Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Современные методы энергосбережения в процессе ректификации газов
НТТМ-2017-1479 | Категория II

Автор:

Губских Артём Андреевич

Научный руководитель:
Реутова Ольга Антоновна
Организация:
РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина,
Москва
Цель работы
С каждым годом заводы всё больше ресурсов (финансовых, энергетических) тратят для осуществления своей деятельности. В связи с этим возникает потребность в грамотном использовании имеющегося потенциала экономии ресурсов без ухудшения каких-либо показателей процессов.
Цели данного проекта:
1. Снижение энергозатрат на установке ГФУ-2 АО «Газпромнефть-ОНПЗ» за счёт внедрения современных методов энергосбережения.
2. Получение опыта в проработке данного вопроса. Возможность применения и распространения данных знаний для решения подобных проблем повышенного энергопотребления на других установках не только АО «Газпромнефть-ОНПЗ», но и в целом заводов РФ
Обзор предметной области
В мире подобную проблему решают многими способами, основные из которых:
1. Применение современных методов энергосбережения посредством компьютерного моделирования и прогнозирования – ПИНЧ-анализ, тепловые насосы (ТН). Тепловые насосы в промышленных и экономически развитых странах используются достаточно широко. В результате проработки теоретической базы по данному вопросу, изучена зарубежная литература (в том числе и публикации по внедрению различных видов ТН на НПЗ Европы и США). Тепловые насосы доказали свою энергетическую и экологическую эффективность во многих странах.
В последнее время в нашей стране наблюдается значительный интерес к тепловым насосам. Это связано, в первую очередь, со значительным ростом цен на энергоносители и проблемами экологии. В связи с этим в последнее время руководство многих заводов активно стимулирует проработку данных вопросов и у нас в РФ.
Было выбрано два типа тепловых насосов для моделирования их внедрения на установке газофракционирования – парокомпрессионный тепловой насос (ПКТН) и абсорбционный бромисто-литиевый (АБТН). Данные ТН считаются наиболее эффективными, т.к. имеют наибольший коэффициент трансформации тепла (потеря энергии минимальна).
2. Так же используются и другие способы уменьшения потери энергии на производстве – сокращение расстояния между блоками установки, аппаратами. Тем самым уменьшаются потери тепла при проведении технологического процесса. В настоящее время данный способ не применим для заводов РФ, т.к. у нас существуют свои ГОСТы по требованиям к расположению оборудования на производстве (большие расстояния между аппаратами обусловлены повышенными требованиями безопасности и климатическими условиями)
Описание результатов проекта
В результате работы над проектом были поставлены следующие задачи:
1. Рассмотреть варианты внедрения тепловых насосов на компьютерной модели установки;
2. Рассчитать оборудование из которого состоят тепловые насосы;
3. Дать технико-экономическое обоснование выбранному варианту реконструкции.
Компьютерная модель установки ГФУ-2 была построена. Проведён анализ возможности интеграции теплового насоса на установке. Выяснено, что бутановый блок разделения – наиболее оптимальный вариант для реконструкции.
Н-бутан отделяется от изобутана в бутановом блоке разделения (колонны К-5 и К-5А). Поток н-бутана является нижним циркуляционным орошением колонны К-5, который подогревается водяным паром. Водяной пар подаётся в кипятильник Т-7 колонны К-5 для соблюдения технологического режима. Тепло потока, который выходит с верха колонны К-5А, безвозвратно теряется и рассеивается в окружающую среду (подробную схему можно посмотреть в прикреплённой презентации даннного проекта).
Предлагается использование тепла потока изобутановой фракции, отходящего с верха колонны К-5А, для обогрева нижнего циркуляционного орошения колонны К-5. Это может быть достигнуто путём внедрения комплекса теплового насоса.
Бутановый блок разделения был смоделирован по трём вариантам – одному базовому и с двумя различными видами тепловых насосов. Парокомпрессионный и абсорбционный бромисто-литиевый тепловые насосы были построены в моделирующей программе Aspen HYSYS. В результате внедрения тепловых насосов снижается расход водяного пара, но при этом расход электроэнергии возрастает за счёт введения в эксплуатацию дополнительного оборудования.
Анализ экономической эффективности проектов (рассчитаны ЧДД, ВНД, ДПО, ИП) показал, что в бутановом блоке разделения интеграция тепловых насосов наиболее выгодна.
Новизна и ценность проекта для заводов РФ очевидна:
1. Выполнение энергетической стратегии Российской Федерации.
Главная цель проекта «Основные положения энергетической стратегии России» – это определение путей и условий наиболее эффективного использования энергетических ресурсов. Одна из основных задач на сегодня – максимальное использование возможностей нетрадиционной энергетики.
2. Экономическая выгода от реализации данного проекта.
3. Выход на мировой уровень по «качеству» использованной энергии для производства единичной продукции.
Описание применимости
Результаты данной работы уже одобрены техническим советом для практической реализации на действующем НПЗ. Предполагается значительная экономия денежных средств (около 190 млн. руб. в год). Период окупаемости проекта от 2 до 4 лет (в зависимости от необходимости дублирования оборудования для увеличения надёжности производства)
Дальнейшее развитие проекта
Возможна применимость данного принципа не только на установках газофракционирования, но и на других установках различных НПЗ, обладающих источниками низкопотенциальной энергии (параллельно прорабатывается вопрос о повышении энергоэффективности на заводе Лукойла в г. Кстово). В настоящее время производится проработка данного вопроса и сбор необходимых технологических данных. Определены возможные установки, на которых будет смоделирован данный принцип энергосбережения. Реализация данного проекта возможна посредством прямой заинтересованности предприятия. Для этого необходимо представлять результаты данной работы на научных конференциях (в том числе и корпоративных) и обсуждать их со специалистами предприятий

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ