Определение оптимального режима работы блока депропанизации с точки зрения снижения энергозатрат Минныразиев Р.И. – магистрант каф. «Машины и аппараты химических производств» ФГБОУ ВПО Казанский национальный исследовательский технологический университет Ключевые слова: газофракционирующая установка, моделирование пропановой колонны. В статье описывается эксперимент по определению оптимального режима работы блока депропанизации с точки зрения снижения энергозатрат газофракционирующий установки ГФУ-300. По итогам опыта был определен режим работы, при которой наблюдался минимальное потребление энергии в колонне и испарителе. По литературным сведениям все способы сбережения энергии возможно поделить на 2 на подобии. 1-ый вид экономии тепла связан с изменением режима работы и управления аппаратами, а еще с увеличением производительности работы отдельных колонн. 2 метод связан с изменением схемы установок ректификации и настятельно просит конкретных капиталовложений. Впрочем как правило, эффект от реализации как оказалось позитивным. В работе представлена постановка задачи оптимального проектирования газофракционной установки. Обсуждаются способы снижения общих сокращенных капитальных и эксплуатационных затрат. В работе исследован второй способ снижения энергозатрат, изменение количества тарелок и флегмового числа позволило добиться снижения цен на энергоносители и металлоконструкции. Объектом изучения считается блок депропанизации который заходит в состав установки ГФУ-300, оказавшийся в г. Альметьевске Управления «Татнефтегазопереработка». Данный блок специализирован для извлечение пропановой фракции из суммарного струи ШФЛУ и углеводородов водянистых НТКР. В предоставленной работе мы разглядим 1-ый метод уменьшения энергозатрат на ректификацию, это определение подходящих характеристик процесса, не изменяя систему блока. Для заключения вопроса надо выбрать аспект оптимальности, который воспринимает экспериментальные смысла. 1 взаимодействия Описание расчетной схемы пар обогащается легколетучим компонентом, а стекающая вниз Главными веществами блока, жидкость, обогащается труднолетучим. работающей под давлением (рис. 1), считается Режим работы депропанизатора К-602: именно ректификационная колонна, - давление верха 1,5 - 1,8 МПа (15-18 кгс/см2); конденсационный блок и испаритель с - температура верха 47 - 54 оС; паровым пространством. - температура куба 108 - 135 оС; - температура"контрольной"тарелки №48 95116 оС - расход орошения до 48000 кг/ч; - расход питания из К-601 40000 - 48000 кг/ч. - расход питания УЖ с НТКР 0 - 32000 кг/ч Подвод тепла в куб депропанизатора К602 осуществляется теплоносителем (керосином) с температурой 275 оС из печи П601 через испаритель Т-605. Пары углеводородов из К-602 с Рис. 1 - Принципиальная технологическая температурой 48 оС поступают в аппараты схема блока депронизации: воздушного охлаждения Т-606, затем в К-602 – ректификационная колонна (депронизатор); Е602 – рефлюксная емкость; концевой холодильник Т-607, частично НЦ-603 – насос орошения; конденсируются и охлаждаются. Далее смесь Т-605 – испаритель; с температурой 3545 оС поступает в Т-606 – аппарат воздушного охлаждения); рефлюксную емкость Е-602 где разделяется конденсационный блок (Т-607 – теплообменник); на газовую и жидкую фазы. Газ из емкости Е- Сырье - смесь широкой фракции легких 602 сбрасывается на склад пропановой углеводородов (ШФЛУ) с установок К-601 и фракции, а жидкость насосом НЦ-603 с компрессионного бензина (КБ) из сырьевого температурой 3545 оС подается на орошение парка поступает на установку. в колонну К-602. Далее исходная смесь с питательной тарелки стекает на нижележащие Жидкость тарелки, из колонны К-602 с температурой 130 0С и давлением 1,80 МПа взаимодействуя на своем пути с, движущимся поступает в испаритель Т-605, подогревается снизу вверх паром. В результате этого до 2 температуры 130 о С, где из нее отпариваются легкие углеводородов с компоненты. температурой Пары 130 В качестве целевой функции будет о С принята тепловая нагрузка на испаритель QИСП, возвращаются в куб колонны под нижнюю при этом тарелку, а депропанизированная жидкость из выступали: флегмовое число R, давление верха испарителя Т-605 самотеком поступает в PВ, температура куба ТКУБ, давление питания колонну К-603. PПИТ, температура питания ТПИТ. При независимыми расчете следующие Блок депропанизации рассматривать как технологическую моделирования трудную систему и можно (СХТС) оптимизации наложены взятые регламента содержание пропана химико- были ограничения, технологического Постановка и решение задачи параметрами из процесса верхнем продукте не менее 0,35% масс., содержание бутана в для нижнем продукте не менее 0,18 % масс. которой применялся программный комплекс UniSim Выполнив где оптимизацию представлены получаем Design R451. Расчетная схема представлена отчет, оптимальные на (рис. 2). значения параметров. Отметим, что найденный оптимальный режим был получен за 23 итераций, при сходимость решений 10-8. Результаты расчета представлены в таблице 1 и 2. Таблица 1 – Технологические параметры Независимые параметры Рис. 2 - Расчетная схема блока депропанизации Целью данной определение работы оптимальных технологических функционирования достигались расчета рабочих блока, при которых затраты оборудования R 0,761 0,689 PВ, МПа 2,03 2,126 ТКУБ, оС 110 104 РПИТ, МПа 2,85 2,568 66 76 ТПИТ, оС энергоресурсов. При этом конструкционные параметры По регламенту результатам являлось параметров наименьшие По оставались Найденный постоянными. оптимальный режим работы блока позволяет сэкономить подвод 3 тепла с питанием на 1,4 %, в испаритель на 18%. Энергозатраты изменилось в конденсаторе незначительно. обеспечивается выполнение При По итогам работы можно предложить этом внести регламентных регламент изменения процесса: в технологический уменьшить расход ограничений и имеется некоторый запас по флегмы подаваемое на орошение колонны на качеству пропановой фракции, отбираемой с 8%, увеличить температуру питания с 48 оС до дистиллята. 58 о С, поддерживать температуру в кубе колонны в границах 128 оС, при этом давление верха должно составлять 1,75 МПа. Таблица 2 – Тепловая нагрузка Энергетически По Оптимизац е показатели регламенту ия QПИТ, кВт 31965 31602 QИСП, кВт 2026,53 1658,77 QКОН, кВт -278,71 -292,63 Литература 1. Зельвенский Я.Д. Пути энергосбережения при разделении смесей ректификацией //Хим.пром., 2001, №5, с. 21-27. 2. Зиятдинов Н.Н. Оптимальное проектирование газофракционирующей установки. /Н.Н Зиятдинов, Т.В. Лаптева, Н. Ю. Богула, Д. А. Рыжов //Вестник Казанского технологического университета. №12; 2012. – С. 156-158. 3. Технологический регламент газофракционирующей установки ГФУ-300 /ПАО «Татнефть» Управления «Татнефтегазопереработка» //Альметьевск, 2016. – 334 с. 4. Математическое моделирование химико-технологических систем с использованием программы ChemCad: Учебно-методическое пособие /Казан. гос. технол. ун-т. Сост.: Н.Н. Зиятдинов, Т.В. Лаптева, Д.А. Рыжов. –Казань, 2008. – 160 с. 4
