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.