Новые разработки ОАО «НИПИгазпереработка» в области технологии и оборудования Докладчик: Литвиненко А.В. Презентация для межотраслевого совещания Сочи, г.

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 2

Определение фазовой диаграммы Цели : - определение параметров фазового равновесия системы пропан-метанол-вода - экспериментальная проверка полученных данных на ректификационной колонке - разработка математической модели системы Инструменты : - ректификационный аппарат КР-1 - набор сосудов под давлением - термостат - хроматограф Результат : - параметры азеотропных точек (температуры, давления, концентрации); - коэффициенты распределения компонентов - положение бинодали на фазовой диаграмме - расчетная модель параметров системы для программного комплекса HYSYS ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ ПРОПАН-МЕТАНОЛ-ВОДА СН 4 О 3Н2О3Н2О 2С3Н82С3Н б б б Выбор областей дистилляции

ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СИСТЕМЫ 1. промывка водой в колонне 2. последующая адсорбционная осушка 3. регенерация метанола Классический метод 1.промывка водой в статическом смесителе 2.ректификация смеси в неполной колонне с использованием тепла низкого потенциала, а также теплового насоса или без него 3.регенерация метанола 1. разделение в колонном аппарате с промывкой и расслаиванием в рефлюксной емкости с использованием теплового насоса или без 2. регенерация метанола 1. разделение в 4-х колонном комплексе с варьированием давления и использованием теплового насоса или без 1. разделение в полной колонне с промывкой рефлюкса в статическом смесителе и расслоением 2. регенерация метанола Методы с использованием азеотропных свойств системы вариант 1 вариант 2 вариант 3 вариант 4 вариант 5

Наименование показателя Вариант 1 Вариант 2 Вариант 3 Вариант 4 Вариант 5 Начальное содержание в пропане, ppm: - метанола - воды Конечное содержание в пропане, ppm: - метанола - воды Удельные энергозатраты, квт*ч/т: - без теплового насоса - с тепловым насосом < 5 40 < < < 5 Стоимость строительства установки, млн руб Выводы: 1. Наименьший CAPEX у варианта 2 2. Наименьшие OPEX у варианта 5 3. Применение теплового насоса существенно снижает энергопотребление установки 4. Для энергоснабжения установки возможно использование неутилизируемого тепла с низким потенциалом, что повысит индекс энергоэффективности предприятия СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ

Преимущества: высокая степень очистки; простота технологической схемы; низкий CAPEX; низкие OPEX; возможность использовать неутилизируемое тепло предприятия (с низким потенциалом) ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИИ АЗЕОТРОПНОЙ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» Мероприятия по разработке технологии: изучение фазового равновесия системы пропан-метанол-вода; разработка технологической схемы на уровне изобретения Ожидаемый результат: уменьшение сроков проектирования и строительства; снижение капитальных затрат на строительство установки; высокая надежность и низкие затраты на обслуживание и ремонт; повышение энергоэффективности предприятия за счет использования источников тепла с низким потенциалом; продажа лицензии

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 7

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭТАНА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФТЯНОГО ГАЗА На действующих заводах этановая фракция вырабатывается на НТКР Минибаевского ГПЗ и НТК Нефтегорского ГПЗ 8 В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ На большинстве производств не выделяется из нефтяного газа В ПЕРСПЕКТИВЕ Выработка этановой фракции и ее химическая переработка

БЛОК-СХЕМА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ГАЗА 9 Узел охлаждения нефтяного газа Низкотемпе- ратурный сепаратор Турбодетандер Деметанизатор Узел деэтанизации или выработки этановой фракции

Известная схема узла выработки этановой фракции Схема узла выработки этановой фракции, разработанная ОАО «НИПИгазпереработка» СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ, РАЗРАБОТАННЫЙ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА» 10 Х-1 Т-1 теплоноситель пропан Н-1 Е-1 К-1 Фракция С 2+выше ШФЛУ Этановая фракция Х-1 Т-1 теплоноситель пропан Н-1 Е-1 К-1 Фракция С 2+выше ШФЛУ Этановая фракция Температура выше -30 С Давление 2,7 МПа (изб.) Температура -30 С Давление 1,2 МПа (изб.) Т-2

Наименование показателяИзвестная схема Предлагаемая схема Разница, % Нагрузка на пропановый испаритель, кВт ,6 Нагрузка на рибойлер, кВт ,3 Давление в этановой колонне, МПа (изб.) 2,61,2- Максимальный расход паров в этановой колонне, м3/час: на тарелках выше питания67,436,645,7 на тарелках ниже питания69,822,168,3 СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ 11

Известная схемаПредлагаемая схема КАПИТАЛЬНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ ПРОЦЕССА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ 12 Ориентировочные капитальные затраты тыс. руб тыс. руб меньше на 27,6 % Ориентировочные эксплуатационные затраты (на электроэнергию и топливный газ) тыс. руб/год тыс. руб /год меньше на 17,0 %

Известная схемаПредлагаемая схема РЕКОНСТРУКЦИЯ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНА ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ ТРЕБУЕМОГО ДАВЛЕНИЯ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ 13 Х-1 Т-1 теплоноситель пропан Н-1 Е-1 К-1 Фракция С 2+выше ШФЛУ Этановая фракция Х-1 Т-1 теплоноситель пропан Н-1 Е-1 К-1 Фракция С 2+выше ШФЛУ Этановая фракция Т-2 Замена всего оборудования узла выработки этановой фракции Замена Дооборудование

ПРЕИМУЩЕСТВА ПРЕДЛАГАЕМОЙ СХЕМЫ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ Меньшие капитальные затраты Меньшие эксплуатационные затраты Меньшие затраты на реконструкцию узла при увеличении требуемого давления этановой фракции 14

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 15

- увеличение производительности по газу деметанизаторов установок НТК Няганьгазпереработка, Губкинского ГПК, Южно-Балыкского ГПК и др. на 25…30% - увеличение выработки ШФЛУ на 3…7% ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ

CРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ Наименование показателя Деметанизатор установки НТК с турбодетандером Разниц а, % ситчато-клапанные массообменные тарелки массообменными тарелками с центробежными сепарационными ступенями Производительность установки НТК, млрд. м 3 /год 1,5- Диаметр, мм Высота, мм Масса, кг

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 18

-повышение производительности массообменных аппаратов на 5 … 15 % - снижение гидравлического сопротивления на 10 … 45 % - - высокая эффективность разделения -простота конструкции - изготовление методом штамповки РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 20

Создан на основе: Моделирования гидродинамики движения двухфазного потока в поле центробежных сил Моделирования пленочных течений и эффективного вывода жидкости из сепарационного элемента Оптимизации технологических параметров работы для достижения максимальной эффективности разделения Проверки и отработки решений в ходе стендовых испытаний на лабораторной базе института Основные преимущества: Повышенная эффективность за счет подавления вторичных процессов Расширенный диапазон эффективной работы за счет новых решений по отводу пленок жидкости Пониженное гидравлическое сопротивление Увеличение производительности и сокращение стоимости проектируемых сепараторов Простота монтажа Стойкость к загрязнениям Не требует обслуживания При больших изменениях по производительности (в меньшую сторону) возможен демонтаж части элементов в сепараторе. ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОСЕПАРАТОРА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ СЕПАРАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ с центробежным сепарационным элементом нового поколения DxH = 2400х7600 m = 7200 кг с центробежным сепарационным элементом по ТУ DxH = 3000х7600 m = кг 4 шт. газосепаратор сетчатый по ТУ DxH = 2000x6260 m = 4950 кг х 4 шт.= кг Сепаратор С-201 для КС-3 Нижневартовского ГПК

СОДЕРЖАНИЕ НОВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ» ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦИОННЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ 23

1.Более высокая эффективность 2.Больший диапазон эффективной работы 3.Значительное сокращение массогабаритных характеристик и стоимости проектируемых сепараторов 4.Простота монтажа 5.Простота очистки Новый блок переменного сечения Предыдущие разработки Гравитационное отстаивание Исследования: 1.Гидродинамика 2.Структура многофазных потоков и взаимодействие фаз 3.Пленочные течения 4.Седиментация 5.Компоновочные решения Преимущества: Основное уравнение модели процесса осаждения БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!