Повышение эффективности блока очистки газов установки гидроочистки дизельного топлива

Автор: Виноградов В.А., Гайсина А.Р., Медведева О.А.

Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal

Рубрика: Технические науки

Статья в выпуске: 5-1 (92), 2024 года.

Бесплатный доступ

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.

Еще

Блок очистки газов, винтовой смеситель, абсорбер, мдэа, степень очистки, моделирование, инвестиционная оценка

Короткий адрес: https://sciup.org/170205076

IDR: 170205076   |   DOI: 10.24412/2500-1000-2024-5-1-206-211

Текст научной статьи Повышение эффективности блока очистки газов установки гидроочистки дизельного топлива

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, хлороводород 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 H 2 S 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:       Для решения данных проблем, в част-

– малая степень абсорбции H 2 S в ВС- ности для увеличения степени очистки га

101;                                        зов стабилизации, предлагается замена

– невозможность использования газа в винтового смесителя на новый абсорбер. качестве топлива печей;                     Предлагаемое решение представлено на

– как следствие, сброс газа на факел.        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

Temperature Pressure

iwpefMure

Рис. 3. Фактическая схема блока ВС-101 и С-103

JjjmpJ^jr^PtnentjMp^

Comp Mass Percent |H2O|

Comp Mast Percent pgSj

Comp Mass Percent iH2S]

Comp Man now 1ИЛ»

сайр ши now 1М25

Со«р Мэи Percent М2Я

temperature Pressure

Comp Mass Flow IHZSJ

Comp УоЮм Percent |Н?Я

гипыщемный M^mCIOJ

В существующем варианте наблюдется очистка газов лишь до 2,4% объемных (24821 ppm). 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 ppm.

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 ppm.

В данном варианте наблюдется очистка газов до 0,03% объемных (378 ppm). 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 ppm

В данном варианте наблюдется очистка газов до 0,01% объемных (91,28 ppm). 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 ppm, 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, H = 8,85 м с внутренними контактными устройствами (клапанные тарелки, 12 шт.);

  • 2.    вариант D = 1,4 м, H =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 вариантам 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 эффективности работы блока очистки газов было рассмотрено два варианта модернизации – установка нового абсорбера с использованием раствора МДЭА различной концентрации. С помощью моделирования уста- новлено, что раствор МДЭА 35% обладает большей эффективностью и обеспечивает степень очистки газов до 99,89%, при этом капитальные затраты составят 22 820 тыс. руб.

Список литературы Повышение эффективности блока очистки газов установки гидроочистки дизельного топлива

  • Кондрашева Н.К., Кондрашев Д.О. Технологические расчеты и теория процесса гидроочистки // Учебное пособие УГНТУ. - 2008. - С. 5.
  • Хавкин В.А., Чернышева Е.А., Гуляева Л.А. Гидрогенизационные процессы получения моторных топлив // ГУП ИНХП РБ. - 2013. - С. 51.
  • Солодова Н.Л., Терентьева Н.А. Гидроочистка топлив // Учебно-методическое пособие. КГТУ. - 2008. - С. 37. EDN: ZFZIIN
  • Чурикова Л.А., Уарисов Д.Д. Методы и перспективы борьбы с сероводородом на нефтяных месторождениях // Молодой ученый. - 2016. - № 21 (125). - С. 232-236. EDN: WYDQXV
  • Григоров А.Б. Адсорбционная очистка дизельных топлив от серосодержащих соединений // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2008. - № 1 (119). - С. 47.
  • Халикова Д.А. Сравнение ключевых показателей дизельных топлив зарубежного и отечественного производств // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №9. - С. 226.
Статья научная