Моделирование интегрированной схемы разделения широкой фракции легких углеводородов на центральной газофракционирующей установке в стационарном и динамическом режимах с помощью программы Хайсис

СОДЕРЖАНИЕ

Введение................................................................................................ 3

1  Описание процесса........................................................................... 5

2  Моделирование в стационарном режиме........................................ 8

2.1  Последовательность расчета...................................................... 8

2.2  Оптимизация............................................................................. 24

2.3  Расчетное исследование........................................................... 25

2.4  Составные кривые..................................................................... 26

3  Моделирование в динамическом режиме..................................... 29

3.1  Использование динамического помощника............................ 29

3.2  Установка регуляторов............................................................ 29

3.3  Наблюдение за процессом........................................................ 33

Выводы................................................................................................ 35

Список литературы.............................................................................. 36

Приложение А..................................................................................... 37

Приложение Б...................................................................................... 54

ВВЕДЕНИЕ

Сокращение потребления топливно-энергетических ресурсов в промышленности сопряжено с широкомасштабной реализацией современных энергосберегающих технологий, созданием высокоэффективных энерготехнологических комплексов [1]. Хотя этот вопрос далеко не нов для нефтехимической промышленности, в последнее десятилетие добавились два фактора, которые придали особое значение экономии энергии в Украине и вынуждают расширять диапазон используемых для этой цели методов и средств.

На украинских НПЗ большая часть технологических установок строилась в 60-х и 70-х годах, когда цена энергоресурсов была очень низкая, и экономии энергии не придавалось большого значения. И в последующие годы энергосберегающих мероприятий практически не производили. Поэтому энергопотребление в основных процессах нефтепереработки и нефтехимии на (30 – 60) % выше, чем в современных зарубежных установках.

Улучшения в этом направлении достигаются путем модернизации отдельных систем производства, установок и заводов в целом, рационализации и совершенствования производственных операций.

Ранее в работе [2] ,был проведен анализ энергопотребления в процессе разделения широкой фракции легких углеводородов (ШФЛУ) на центральной газофракционирующей установке (ЦГФУ) ОАО «Уралоргсинтез»
(рис. 1). В результате данного анализа были выявлены недостатки существующей теплообменной системы, которые приводят к увеличению энергопотребления. Достигнута минимальная разность температур между холодной и горячей составными кривыми, что позволяет уменьшить энергопотребление на установке белее, чем в 2 раза, по сравнению с существующей.

Целью данной работы является моделирование интегрированной схемы разделения ШФЛУ на ЦГФУ в стационарном и динамическом режимах с помощью программы Хайсис, которая разработана фирмой «Хайпротех».

Рисунок 1 – Нефтеперерабатывающий комплекс «Уралоргсинтез»

Программа Хайсис обладает многосхемной архитектурой [3-8], хорошо организованным интерфейсом, уникальными техническими возможностями и интерактивной работой. Целый ряд существенных компонентов, которые входят в программу Хайсис, делают ее мощным инструментом моделирования стационарных режимов работы технологических схем. Данная программа оснащена обширным списком моделируемых технологических операций и большим количеством методов расчета фазового равновесия и свойств, что позволяет надежно рассчитывать широкий класс технологических объектов, кроме того, программа позволяет инженеру при проведении расчетов гораздо глубже понять процессы, происходящие в моделируемой схеме.

1 ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА

ЦГФУ предназначена для разделения сырья – ШФЛУ и технического бутана на товарные фракции: пропановую, изобутановую, нормального бутана, изопентановую, нормального пентана и гексановую. Установка введена в действие в 1979 году с проектной мощностью 800 тысяч тонн сырья в год.

На основании изучения технологического регламента процесса разделения ШФЛУ, выполнения ее обследования, проведения измерений технологических параметров процесса и после проведения пинч-анализа построена принципиальная энерготехнологическая схема процесса разделения для тепловой интеграции (рис. 1.1).

В технологическом процессе задействованы пять ректификационных колонн. Это

-  колонна К-1 – узла выделения этан-пропановой фракции;

-  колонна К-2 – узла выделения изобутан-бутановой фракции;

-  колонны К3/1 и К-3/2 –узла разделения изобутан-бутановой фракции;

-  колона К-4 – узла выделения изопентан-пентановой фракции.

После проведения интеграции процесса разделения ШФЛУ на ЦГФУ были выделены 15 технологических потоков:

1.  Кубовый остаток К-1. Отводится с низа колонны К1, охлаждается в теплообменнике Т-1 и подается для разделения в колонну К2. t_нач = 111°С,
t_кон = 104 °С, G = 59,99 т/ч.