тарелки с центробежными сепарационными элементами
Download
Report
Transcript тарелки с центробежными сепарационными элементами
Новые разработки
ОАО «НИПИгазпереработка» в
области технологии и оборудования
Докладчик: Литвиненко А.В.
Презентация для межотраслевого совещания
Сочи, 06.10.2010 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
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СИСТЕМЫ ПРОПАН-МЕТАНОЛ-ВОДА
Цели:
Определение фазовой
диаграммы
3.2.0 - 2б
- 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
3.2.1 - 2б
3.2.1 - 3б
Выбор областей
дистилляции
1 СН4О
123
12
2
С3Н8
23
3
Н2О
Результат:
- параметры азеотропных точек (температуры,
давления, концентрации);
- коэффициенты распределения компонентов
- положение бинодали на фазовой диаграмме
- расчетная модель параметров системы для
программного комплекса HYSYS
ВОЗМОЖНЫЕ ВАРИАНТЫ РАЗДЕЛЕНИЯ СИСТЕМЫ
Классический
метод
1. промывка водой в колонне
2. последующая адсорбционная осушка
вариант 1 3. регенерация метанола
1. промывка водой в статическом смесителе
2. ректификация смеси в неполной колонне с
использованием тепла низкого потенциала, а
также теплового насоса или без него
вариант 2
3. регенерация метанола
Методы с
использованием
азеотропных
свойств системы
1. разделение в колонном аппарате с промывкой и
расслаиванием в рефлюксной емкости с
использованием теплового насоса или без
вариант 3
2. регенерация метанола
1. разделение в 4-х колонном комплексе с
варьированием давления и использованием
вариант 4
теплового насоса или без
1. разделение в полной колонне с промывкой
рефлюкса в статическом смесителе и расслоением
вариант 5 2. регенерация метанола
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВАРИАНТОВ РАЗДЕЛЕНИЯ
Вариант
1
Вариант
2
Вариант
3
Вариант
4
Вариант
5
5000
50
5000
50
5000
50
5000
50
5000
50
Конечное содержание в пропане, ppm:
- метанола
- воды
50
1
50
1
50
1
50
1
50
1
Удельные энергозатраты, квт*ч/т:
- без теплового насоса
- с тепловым насосом
15
-
35
<5
40
< 10
50
< 25
32
<5
660
462
594
792
528
Наименование показателя
Начальное содержание в пропане, ppm:
- метанола
- воды
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
ПРОЕКТ ТЕХНОЛОГИИ АЗЕОТРОПНОЙ ОЧИСТКИ ПРОПАНОВОЙ
ФРАКЦИИ ОТ МЕТАНОЛА ДЛЯ ООО «ТОБОЛЬСК-НЕФТЕХИМ»
Преимущества:
Пропан неочищенный и неосушенный:
метанол - 0,5%, вода - 50 ppm
• высокая степень очистки;
• простота технологической схемы;
• низкий CAPEX;
Вода из системы регенерации
• низкие OPEX;
метанола
• возможность использовать
неутилизируемое тепло предприятия (с
низким потенциалом)
Мероприятия по разработке технологии:
Т-2
Т-3
С-1
К-1
Водо-метанольная смесь
на разделение
• изучение фазового равновесия системы
пропан-метанол-вода;
• разработка технологической схемы на уровне
изобретения
Теплоноситель
Т-4
Т-1
Очищенный и осушенный пропан:
метанол – 50 ppm, вода - 1 ppm
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
В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ
На большинстве производств не
выделяется из нефтяного газа
В ПЕРСПЕКТИВЕ
Выработка этановой фракции и ее
химическая переработка
На действующих заводах этановая фракция вырабатывается на
НТКР Минибаевского ГПЗ и НТК Нефтегорского ГПЗ
8
БЛОК-СХЕМА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
НЕФТЯНОГО ГАЗА
Узел охлаждения
нефтяного газа
Низкотемпературный
сепаратор
Турбодетандер
Узел деэтанизации
или выработки
этановой фракции
Деметанизатор
9
СПОСОБ ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ,
РАЗРАБОТАННЫЙ ОАО «НИПИГАЗПЕРЕРАБОТКА»
Известная схема узла
выработки этановой фракции
Этановая фракция
Схема узла выработки этановой
фракции, разработанная
ОАО «НИПИгазпереработка»
Этановая фракция
пропан
пропан
Х-1
Е-1
Температура
выше -30 С
Давление
2,7 МПа (изб.)
Т-2
Н-1
Фракция С2+выше
Х-1
Е-1
Температура
-30 С
Давление
1,2 МПа (изб.)
Н-1
К-1
Фракция С2+выше
Т-1
К-1
Т-1
теплоноситель
теплоноситель
ШФЛУ
ШФЛУ
10
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ
УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ
Наименование показателя
Известная
схема
Предлагаемая
схема
Разница, %
Нагрузка на пропановый
испаритель, кВт
3 594
3 070
14,6
Нагрузка на рибойлер, кВт
3 287
2 127
35,3
2,6
1,2
-
на тарелках выше питания
67,4
36,6
45,7
на тарелках ниже питания
69,8
22,1
68,3
Давление в этановой колонне,
МПа (изб.)
Максимальный расход паров
в этановой колонне, м3/час:
11
КАПИТАЛЬНЫЕ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ЗАТРАТЫ ПРОЦЕССА
ВЫРАБОТКИ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ
Известная схема
Предлагаемая схема
Ориентировочные капитальные затраты
53 470 тыс. руб
38 720 тыс. руб
меньше на 27,6 %
Ориентировочные эксплуатационные затраты
(на электроэнергию и топливный газ)
47 945 тыс.
руб/год
39 779 тыс. руб
/год
меньше на 17,0 %
12
РЕКОНСТРУКЦИЯ УЗЛА ВЫРАБОТКИ ЭТАНА ПРИ УВЕЛИЧЕНИИ
ТРЕБУЕМОГО ДАВЛЕНИЯ ЭТАНОВОЙ ФРАКЦИИ
Известная схема
Предлагаемая схема
Замена всего оборудования узла
выработки этановой фракции
Этановая фракция
Замена
Этановая фракция
пропан
пропан
Т-2
Х-1
Е-1
Н-1
Фракция С2+выше
Х-1
Е-1
Н-1
К-1
Фракция С2+выше
Т-1
К-1
Дооборудование
Т-1
теплоноситель
теплоноситель
ШФЛУ
ШФЛУ
13
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
ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ
- увеличение производительности по газу
деметанизаторов установок НТК
Няганьгазпереработка, Губкинского ГПК,
Южно-Балыкского ГПК и др. на 25…30%
- увеличение выработки ШФЛУ на 3…7%
CРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТАРЕЛКИ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМИ
СЕПАРАЦОИННЫМИ СТУПЕНЯМИ
Наименование
показателя
Деметанизатор установки НТК с
турбодетандером
ситчато-клапанные
массообменные тарелки
Производительность
установки НТК, млрд.
м3/год
Разниц
а, %
массообменными
тарелками с
центробежными
сепарационными
ступенями
1,5
-
Диаметр, мм
2 000
1 600
25
Высота, мм
16 800
16 800
0
Масса, кг
21 000
12 600
40
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
РЕГУЛЯРНАЯ НАСАДКА И СТРУЙНАЯ ТАРЕЛКА
-повышение производительности
массообменных аппаратов на 5…15 %
- снижение гидравлического
сопротивления на 10…45 %
- высокая эффективность
разделения
-простота конструкции
- изготовление методом
штамповки
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
ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ СЕПАРАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
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:
Зависимость содержания капельной жидкости в газе от расхода
0,009
существующий центробежный
элемент
0,008
Количественное содержание г/м^3
• 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.
0,007
перспективная разработка
центробежного элемента
0,006
0,005
0,004
0,003
0,002
0,001
0
100
150
200
250
300
Расход, м^3/ч
350
400
450
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЗОСЕПАРАТОРА С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ
СЕПАРАЦИОННЫМ ЭЛЕМЕНТОМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Сепаратор С-201 для КС-3 Нижневартовского ГПК
4 шт. газосепаратор
сетчатый по
ТУ 3683-031-00220322-04
DxH = 2000x6260
m = 4950 кг х 4 шт.= 19800 кг
с центробежным
сепарационным
элементом
по ТУ 3615-007-00142300-2003
DxH = 3000х7600
m = 10800 кг
с центробежным
сепарационным
элементом нового
поколения
DxH = 2400х7600
m = 7200 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
23
БЛОК ТОНКОСЛОЙНОГО ОТСТАИВАНИЯ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ
Исследования:
Гидродинамика
Структура многофазных потоков и взаимодействие фаз
Пленочные течения
Седиментация
Компоновочные решения
800
Гравитационное
отстаивание
3
Остаточное содержание "загрязнителя", г/м
1.
2.
3.
4.
5.
700
Предыдущие
разработки
600
500
Новый блок
переменного
сечения
400
300
200
100
0
0
2
4
6
8
10
12
14
3
Расход смеси, дм
/ч
Основное уравнение модели процесса
осаждения
ост. ( х )
d
d 3 (1 Vос (d)
6
х
)
h 1 V0
N(d) dd
Преимущества:
1.
2.
3.
4.
5.
Более высокая эффективность
Больший диапазон эффективной работы
Значительное сокращение массогабаритных характеристик и
стоимости проектируемых сепараторов
Простота монтажа
Простота очистки
16
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!