«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Оптимальная организация процесса газофракционирования

УДК: 66.048.3-986
DOI: -

Авторы:

¹ Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Ключевые слова: газофракционирующая установка, колонна разделения, моделирование, оптимизация, эксергетический КПД, температура, питание колонны, флегмовое число, структура системы

Аннотация:

На основе методов математического моделирования и термодинамики разработано техническое предложение по оптимальной организации процесса газофракционирования. В качестве объекта исследования выбрана газофракционирующая установка по получению предельных углеводородов, включающая три колонны разделения. Проведено моделирование установки в программной среде ChemCad для получения данных технологического режима ее работы. В программе проводился расчет теоретических тарелок. В качестве критерия оптимальной организации было обосновано использование эксергетического КПД. При этом было показано, что данный подход корреспондируется с системным подходом к оптимальной организации систем на основе теории информации. Задача оптимальной организации процесса газофракционирования решалась при условии заданных и неизменных производительности и качества продуктов разделения. Оптимизируемыми параметрами являлись температуры потоков питания в колонны. Оценка критерия оптимальной организации для колонного оборудования проводилась для рассчитанных отдельно минимально допустимых флегмовых чисел по колоннам. Результаты оптимальной организации колонн легли в основу разработки новой топологии технологической схемы процесса газофракционирования, исключающей притоки дополнительной энергии извне. Полученное техническое решение позволяет повысить эксергетический КПД системы с 50 до 55 %.

Список литературы:

1. Анализ рынка широкой фракции легких углеводородов в России в 2016–2020 годах и прогноз на 2021–2025 годы. – URL: https://businesstat.ru/images/demo/ngl_russia_demo_businesstat.pdf
2. Амиян В.А., Васильева Н.П. Добыча газа. – М.: Недра, 1974. – 312 с.
3. Чуракаев А.М. Газоперерабатывающие заводы. Технологические процессы и установки. – М.: Химия, 1971. – 240 с.
4. Газофракционирование / Л.И. Муллахметова, Е.И. Черкасова, Р.И. Сибгатуллина [и др.] // Вестн. технолог. ун-та. – 2016. – Т. 19, № 24. – С. 49–55.
5. Муллахметова Л.И., Черкасова Е.И. Попутный нефтяной газ: подготовка, транспортировка и переработка // Вестн. технолог. ун-та. – 2015. – Т. 18, № 19. – С. 83–90.
6. Косарева М.А., Стахеев С.Г., Третьякова Н.А. Основные технологии переработки нефтегазового сырья: учеб. пособие. – Екатеринбург, Изд-во Урал. ун-та, 2022. – 110 с.
7. ИТС 48–2017. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. – М.: Бюро НТД, 2017. – VI, 165 с.
8. Лаптев А.Г., Башаров М.М., Афанасьев Е.П. Повышение эффективности процессов и снижение энергозатрат в нефтегазохимическом комплексе // Тр. Академэнерго. – 2017. – № 2. – С. 48–60.
9. Тимошенко А.В., Анохина Е.А. Моделирование и оптимизация как инструмент разработки высокоэффективных технологических схем ректификации // Российский технолог. журн. – 2017. – № 3(17). – С. 138–150.
10. Юрченко Н.В., Смоликов М.Д. Повышение энергоэффективности газофракционирующих установок (ГФУ) // Техника и технология нефтегазового производства: материалы 7-й междунар. науч.-техн. конф., Омск, 24–28 апр. 2017 г. – Омск: ОмГТУ, 2017. – С. 19–20.
11. Валиуллин И.И. Повышение эффективности колонного оборудования // Вестн. науки и образования. – 2017. – № 11(35). – С. 19–29.
12. Бабидорич М.И., Пенькова П.С., Реутова О.А. Оптимальная организация теплообменного режима в процессах газофракционирования // Прикладная математика и фундаментальная информатика. – 2019. – Т. 6, № 4. – С. 39–45. – DOI: 10.25206/2311-4908-2019-6-4-39-45
13. Сычева О.И., Писаренко Ю.А. Критерии оценки термодинамической эффективности процесса ректификации // Теорет. основы хим. технологии. – 2019. – Т. 53, № 3. – С. 309–314. – DOI: 10.1134/S0040357119020167
14. Налетов В.А., Глебов М.Б., Потемкина Т.А. Информационные технологии в задачах повышения рентабельности процесса транспортировки природного газа // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 3(584). – С. 12–17. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-3(584)-12-17
15. Налетов В.А., Колесников В.А., Глебов М.Б. Термодинамические основы системного информационного подхода к организации сложных технологических объектов // Теорет. основы хим. технологии. – 2020. – Т. 54, № 3. – С. 335–344. – DOI: 10.31857/S0040357120020128
16. Информационно-вероятностный подход к оптимальной организации процесса бинарной ректификации / В.А. Налетов, В.А. Колесников, М.Б. Глебов, А.Ю. Налетов // Теорет. основы хим. технологии. – 2019. – Т. 53, № 3. – С. 315–323. – DOI: 10.1134/S004035711902012X
17. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков [и др.]. – 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Химия, 1991. – 496 с.