. 3. Комбинированная горелка печи [3, c. 237]

Традиционная принципиальная схема гидроочистки дизельного топлива предполагает наличие 2х технологических печей. Печь П-1 обеспечивает, подогрев сырья перед реактором. Печь П-2 обеспечивает поддержание температуры в блоке стабилизации. Количество печей зависит от количества блоков гидроочистки на установке. Вариант установки без печи, обеспечивающей подогрев блока стабилизации, положительно скажется на рентабельности производства. Роль печи будет выполнять ТОА ребойлер колонны стабилизации К-3, теплоносителем в котором будет сырье установки, разогретое в печи до температуры 420 градусов. Подогрев сырья колонны стабилизации возможно осуществлять не только за счет тепла кубовой части через ТОА, но и дополнительно за счет использования тепла парогазовой смеси с верха колонны.

Использование потенциала дымовых газов технологической печи.

Утилизация теплоты уходящих газов на технологических печах нефтеперерабатывающих заводов играет значительную роль в повышении энергоэффективности и снижении экологического воздействия. В России и мире активно ведутся исследования по разработке инновационных технологий и методов утилизации этих газов.

— применение теплообменников для передачи тепла от уходящих газов к другим средам, улучшая тем самым эффективность технологических процессов.

— использование систем когенерации для одновременного производства электричества и тепла, увеличивая общую эффективность использования энергии.

В России особое внимание уделяется разработкам в области утилизации теплоты уходящих газов на нефтеперерабатывающих заводах. Примером являются проекты Газпрома, где внедряются передовые технологии утилизации тепла уходящих газов, а также научные исследования, направленные на повышение эффективности этих процессов.

Международный опыт также подчеркивает важность интегрированных и инновационных подходов. В Европе и Северной Америке активно применяются высокоэффективные теплообменники, системы когенерации, а также разработки в области органических ранкин-циклов (ORC) и усовершенствованных технологий когенерации.

В будущем ожидается, что утилизация теплоты уходящих газов будет интегрироваться с возобновляемыми источниками энергии, что еще больше повысит эффективность и экологичность энергетических систем на нефтеперерабатывающих заводах.

Утилизация теплоты уходящих газов на технологических печах нефтеперерабатывающих заводов — это важный аспект повышения их энергоэффективности и экономичности. Основным методом является установка пластинчатых или кожухо-трубчатых регенераторов для подогрева воздуха. Пластинчатые регенераторы предпочтительнее из-за меньших размеров и массы. Повышение степени регенерации требует увеличения площади поверхности теплообмена, что влияет на размер оборудования и стоимость проекта. Проблемы с коррозией и потерями эффективности также являются значимыми аспектами.

Эффективное использование утилизированного тепла может включать, обогрев компрессорных станций и местного населения, особенно в северных регионах. Проблемы с расстоянием от потребителей тепла, стоимостью специализированного оборудования и несовершенством теплоиспользующего оборудования ограничивают широкое применение этих технологий. В некоторых случаях целесообразно использовать байпасные линии с вытяжными дымососами для минимизации потерь мощности и повышения коррозионной стойкости оборудования.

Литература:

1. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти / С. А. Ахметов. — Уфа: Гилем, 2002.
2. Капустин В. М. Химия и технология переработки нефти / В. М. Капустин, М. Г. Рудин. — М.: Химия, 2013.
3. Каминский Э. Ф. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты / Э. Ф. Каминский, В. А. Хавкин.– М.: Техника, 2001.