Снижение энергетических затрат при управлении установкой ректификации нефти

Лариса Геннадьевна Тугашова, Андрей Владимирович Затонский

Аннотация


Введение. В настоящее время недостаточно разработаны методы оценки энергетической эффективности малых нефтеперерабатывающих заводов. Цель исследования: оптимизация энергетических затрат на разделение нефти. Материалы и методы. Представлен алгоритм расчета секционной модели атмосферного блока установки ректификации нефти малой мощности. Полученная модель дополнена расчетом аппарата воздушного охлаждения и кожухотрубного теплообменника. Выбраны факторы, влияющие на энергетические затраты: расход перегретого водяного пара в атмосферную и отпарную колонны, флегмовое число, расход сырья. Для вывода зависимости выбранного критерия от перечисленных факторов применен метод ортогонального центрального композиционного планирования эксперимента. Составлена матрица планирования четырехфакторного эксперимента с применением секционной модели. Получены результаты проведения эксперимента в программном пакете MATLAB. Выполнена оценка незначимости коэффициентов в полученном уравнении регрессии второго порядка, из модели исключены незначимые коэффициенты. Проведена проверка адекватности модели с помощью критерия Фишера. Уравнение регрессии, представленное в физических величинах факторов, является целевой функцией. Результаты. Построена поверхность выходного параметра в зависимости от управляющих факторов (флегмового числа и расхода перегретого водяного пара в атмосферную колонну) при постоянном расходе сырья и постоянном расходе перегретого пара в отпарную колонну. Показано, что выбранные факторы влияют не только на энергетические затраты, но и на показатели качества нефтепродуктов. Приведены математические модели для определения показателей качества нефтепродуктов (температур начала и конца кипения) на нефтеперерабатывающей установке, использующиеся как ограничения. Предложено применение полученной зависимости для оптимизации энергетических затрат на установке ректификации нефти в условиях меняющегося расхода сырья. Заключение. Полученные оптимальные значения факторов могут быть использованы как задания регуляторам на действующей установке.


Ключевые слова


энергетические затраты; ректификация нефти; расход перегретого водяного пара; флегмовое число; секционная модель; оптимизация; показатели качества

Полный текст:

PDF

Литература


Ясавеев, Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Модернизация установок переработки углеводородных смесей / Х.Н. Ясавеев, А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов. – Казань: Изд-во «ФЭН», 2004. – 307 с.

Панкрушина, А.В. Инициализация параметров расчета и оценка эффективности комплексов с частично и полностью связанными тепловыми и материальными потоками / А.В. Панкрушина, О.В. Перерва, Т.Н. Гартман // Математические методы в технике и технологиях – ММТТ. – 2017. – Т. 4. – С. 66–68.

Reyes-Labarta, Juan A. A hybrid simulation-optimization approach for the design of internally heat-integrated distillation columns / Juan A. Reyes-Labarta, Miguel A. Navarro, José A. Caballero // 12 AIChE Annual Meeting. – 2012. DOI: 10.1016/B978-0-444-59520-1.50110-X

Хоменков, А.С. Энергосбережение в процессах ректификации с применением тепловых насосов / А.С. Хоменков, С.И. Ильина // Успехи в химии и химической технологии. – 2017. – Т. XXXI, № 5. – C. 17–19.

Ганеев, А.Р. Современное состояние установок переработки нефти. Оптимизация теплообменной системы на действующей установке ЭЛОУ-АВТ с использованием пинч-анализа / А.Р. Ганеев, А.Г. Сладовский, О.Ю. Сладовская // Нефтепереработка и нефтехимия. – 2018. – № 6. – С. 33–37.

Тугашова, Л.Г. Способ повышения энергоэффективности технологических установок / Л.Г. Тугашова, Д.Л. Гильманова, Г.Х. Сафиуллина // Управление техносферой. – 2018. – Т.1, № 4. – С. 362–371.

Определение оптимальных параметров греющего пара на установках фракционирования нефти / М.А. Самборская, В.П. Гусев, И.А. Грязнова, А.В. Вольф // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. – 2015. – № 2 (59). – С. 157–168. DOI: 10.17212/1814-1196-2015-2-157-168

Gadalla, Mamdouh A. Optimization of Existing Heat-Integrated Refinery Distillation Systems / Mamdouh A. Gadalla, Megan Jobson, Robin Smith // Chemical Engineering Research and Design. – 2003. – Vol. 81. – P. 147–152. DOI: 10.1205/026387603321158302

Тугашова, Л.Г. Моделирование системы управления ректификационной колонной в среде Matlab / Л.Г. Тугашова // Новый Университет. – 2016. – № 8–9 (54–55). – С. 18–24.

Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 2017616335 Российская Федерация. Моделирование статических и динамических режимов процесса ректификации нефти / Л.Г. Тугашова. – 17.04.2017.

Затонский, А.В. Моделирование статического режима процесса ректификации с идентификацией состава и свойств нефти / А.В. Затонский, Л.Г. Тугашова // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2015. – № 6. – C. 109–116. DOI: 10.31660/0445-0108-2015-6-109-116

Затонский, А.В. Внешние связи информационной модели системы управления техническим состоянием оборудования / А.В. Затонский, В.Ф. Беккер, П.В. Плехов // Современные наукоемкие технологии. – 2009. – № 7. – С. 78–79.

Гайле, А.А., Пекаревский Б.В. Расчет ректификационных колонн / А.А. Гайле, Б.В. Пекаревский. – СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2007. – 86 с.

Технология переработки нефти. В 2 ч. Ч. 1: Первичная переработка нефти / под ред. О.Ф. Глаголевой, В.М. Капустина. – М.: Химия: КолосС, 2006. – 400 c.

Петков, А.А. Ортогональное центральное композиционное планирование в технике и электрофизике высоких напряжений: учеб.-метод. пособие / А.А. Петков. – Харьков: НТУ «ХПИ», 2007. – 61 с.

Макаричев, Ю.А. Методы планирования эксперимента и обработки данных: учеб. пособие / Ю.А. Макаричев, Ю.Н. Иванников. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2016. – 131 с.

Кафаров, В.В. Методы кибернетики в химической технологии / В.В. Кафаров. – Изд. 2-е, перераб. – М.: Химия, 1971. – 496 с.

Гартман, Т.Н. Основы компьютерного моделирования химико-технологических процессов: учеб. пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. – М.: Академкнига, 2008. – 416 с.

Тугашова Л.Г. Прогнозирование показателей качества нефтепродуктов на установках первичной переработки нефти // Ученые записки Альметьевского государственного нефтяного института. – 2015. – Т. XIV, № 1. – С. 99–103.

Затонский, А.В. Моделирование объектов управления в MatLab: учеб. пособие / А.В. Затонский, Л.Г. Тугашова. – СПб.: Лань, 2019. – 144 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr200112

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.