Как упоминалось в нашей предыдущей записи в блоге о выбросах категорий 1, 2 и 3 , важнейшим первым шагом на пути к сокращению углеродного следа и получению прибыли является выявление и оценка правильных возможностей повышения энергоэффективности, которые имеют наибольший коммерческий и экономический смысл.

По сути, для повышения энергоэффективности нефтеперерабатывающий завод может использовать два подхода: 

  1. Стратегический подход: НПЗ осознанно разрабатывает проекты, фокусирующиеся на энергоэффективности, которая становится одним из ключевых показателей эффективности технологического блока или инвестиций в проект (с нуля или модернизации). Наш пост о концепции энергетического купола Alfa Laval является одним из примеров такого подхода. 
  2. Оппортунистический подход:  НПЗ использует более целостный подход, оценивая области, в которых они уже планируют потратить деньги, такие как закупки для обеспечения безопасности и надежности агрегатов. Примерами могут служить замена пучков, модернизация металлургии, окончание срока службы теплообменника или небольшие проекты по улучшению.

В этой статье мы сосредоточимся на областях улучшения, доступных с помощью оппортунистического подхода.

Оппортунистические подходы к энергоэффективности

При использовании оппортунистического подхода необходимо уделять внимание четырем основным направлениям:

  1. Конденсатор верхнего продукта фракционирующей колонны
  2. Интерконнектор подачи/кубового остатка
  3. Охладители продуктов
  4. Ребойлеры

Давайте подробнее рассмотрим каждую из этих областей.

Возможности повышения энергоэффективности вокруг конденсатора верхнего продукта фракционирующей колонны

Верхний продукт фракционирующей колонны (например, CDU, FCC, коксование, гидроочистка, алкилирование, газовый завод) является важной позицией для рассмотрения возможностей энергоэффективности. Традиционно верхние продукты упускались из виду как кандидаты на энергоэффективность; ограниченные вековой технологией кожухотрубных конструкций и правилом большого пальца. Однако с появлением сварного пластинчатого теплообменника Compabloc верхние продукты становятся излюбленным решением.

Существуют различные способы оценки накладных расходов с целью повышения энергоэффективности:

  • Утилизация отходящего тепла:  утилизация отходящего тепла для использования в технологической жидкости или питательной воде котла вместо сброса тепла в атмосферу (воздухоохладители) или охлаждающую воду.
  • Уменьшение перепада давления:  тем самым снижается рабочее давление колонны и нагрузка на ребойлер, что также может способствовать повышению эффективности фракционирования.
  • Сокращение расхода охлаждающей воды: для конденсаторов с водяным охлаждением мы можем сократить требуемый расход охлаждающей воды на 50 %, выполнив температурный перекрестный расчет. 
  • Максимизируйте переохлаждение/конденсацию:  это может улучшить извлечение продукта и снизить нагрузку на компрессор отходящего газа.

Возможности повышения энергоэффективности вокруг теплообменника подачи/остатка

В большинстве случаев сырье для фракционирующей колонны или отпарной колонны необходимо подогреть перед подачей в колонну, чтобы способствовать разделению различных жидкостей с помощью тепла. 

Тепло в колонну подается двумя способами:

  1. Ребойлеры
  2. Предварительный нагрев корма

В большинстве современных конструкций колонн ректификации сырье предварительно нагревается кубовыми остатками колонны, что уже является очень хорошей концепцией рекуперации энергии. Однако рекуперация тепла в теплообменниках «сырье-донный» ограничена традиционной кожухотрубной технологией. 

Чтобы извлечь больше тепла из куба колонны в сырье, отличным инструментом является подход перекрестной температуры, заставляющий температуру выхода холодной жидкости быть выше температуры выхода горячей жидкости. Для достижения перекрестной температуры в кожухотрубной технологии нам необходимо использовать несколько оболочек последовательно.

К сожалению, вы можете разместить только определенное количество последовательно, прежде чем это станет экономически невыгодным, учитывая общую площадь и стоимость установки. Однако правила меняются, когда мы рассматриваем развертывание технологии сварных пластинчатых теплообменников, которая может достичь глубокого температурного перехода в одной оболочке Compabloc  и компактной площади за счет замены нескольких оболочек в серии.

Преимущества глубокого температурного перехода и более высокой рекуперации тепла по сравнению с традиционной конструкцией теплообменника подачи в кубовый остаток могут привести к экономии как CapEx, так и OpEx. Более высокая температура подачи в колонне может уменьшить размер и производительность ребойлера, снижая потребление пара ребойлером. Кроме того, более высокий теплообмен с подачей означает более холодные кубовые остатки или продукт, выходящие из промежуточного теплообменника, уменьшая размер и производительность воздухоохладителей или водоохладителей ниже по потоку, снижая потребление электроэнергии и/или воды.

Вот некоторые из наиболее распространенных вариантов применения теплообменников подачи в нижнюю часть на нефтеперерабатывающих заводах, где применяется технология сварных пластинчатых теплообменников Compabloc :

  • Блок ARU/SRU: промежуточный теплообменник бедного/богатого амина
  • Блок SWS: промежуточный теплообменник кислой/очищенной воды
  • Установка гидроочистки: промежуточный теплообменник подачи/кубового остатка отпарной колонны | промежуточный теплообменник подачи/отходов реактора
  • Блок ISOM: стабилизатор подачи/заменитель остатков
  • Блок алкилирования: Теплообменник подачи/кубового остатка DIB | Теплообменник подачи/стока реактора

Возможности повышения энергоэффективности вокруг охладителей продуктов

Фракционирующие колонны могут иметь несколько потоков продуктов, выходящих из фракционирующей колонны, например, через фракционирующие кубы, верхний конденсат и боковые погоны, и их необходимо охлаждать перед перемещением в резервуары. В зависимости от температуры потока продукта, доступности охлаждающей среды и доступности площади, эти продукты могут использовать любую из этих методологий охлаждения перед отправкой на хранение.  

Горячий продукт -> Воздухоохладители -> Хранение продукта

Горячий продукт -> Воздухоохладители -> Водяной охладитель -> Хранение продукта

Горячий продукт -> Кулер для воды -> Хранение продукта

Охладители продуктов являются последними областями возможностей для энергоэффективности, однако существует огромный потенциал для применения концепций энергоэффективности. Две из наиболее часто используемых концепций, реализованных с использованием технологии сварных пластинчатых теплообменников Compabloc, это:

  1. Утилизация отходящего тепла:  утилизация отходящего тепла для использования в технологической жидкости или питательной воде котла вместо сброса тепла в атмосферу (воздухоохладители) или охлаждающую воду.
  2. Сокращение расхода охлаждающей воды:  для охладителей продуктовой воды или охладителей отделки мы можем сократить требуемый расход охлаждающей воды на 50 %, выполнив температурный кросс.

Возможности повышения энергоэффективности вокруг ребойлеров

Ребойлеры и их конструкция играют важную роль в правильно функционирующей фракционной колонне. Основная задача ребойлера — поставлять тепло колонне путем кипячения жидкого кубового остатка и возвращать пары или смесь в колонну. Иногда он также действует как теоретическая промежуточная зона разделения. Наиболее распространенными источниками тепла для ребойлеров являются пар, горячее масло и огневой нагреватель.  

Ниже приведены несколько вариантов повышения энергоэффективности ребойлеров с использованием технологии теплообменника Compabloc :

  • Низкопотенциальный пар:  Паровые ребойлеры, использующие кожухотрубную технологию, традиционно проектируются с обширным MTD между паром и кипящей средой. Compabloc может эффективно работать при очень близких температурных сближениях, значительно снижая MTD и открывая возможность использования низкопотенциального пара. Это переключает высокоценный пар высокого давления на пар среднего давления или пар среднего давления на пар низкого давления.
  • Использование низкопотенциального технологического тепла:  более узкий MTD с использованием технологии Compabloc позволяет использовать низкопотенциальное технологическое тепло (продукты/пары верхнего погона/отводимый поток из отходов реактора и т. д.) для работы ребойлера, заменяя дорогостоящие коммунальные услуги, такие как пар/горячее масло или огневой нагреватель.

Расположение теплообменника фракционирующей колонны может удовлетворить сразу несколько потребностей

Как вы видите, доступно множество вариантов, которые помогут вам достичь ваших целей в области устойчивого развития. Привлечение такой компании, как Alfa Laval, и использование знаний и опыта ее экспертов по нефтепереработке для определения возможностей на вашем нефтеперерабатывающем заводе даст вам наибольший потенциал и кратчайшие сроки окупаемости. Не стесняйтесь обращаться к нам за рекомендациями по решению ваших уникальных потребностей.