Повышение эффективности установки первичной переработки нефти путем совершенствования структуры оборудования (стр. 2 )

реальных значений продуктов нефтепереработки; метод оптимизации

динамического программирования по приведенным затратам позволил

определить оптимальное значение температурного напора.

Научная новизна полученных результатов:

— усовершенствовано имитационную модель теплофизических

свойств продуктов первичной переработки нефти и сырья, которая

отличается от известных тем, что основывается на использовании

дисперсионного анализа, что дало возможность определить ее величины

при наименьших значения дисперсии для уменьшения погрешности

расчетов тепловых потоков;

— получил дальнейшее развитие метод пинч-анализа, который

отличается от известного тем, что в потоковую теплоемкость добавляются

приведенные затраты энергии на сооружение и эксплуатацию установки по

методу энергии-нетто, что дало возможность сравнивать между собой

9

технико-экономические и энергетические результаты, полученные при

анализе действующей структуры установки первичной переработки нефти;

— впервые сформулирована и решена оптимизационная задача для

тепловой схемы энергетической установки первичной переработки нефти,

которая отличается от известных тем, что объединяет в себе такие

характеристики как текущих затрат энергии и капитальных затрат энергии,

что позволяет комплексно анализировать процесс функционирования

системы различной технической структуры;

― впервые предложена энергосберегающая структура установки

первичной переработки нефти, которая отличается от известных тем, что

содержит компрессоры после отбензинивающей и атмосферной колон, что

позволило, за счет повышения давления и температурного потенциала,

использовать рекуперативную теплоту конденсации легких фракций

продуктов первичной переработки нефти, которая ранее отводилась в

окружающую среду.

Практическое значение полученных результатов заключается в:

— разработанный метод оценки эффективности использования

первичных энергоресурсов основанный на методах пинч-анализа и

энергии-нетто позволяет уменьшить температурный напор между

холодными и горячими потоками за счет оптимального расположения

теплообменного оборудования на УППН;

— за счет расположения компрессоров после отбензинивающей и

атмосферной колон удалось объединить часть цикла теплонасосной

установки с циклом УППН, что позволило рекуперативно передать

энергию от холодных к горячим потокам через пинч, что является самой

эффективной процедурой;

10

— полученные модели теплофизических свойств были использованы

во время проведения энергетического аудита установки ЭЛОУ-АВТ на

ПАТ «Лукойл-Одесский НПЗ».

Испытания и внедрение, проведенные на ПАТ «Лукойл-Одесский

НПЗ» (2009-2010 гг.), подтвердили эффективность разработанного метода

анализа. Результаты работы используются в учебном процессе на кафедрах

«Автоматизации теплоэнергетических процессов» и «Электроснабжения и

энергетического менеджмента».

Личный вклад соискателя. Научные результаты, изложенные в

диссертации, получены автором самостоятельно. Автору принадлежат

основные идеи относительно дальнейшего развития метода пинч-анализа

для анализа УППН, кроме того, показана возможность построения

энергосберегающей структуры, за счет использования рекуперативного

теплообмена.

В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежат:

в [74] - определение теплофизических свойств ПППН и сырья; в [73] -

определение оптимального значения температурного напора между

холодными и горячими технологическими потоками; в [71,75] -

определение экономического эффекта от интегрированного процесса; в

[59] - предложено объединить методы пинч-анализа и энергии-нетто; в

[59,60,72] - предложено использование компрессоров на УППН между

конденсаторами и рабочими колоннами.

Апробация результатов работы. Результаты диссертационного

исследования докладывались на международных конференциях и

семинарах: на седьмой Международной научно-практической

конференции «Развитие научных исследований» (г. Полтава, 2011),

«Автоматика и энергосберегающие технологии» (Кировоград, 2012),

«Информационные технологии и автоматизация-2012» (Одесса, 2012);

международной научно-практической конференции «Перспективные

11

инновации в науке, образовании, производстве и транспорте '2011»

(Одесса, 2012); международном научном симпозиуме «Достижения

современной науки» (Одесса, 2012 г.).

Публикации. Результаты научных достижений изложены в 11

научных трудах, из них 6 – в специализированных научных изданиях,

рекомендованных аттестационной комиссией МОН Украины, 1 –

коллективная монография, 4 – докладов и тезисов докладов

международных, национальных, региональных конференций.__

ВЫВОДЫ

Диссертационная работа содержит полученные автором новые научно

обоснованные результаты, которые заключаются в совершенствовании

метода пинч-анализа за счет его сочетания с методом эксергии-нетто и

разработкой новой энергосберегающей структуры УППН за счет

использования компрессоров после отбензинивающей и атмосферной

колонн, повышающих температурный потенциал отходящих газов легких

фракций для использования в следующем цикле рекуперативной теплоты.

Полученные результаты позволяют сделать такие выводы:

1. Проведенный анализ направлений разработок

энерготехнологических схем первичной переработки нефти показал, что под

структурой установки понимают взаимные связи технологического

оборудования между собой с помощью трубопроводов. Анализ литературно-

патентных источников показал, что исследователи в отрасли

энергосбережения установок первичной переработки нефти обратили

внимание на экономию первичных энергоресурсов, однако повышение их

эффективности проводилось только для тех установок, где наблюдались

перекрестные потоки через пинч и не выявлено структуры УППН, в которой,

любым способом, эффективно использовалась теплота конденсации легких

фракций.

2. Для расчета потоковых теплоемкостей УППН было предложено

определять теплофизические параметры продуктов первичной переработки

нефти и сырья за счет дисперсионного анализа известных выражений

соответствующих моделей свойств, что позволило определить и

использовать те выражения, в которых было рассчитано наименьшее

значение дисперсии. Максимальные значения относительных погрешностей

полученных значений теплофизических свойств для рассматриваемого

диапазона температур, такие: плотность - 0,4 %, энтальпия - 1,8 %,

теплоемкость - 1,3 %.

139

3. Анализ параметрической чувствительности функции обнаружил, что

при изменении температурного напора на 20%, как аргумента функции

приведенных расходов, происходит изменение функции на 3,1%, при

аналогичном изменении входной температуры первичного сырья на 2,5%, а

при изменении количества ТА - на 1,7%. При этом погрешность модели

складывает менее 2 %.

4. Для исследования эффективности УППН нашел дальнейшее

развитие метод пинч-анализа, в котором в потоковую теплоемкость

добавляются приведенные расходы энергии на сооружение и эксплуатацию

установки по методу энергии-нетто, что позволило сравнивать между собой

технико-экономические и энергетические результаты, полученные при

анализе УППН. Приведенные расходы при оптимальном значении пинча для

данной установки в денежных единицах составили

min

опт

Зпр Dt =22°С 1200тис.$ = ,

а в энергетических -

min

опт

пр 20 С 1576кВт t Е D = ° = .

5. Введенная целевая функция оптимизационной задачи для тепловой

схемы энергетической УППН объединяет такие характеристики текущих и

капитальных расходов энергии, что позволяет комплексно анализировать

процесс функционирования системы любой технической структуры, что

обнаружило локализацию оптимального значения пинча на кривой

приведенных расходов на уровне 22° С, а на кривой расходов энергии - 20° С.

Отклонения в значениях складывает меньше 10%.

6. Предложенная усовершенствована энергосберегающая структура

УППН, в которой используется рекуперативная теплота конденсации

газообразных легких фракций продуктов первичной переработки нефти и

минимизируется температурный напор между холодными и горячими