• Заказывайте детали трубопровода и фланцевые соединения из наличия и под заказ у компании ОНИКС. В наличии 2200 позиций на трех складах компании в Москве, Санкт-Петербурге и Екатеринбурге.

    Продукция сертифицирована и соответствует нормативным стандартам. Ознакомиться с полным списком поставляемой продукции можете на нашем сайте.

    Реклама. ООО «ОНИКС», ИНН 7801405107
    Erid: F7NfYUJCUneLt1ZK14hR
    Узнать больше
  • 27 июня 2024

    Температурный контроль для НПЗ и НХЗ: технологии и оборудование

    Во время работы оборудования нефтехимических и нефтеперерабатывающих заводов образуется большое количество избыточной тепловой энергии. Как от неё избавиться? Это один из насущных вопросов для НПЗ и НХЗ, который становится особенно актуальным в тёплое время года. Разберёмся, какие технологии и оборудование используют для эффективного температурного контроля на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки.

    Лишнее тепло на НПЗ — недополученная прибыль

    Излишнее тепло на НПЗ и НХЗ — вопрос не праздный. С наступлением летней жары оно становится серьёзным лимитирующим фактором для производительности предприятий. Об этом говорили участники онлайн-­конференции «Готовы к лету: эффективный температурный контроль для нефтехимических производств», которую организовала компания «Агреко-­Евразия».

    «Основной нашей проблемой была нехватка температуры съёма. Летом, когда температура достигает +40 °C, мы в Кстово испытывали дефицит охлаждённой оборотной воды. Это приводило к повышению температуры пирогаза выше регламентных значений, и мы вынуждены были снижать нагрузку производства. Из-за этого мы недовырабатывали порядка 2,5 тыс. тонн этилена и 1,5 тыс. тонн пропилена в год при максимальной производительности 435 тыс. тонн.

    Дополнительным фактором являлась ускоренная полимеризация на пирогазовом тракте теплообменников межступенчатого охлаждения», — рассказывает старший менеджер проекта «Центры компетенций „Пиролиз” и „Дегидрирование”» ПАО «СИБУР» Тимур Залимов, который с 2022 по начало 2024 года занимал должность главного технолога «СИБУР Кстово».

    «В недавнем прошлом я работал заместителем по технологии начальника производства фенола и ацетона в Новокуйбышевской нефтяной компании. Проблема „Новой­ла” — работа установки летом. Проектная нагрузка установки — 1044 тонны в час, текущая производительность — 785 тонн. Больше не получается из-за жары», — отмечает эксперт лаборатории нефтехимии и топлив АО «СвНИИНП» Владимир Цедербаум.

    Таким образом, жара вносит свои коррективы в работу и производительность технологических установок. Та падает, либо её приходится снижать намеренно, резюмирует руководитель отдела развития бизнеса сектора развития нефтепереработки и нефтехимии «ООО Аггреко-­Евразия» Алексей Журавлёв.

    Понятно, что такое положение вещей не может устраивать бизнес. Какие решения для эффективного температурного контроля сейчас есть на рынке?

    Боремся с излишним теплом: градирни и чиллеры

    Решить задачи излишнего тепла можно с помощью градирен и чиллеров. В первом случае принцип действия основан на передаче тепла в окружающий воздух. Чиллеры представляют собой промышленные кондиционеры. Здесь нужный эффект достигается за счёт поглощения тепла во время испарения хладона.

    Градирни принято классифицировать на мокрые и сухие. В первом случае вода распыляется в воздухе, во втором циркулирует в закрытом контуре. Охлаждение в таком случае обеспечивается с помощью теплообменников.

    Каждый из этих вариантов имеет свои плюсы и минусы. Как пишут специалисты ООО «Геотермал» в своей статье «Какие бывают градирни: плюсы и минусы, устройство и применение», модели с открытым контуром подходят для крупных промышленных объектов, требующих охлаждения огромных объёмов воды, как раз таких как НПЗ и НХЗ.

    Также к их преимуществам относятся надёжная работа в условиях жары и высокая холодопроизводительность на единицу продукции. Но есть и минусы. В первую очередь это высокая стоимость оборудования и монтажа и высокие эксплуатационные расходы (в том числе большое потребление воды). Кроме этого, специалисты ООО «Геотермал» отмечают такие риски, как образование ржавчины на трубопроводах и рост бактерий.

    Этих минусов лишены сухие градирни или, как их ещё называют, «драйкулеры». Однако нужно учитывать такие недостатки, как относительно низкая производительность на единицу продукции и невозможность опустить температуру технологической воды ниже температуры сухого термометра без предварительного адиабатического охлаждения.

    В каких случаях стоит выбрать градирни, а в каких — чиллеры? Эксперты ООО «Рефрион Рус» в своей статье «Градирня или чиллер, что выбрать?» отмечают, что ключевым фактором при выборе является температура «за бортом». Если мы говорим о +25…35 °С, то можно использовать оба варианта. Всё зависит от условий конкретного проекта. Но если столбик термометра преодолел отметку 40 °С, то более эффективными однозначно будут градирни, неважно, мокрые или сухие.

    А, как мы помним, именно летняя жара — главный негативный фактор для НПЗ. Впрочем, это не означает, что чиллеры совсем не могут найти применения на предприятиях нефтепереработки. Как отмечают специалисты ООО «Рефрион Рус», когда холод нужен в промышленных масштабах, эффективной может быть связка «сухая градирня — чиллер».

    Проблемы и их решения

    Наличие на рынке такого оборудования, как градирни и чиллеры, всё же не означает, что все проблемы решены.

    Во-первых, возникают опасения по поводу доступности техники для температурного контроля из-за санкций и ухода западных компаний. Этот вопрос прозвучал и во время онлайн-­конференции «Готовы к лету».

    «У нас есть партнёры, которые по нашим техническим условиям готовы производить холодильные машины, но пока это не понадобилось. Сейчас мы не покупаем чиллеры, работаем на собственном оборудовании, запчастями мы обеспечены», — прокомментировал ситуацию Алексей Журавлёв.

    Свои поводы для оптимизма можно найти и в случае с градирнями. Так, в рейтинге MachineMFG «Топ‑10 лучших производителей и брендов градирен в 2024 году» сразу 6 компаний представляют КНР. Свою продукцию по ряду позиций готовы представить и отечественные производители. То есть российские предприятия не потеряли доступ к этому рынку.

    Впрочем, у заказчиков есть и другие запросы.

    «На рынке много стационарных решений по охлаждению воды (градирни, чиллеры). Но мы все понимаем, что они небыстрые и требуют капитальных вложений. А на производстве эти задачи нужно решать в моменте», — отметил Тимур Залимов.

    Ускорить эти процессы не всегда получится, на пути могут встать объективные технологические барьеры. А вот насчёт того, чтобы найти решение подешевле, можно рассмотреть вариант, например, с арендой оборудования. Впрочем, в каких‑то случаях выгода может быть не столь очевидной.

    «Здесь действует много факторов. Насколько это дорого для компании? Есть ли потребность потратить эти средства на другие проекты, связанные с основной технологией, а не на вспомогательный ресурс? Имеет значение и срок окупаемости, который ставит компания.

    Как показывает практика, есть проекты, которые хорошо себя чувствуют без капитальных вложений, и заказчик даже не задумывается переходить на инвестпроект. И есть проекты, где мы работаем до тех пор, пока у заказчика не появится возможность внести глобальные изменения в технологию. Это зависит от объёма оборудования, масштаба проекта.

    Приведу в пример СИБУР: площадка получала прибыль, и понятно, что эту прибыль заказчик мог увеличить только с помощью замены существующего оборудования на предприятии. Поэтому, если хочется зарабатывать больше, капстрой выгоднее», — рассказал Алексей Журавлёв.

    Повышаем эффективность через пинч-анализ

    Впрочем, сделать шаг вперёд в эффективности можно не только за счёт использования современного, дорогостоящего оборудования, убеждён ещё один участник онлайн-­конференции, профессор Томского политехнического университета Леонид Ульев.

    «Везде летом не хватает воды, особенно в нефтехиме. Все проводят наладку, очистку теплообменного оборудования. Но это лечение последствий. Лучше всё‑таки говорить о причине. А причина — недостаточная мощность рекуперации энергии в системах теплообмена. Чем больше мы это делаем, тем меньше надо будет отводить и меньше потреблять, соответственно. Оказывается, можно изменить удельное энергопотребление, и методы для этого существуют. Это пинч-анализ», — считает учёный.

    Пинч-анализ (англ. pinch — «сжатие, сужение») представляет собой методологию для минимизации потребления энергии химических процессов путём расчёта термодинамически осуществимой целевой энергии (или минимума потребления энергии), сообщает “Энциклопедия Руниверсалис”.

    За счёт чего же планируется добиться такого результата?

    «Применение пинч-метода позволяет добиться существенной финансовой экономии за счёт минимизации использования внешних энергоносителей, как подводящих энергию, так и отводящих, путём максимального применения рекуперации теплоты в рамках рассматриваемой энерготехнологической системы», — читаем в статье сотрудника «Газпром нефтехим Салават» Сергея Жулаева «Пинч-анализ и оптимизация промышленных объектов».

    Другими словами, подразумевается, что холодные потоки будут остужать горячие, и наоборот.

    «В результате энергопотребление снижается более чем в два раза, в летнем режиме практически исчезает потребность в охлаждении. 80% воздушных и водяных холодильников можно вывести в резерв просто за ненадобностью после проведения интеграции», — заявляет Леонид Ульев.

    В целом эффективность пинч-анализа в нефтехимии учёный оценивает в 40–70% от потребляемого топлива, а окупаемость проекта — в 6–12 месяцев. Впрочем, эти цифры могут колебаться в зависимости от возраста предприятия. Легче всего получить нужный эффект на заводах, построенных в советские годы.

    «Тогда была совсем другая конъюнктура рынка. Энергия стоила гораздо дешевле. Эффективность таких предприятий можно повысить на 50%. Но к нам обращались и фирмы с новыми проектами, полученными от лицензиаров три-четыре года назад. И на таких предприятиях можно повысить эффективность, по крайней мере на 10–15%: снизить удельное энергопотребление, соответственно, снизить и теплоотвод», — рассуждает Леонид Ульев.

    Сам по себе пинч-метод не нов, годом его рождения принято считать 1977, а автором — Бодо Линнхоффа из Манчестерского университета. Почему же он до сих пор не получил повсеместного распространения на НПЗ? Очевидно, что, помимо консерватизма отрасли, должны быть какие‑то объективные причины, которые сдерживает его внедрение на предприятиях нефтепереработки.

    НПЗ И НХЗ несут серьёзные убытки из-за летней жары. Например, в «СИБУР Кстово» из-за этого недовырабатывали порядка 2,5 тыс. тонн этилена и 1,5 тыс. тонн пропилена в год до того, как провели мероприятия по повышению энергоэффективности.

    Сложности и побочные эффекты могут возникнуть уже на стадии реализации проектов энергосбережения, пишет Сергей Жулаев. При организации межпоточного тепло(массо)обмена всё оборудование и процессы становятся взаимосвязанными, зависящими один от другого. Это делает проблематичным пуск оборудования или переключения его на другие режимы, когда ещё нет теплоносителей от других аппаратов ХТС (химико-­технологической системы), которые появятся только после выхода установки на рабочий режим.

    Кроме этого, возможно появление неравенства тепловых балансов аппаратов, вырабатывающих и потребляющих тепло. А для их компенсации или использования излишка нужны специальные конструктивно-­технологические решения. Речь идёт о теплообменниках, доохладителях или доогревателях, аккумуляторах тепла, дополнительных ходах и секциях.

    К тому же из-за больших расстояний между аппаратами возможны трудности с трассировкой трубопроводов и существенные потери давления и температуры, а это дополнительные насосы, газодувки и прочее. В дополнительных коммуникациях возможны потери тепла, а значит, возникает необходимость их теплоизоляции.

    Наконец, в ряде процессов (при выпарке, ректификации, абсорбции и пр.) для получения достаточных температурных напоров необходимо изменение давления в аппаратах, вакуумирование и пр., которое в некоторых случаях приводит к изменению условий фазового равновесия, отмечает Сергей Жулаев.

    Тем не менее автор позитивно оценивает перспективы метода для НПЗ, отмечая, что, «несмотря на возможные трудности, пинч-анализ является высокоэффективным и относительно дешёвым методом энергосбережения». Можно предположить, что в ближайшие годы НПЗ и НХЗ обратят на него более пристальное внимание, так как вопросы повышения эффективности, в том числе энергосбережения, выходят на первый план.

    В 70% оценивает эффективность метода пинч-анализа для нефтехимических заводов Леонид Ульев из Томского политехнического университета. Впрочем, эта цифра актуальна для старых предприятий с низкой энергоэффективностью. На НХЗ и НПЗ, построенных в последние годы, снизить удельное теплопотребление получится на 10–15%, считает учёный.


    Текст: Андрей Халбашкеев

    Этот материал опубликован в журнале
    Нефтегазовая промышленность №3 2024.
    Смотреть другие статьи номера
    Переработка
    Рекомендуем
    Подпишитесь на дайджест «Нефтегазовая промышленность»
    Ежемесячная рассылка для специалистов отрасли
    Популярное на сайте
    Новости
    Новости и горячие темы в нашем телеграм-канале. Присоединяйтесь!