Transcript Проблема энергоресурсов и парниковых газов в

Энергоэффективность с
позиции лицензиара
технологических процессов
XXVI Всероссийское
межотраслевое
совещание
12 - 14 сентября 2012
1
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
2
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
3
Проблема энергоресурсов и парниковых
газов в нефтепереработке
•
Сектор энергетики представляет 66.5% общих
выбросов парниковых газов :
•
•
•
•
Парниковые газы от нефтегазовой промышленности: около
6% всего объема парниковых газов
Химическая & нефтехимическая отрасли: около 4% всего
объема парниковых газов
Затраты на энергию
представляют в среднем
более 50% общих
эксплуатационных
затрат
2008
Повышение требований
к качеству продуктов и
дизелизация
2006
приводит к повышению
энергопотребления
0%
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
Energy
Solomon & Associates
Operating Expenses split
61.5%
38.5%
59.0%
20%
Non Energy
41.0%
40%
60%
80%
100%
4
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
5
Axens как ключевой партнер
Общее число лицензий
• Axens как лицензиар:
• Обширные навыки и
опыт по всей схеме
нефтепереработки и
нефтехимии
• Axens как поставщик
катализаторов и
специального
оборудования:
 Инновационные
решения для снижения
эксплуатационных
затрат на имеющихся
установках
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
2400
2200
2000
Азия
35%
Зап.
Европа
19%
1800
1600
1400
1200
Лат.
Сев.
Америка
Америка
8%
12%
1000
800
600
2205 лицензий
на 31 декабря 2011
Вост.Европа +
СНГ 8%
Афри
ка
4%
Ср.
Восток
14%
400
200
0
1960
1970
1980
1990
2000
2010
Axens внедрил структурированный
процесс управления знаниями для
максимальной отдачи каждого проекта
6
Энергоэффективность и снижение
парниковых газов
Методология энергоаудита
Step
Step 1:
1:
Phase
Phase 2:
2:
Phase
Phase 3:
3:
Preliminary
Preliminary phase
phase
Refinery
Refinery survey
survey
Baseline
Baseline setting
setting
Phase
Phase 4:
4:
Phase
Phase 5:
5:
Opportunity
Opportunity
Identification
Identification
Opportunity
Opportunity
Selection
Selection
•
Этап 1:
Отправка вопросников на объект
Подготовка к установочному совещанию (KOM )
•
Этап 2:
KOM и Обзор энергоносителей на объекте
•
Этап 3:
Согласование исходных данных для энергобаланса
•
Этап 4:
Определение возможностей энергосбережения
Совещание с заказчиком для выбора проекта
•
Этап 5:
Разработка выбранных проектов
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
7
Энергоэффективность и снижение
парниковых газов
Определение
объекта
Предложение
вариантов
Оценка затрат и
Фин. анализ
173
Unit energy consumption
2004 Solomon standard - Case study 2004 - Case study 2006
153
9
Исследовано
более 80
вариантов
Light Ends
Reactor
Stripper
4000
133
Quench
Gas
113
3000
8
16
MP Steam
Fuel Oil
93
2000
Packinox
Exchangers
Recycle
Gas
H2
73
19
Gas Oil
Product
1000
53
Sour Oil
Feed
0
33
ADU 1 ADU 2 ADU 3 VDU 1 VDU 2
HCK
REF 1 REF 2 SMR
PSA
NHDT NHDT KHDS KHDS Others
1
2
1
2
•Сбор данных на
объекте:
- Сеть энергоносителей
- Показатели работы техн.
установок
- Показатели работы тепло- и
энергоемкого оборудования
- Факельная система
- Оценка выбросов
- Передовая практика
техобслуживания &
эксплуатации
•Установка исх.данных:
- KPIs, EIITM, CO2
Current EII
• Сравнение вариантов
проектов для повышения
энергоэффективности:
- Варианты без CAPEX
- Варианты с низк. CAPEX
- Варианты с выс. CAPEX
• Оценка соответствия
критериям МЧР
• Выбор заказчиком
проектов для
дальнейшей разработки
- Энергопотребление/
стоимость
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
Operation
Optimisation
Maintenance
Low CAPEX
High CAPEX
EII Potential
•Детальное исследование
выбранных проектов
(CAPEX, IRR, NPV)
•Оценка соотв. уровня
энергосбережения
(включая индекс
енергоемкости Solomon
EIITM)
Ранжирование
вариантов
Подтверждение опций проекта
для разработки на след. этапе
8
Axens / SES
Совместный опыт для переработчиков
Axens & Solvay Energy Services объединили свой опыт
чтобы предложить интегрированные услуги в области
нефтепереработки
СНИЖЕНИЕ
ЭНЕРГО
ПОТРЕБЛЕНИЯ
• Экспертиза
энергооборудования
• Тепловая интеграция
• Оптимизация технологий
• Интеграция схемы НПЗ
• Улавливание выбросов
• Ограничение максимума
нагрузки
• Организация работы
• Управление
энергоэффективностью
CO2
&
Энергоре
УСОВЕРШЕНС
ТВОВАНИЕ
СНАБЖЕНИЯ
сурсы
ОПТИМИЗАЦИЯ
АКТИВОВ
• Доступ на спотовый
рынок
• Отгрузка/пересылка
• Уравновешивание
• Возобновляемые
источники
• Разрешения на CO2
• Объединение тепла и энергии
• Управление графиком нагрузки
• Ответ на снабжение / спрос
• Возобновляемые источники
энергии
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
9
Использование сравнительной
оценки Solomon
2nd Quartile
1st Quartile
• Но пойдем выше первого уровня анализа
• Для оценки энергоэффективности и определения улучшений в любой
технологической установке требуется технологическая экспертиза
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
10
Пример установки риформинга CCR
высокой жесткости
Включая:
• регенерацию катализатора
• циркуляционный
компрессор
• секцию стабилизации
• Компрессор вывода H2
Выходы
ароматики:
тепловой эффект
реакции
определяется
термодинамикой
Others 44%
Reactor
Furnaces
56%
80% чистого потребления энергии на установке CCR
напрямую связано с задачами производства
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
11
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
12
Высокоэффективные
теплообменники
Light Ends
Heater
Reactor
Reactor
Stripper
Stripper
Quench
Gas
Quench
Gas
MP Steam
Fuel Oil
Fuel Oil
S&T
Exchangers
Recycle
Gas
H2
Packinox
Exchangers
Gas Oil
Product
Recycle
Gas
H2
Sour Oil
Feed
Sour Oil
Feed
Выигрыш высокоэффективных ТО
Тепловая нагрузка
- 48%
Электроэнергия
- 8%
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
13
Высокоэффективные печи
•
•
•
Оптимизация регенерации тепла
Эффективность выше 92%?
Консультирование с производителями оборудования
FLUE GAS
Temperature (°C)
ATM
Flue Gas Temperature (°C)
COLD FLUE GAS DUCT
HOT FLUE GAS DUCT
150
BFW
BFW
FLUE GAS
257
257
BFW
BFW / HP STEAM
305
307
320
13027 kg/h
257
26390 kg/h
FLUE GAS
HP STEAM
SUPERHEATED HPS
Heat release
283
Heat release
9.37
PROCESS
18.98
296
PROCESS FLUID
PH-47103
AIR PREHEATER
2.0 (est.)
H-47102
H-47103
164
197
150
LP STEAM
HEATER
HOT AIR DUCT
IDF
FDF
?
15.6
COMBUSTION
AIR
32
HOT AIR DUCT
COMBUSTION
AIR
FDF
LP STEAM
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
14
Оптимальное количество
теплообменников
ТЕХНОЛОГИЯ ПИНЧА
Сначала:
Скорректировать технолог. параметры для повышения интеграции тепла.
Далее:
Использовать технологию ПИНЧ для
интенсификации ТО процесс / процесс и
минимизации отходящего тепла (воздушные
холодильники, концевые холодильники)
Потом:
Использовать опыт лицензиара для определения
схемы, которая обеспечит работоспособность и гибкость
Fractionator
325
193
Reactor
Effluent
428
307
9.81
376
307
12.35
122
168
263
270
16.63
245
8.70
5.83
213
193
7.87
168
4.60
6.00
152
122
3.76
7.16
152
213
407
90%
245
376
To Reactor
Effluent Air Cooler
10% bypass
5.38
Reactor
209
Fract. Feed
240
Stripper
TC
134
Reactor Feed
53
Stripper Feed
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
LEGEND
15
Нетрадиционное оборудование
•
Колонны с разделительной стенкой
 для ребойлера объединенных колонн надо меньше энергии
Пример: Дистилляционная колонна бензол-толуол
•
Пластинчатые теплообменники
 снижение разницы T° и повышение
регенерации тепла
 замена нескольких последовательных ТО
Пример: ТО сырье/куб дистилляционной колонны
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
16
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
17
Схема комплекса ароматики
Топл.газ + СУГ
Рафинат
Бензол
C7-
Экстрактив
ная дистилляция
B
T
B
C
C8+
Гидроочищенная
нафта
Риформинг
(CCR)
Параксилол
Eluxyl
C8+
Установки разделения
Трансалкилирование
RS
C8A
Установки конверсии
Tol
Изомер.
ксилолов
C9+C10
XC
C9+
Колонны
фракционирования
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
H
A
Тяж. фракции
18
Схема комплекса ароматики
Топл.газ + СУГ
Рафинат
Бензол
C7-
Экстрактивн
ая дистилляция
B
T
B
C
C8+
Гидроочищенная
нафта
Риформинг
(CCR)
Tol
Трансалкилирование
Параксилол
RS
C8A
Eluxyl
C8+
Изомер.
ксилолов
C9+C10
X
C
C9+
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
H
A
Тяж. фракции
19
Исследование энергоэффективности для
проекта комплекса ароматики
•
•
Детальное исследование
для обзора
потенциальных улучшений
энергоэффективности:
• Специфика проекта (на
основе требований
клиента)
• Технич. и экономич.
оптимизация (CAPEX &
OPEX)
Пример изменения проекта
комплекса ароматики:
• Max сохранение тепла
• Min возд. холодильников
• По возможности
выработка пара и
электричества
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
Temperature (°C)
Minimum Hot utilities : 86 Gcal/h
500
400
Cold Composite
300
Hot Composite
Pinch Temp (256°C)
200
Minimum Cold utilities : 43.9 Gcal/h
100
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250
Duty (Gcal/h)
20
Исследование выработки пара
Исходные данные для проектирования
•
•
Учтены несколько уровней пара от пара
сверхнизкого давления до пара СД
Рассмотрены возможности для:
• Для повторного сжатия пара от сверхнизкого давления
до НД и НД до СД
• Подогрева котловой воды
• Подогрева воздуха печи
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12 - 14 , 2012
th
th
21
Исследование выработки пара
Исходные данные для проектирования
Пример рассмотренной схемы изменений:
• Повышение или понижение рабочего давления
колонн
 Для тепловой интеграции с другими технологическими
потоками
• Установка дополнительного теплообменника в
реакционной секции (выше регенерация тепла на
выходящих потоках из реактора)
• Повышение теплового КПД печи прямого нагрева
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
22
Пример интеграции
технологического тепла
Сырье 1
Реактор
Сырье 2
Отдув
ВД
Отдув НД в
стаб.компр.
Цирк.
компрессор
Печь
сырья
Возд.хол-к
продукта
реактора
Холодный
сепаратор
ТО сырье /
продукт
реактора
Дистиллят
на
стабилиза
цию
Пар ВД
Продукт 1
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
23
Пример интеграции
технологического тепла
Сырье 1
Реактор
Сырье 2
Отдув
НД
Отдув
ВД
Цирк.
компрессор
Отход.газ
от стаб.
Печь
сырья
Возд.хол-к
продукта
реактора
Дистиллят
на
стабилиза
цию
ТО сырье /
продукт
реактора
Пар ВД
Продукт 1
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
24
Энергоэффективность
в сравнении с CAPEX
•
Выигрыш в эксплуатационных параметрах,
дополнительно: ~ 20%
•
Повышение CAPEX:
• Корректировка рабочего давления колонн:
• Повышение давления для повышения тепловой интеграции
• Снижение давления для снижения нагрузки рибойлера
(компрессор отходящего газа)
• Больше оборудования: много ТО и парогенераторов
• Снижение риска утечек воды (специальное
исполнение ТО, тестирование & обследование
оборудования, процедуры останова и пуска)
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
25
Границы установок & ОЗХ
•
•
Границы установок могут быть областями тепловых
потерь
План хранилищ, особенно промежуточных продуктов,
должен быть пересмотрен с энергетической точки
зрения
FG
FG NETW.
HP H2S FROM REMOVAL SECTIONS
1-002
MTBE
MOGAS
501 A/B
AMREG
MP H2S FROM REMOVAL SECTIONS
502 A/B/C/D
SRU
H2S
H2S + NH3 FROM SWS
3-901
SULFUR
503 A/B
TGT + INCIN
H2S + NH3
S
3-001
C3
LPG
3-002
C4
103
SGP
LPG
2-105-1
LNA
LNA
303
NHT
105
NSP
2-101-1
LNA
FG
2-105-2
HNA
101
ATMOS DISTILLATION
FG + LPG + NA
1-001
CRUDE
2-101-2
KERO
301
HDS KERO
GO
302
HDS GO
2-401-1
ISOM
3-003
MOGAS 95
LPG
3-004
MOGAS 92
LNA
KERO
401
ISOM
2-301-1
HDS KERO
402
CCR
REF
2-402-1
REF
HNA
3-007
HNA
HDS KERO
3-005
JET
HDS GO
3-006
GO
2-203-1
HCK KERO
2-101-3
GO
2-302-1
HDS GO
FG + LPG + NA
HCK
2-102-1
VGO
VGO
203 A/B
HCK
HCK GO
2-203-2
HCK GO
2-202-1
MOGAS
2-203-3
HRD
202
FCC + STAB
HCGO
FG
701
LPG TREAT.
104
UGP
LNA
LCGO
2-101-4
ARD
2-202-2
RFO
LCO
2-201-1
CGO
FG + LPG
102
VACUUM DISTILLATION
HCK RD
HCO / SLU
FG + LPG + CNA
LNA
2-102-2
VRD
FG
LN
HN
VRD
201
DCK
VRD
LPG
H2S + NH3
601 A/B
STR
3-902
COKE
COKE
H2 NETW.
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September
504 A/B
SWS
12th -
RECYCLED WATER
14th,
2012
WWT
DRAWING
BLOCK FLOW DIAGRAM: UNITS - STORAGES
PROJECT
CASE 16° API COKER - 1300 KTPY GASOLINE
Job Number
07-3023S
Unit
Type
Date
By
Check
Issue
1000
3D
03/07/07
YCH
RGR
1
26
Содержание
•
Проблема энергоресурсов и CO2
•
Axens как ключевой партнер
•
Оптимизация оборудования
•
Примеры оптимизации проектов
•
Заключение
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
27
Заключение
•
•
•
•
Представленный опыт в энергоэффективности
может быть применен как к новым установкам, так и
к существующим
Однако, ожидаемый выигрыш для существующих
производств будет более ограниченным, чем для
проектируемых/строящихся
Повышение энергоэффективности должно быть
целесообразным и устойчивым
Axens активно работает по повышению
энергоэффективности:
• Технологии & продукты (технологическая
интеграция, оборудование)
• Консультационные услуги (предложение может
быть совместным с Solvay Energy Services)
XXVI Russian National Inter-Industry Meeting - September 12th - 14th, 2012
28
Энергоэффективность с позиции
лицензиара технологических процессов
Благодарим за внимание
29