Таким образом:
1. На основе полученных с производства данных была построена имитационная модель схемы установки в программной среде моделирования
Aspen HYSYS.
2.Построенная модель схемы имитирует технологические процес-
сы, которые применяются на реальной установке.
3. Проверка адекватности модели схемы показывает ее соответствие текущему технологическому режиму установки. Математическое ожидание не превышает 5 % по материальному и тепловому балансам.
56
3. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УЛУЧШЕНИЮ УСТАНОВКИ ИЗОМЕРИЗАЦИИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПИНЧ-АНАЛИЗА
3.1. Выполнение пинч-анализа установки изомеризации
По выбранному варианту работы установки был проведен детальный пинч-анализ. В качестве основы для получения данных использована базовая модель установки изомеризации.
3.1.1. Извлечение данных
Извлечение данных связано с получением необходимой для проведе-
ния пинч-анализа информации из данных теплового и материального баланса технологического процесса. Для его проведения необходимо получить соот-
ветствующие данные по тепловым нагрузкам технологического процесса.
Этот этап включает в себя определение нагрузок, связанных с нагревом и охлаждением. Данные по потокам были получены непосредственно из ба-
зовой модели, разработанной для установки изомеризации. Полный комплект данных по потокам приведен в таблице 5.
Таблица 5 – Данные по потокам установки изомеризации
№ |
Поток |
Тип |
Позиция |
Начальн |
Конечна |
Изме |
Нагрузка, |
|
п/п |
|
потока |
оборудования |
ая |
я |
нение |
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
темпера |
температ |
энталь |
|
|
|
|
|
|
Нагре |
Холод |
|||
|
|
|
|
тура, °С |
ура, °С |
пии, |
ват. |
ил. |
|
|
|
|
|
|
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
ГСС |
хол |
Т-1/1-5 |
49,3 |
217,6 |
15,74 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Гидрогенизат |
хол |
Т-2/1,2 |
40,5 |
112,7 |
4,1 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Сырье блока |
хол |
Т-3/1-6 |
58,9 |
116,7 |
14,7 |
– |
– |
|
изомеризации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
В Т-4 |
хол |
Т-4 |
40,3 |
65,9 |
2,06 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
В Т-5 |
хол |
Т-5/1-3 |
77,3 |
141 |
6,3 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Куб К-6 |
хол |
Т-6/1,2 |
131 |
139,1 |
29,44 |
29,44 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
В Т-7 |
хол |
Т-7 |
65,9 |
77,3 |
0,97 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Пентановая |
хол |
Т-8 |
40,5 |
65,3 |
0,5 |
– |
– |
|
фракция в К-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Топливный |
хол |
Т-10 |
28,8 |
103,8 |
0,32 |
0,32 |
– |
|
газ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
ТФВ |
хол |
Т-12 |
105 |
135 |
28,2 |
|
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
57 |
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 5
№ |
Поток |
Тип |
Позиция |
Начальн |
Конечна |
Изме |
Нагрузка, |
|
п/п |
|
потока |
оборудования |
ая |
я |
нение |
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
темпера |
температ |
энталь |
|
|
|
|
|
|
Нагре |
Холод |
|||
|
|
|
|
тура, °С |
ура, °С |
пии, |
ват. |
ил. |
|
|
|
|
|
|
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
ГСС в Р-1 |
хол |
П-1 |
217,6 |
280 |
4,24 |
4,24 |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
Подогрев ку- |
хол |
П-2 |
152 |
157 |
8,42 |
8,42 |
– |
|
ба К-1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
Подогрев ку- |
хол |
П-3 |
96,4 |
106,1 |
38,58 |
38,58 |
– |
|
ба К-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
14 |
Сырье блока |
хол |
П-4 |
116,7 |
136 |
5,93 |
5,93 |
– |
|
изомеризации |
|
|
|
|
|
|
|
|
в Р-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
Подогрев |
хол |
П-5 |
166,3 |
169,3 |
7,05 |
7,05 |
– |
|
куба К-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
Подогрев |
хол |
П-6 |
104,8 |
108,8 |
16,71 |
16,71 |
– |
|
куба К-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
ГПС |
гор |
Т-1/1-5 |
280 |
103,6 |
15,74 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
Куб К-1 |
гор |
Т-2/1,2 |
157,9 |
85,8 |
4,1 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
Продукт |
гор |
Т-3/1-6 |
152 |
86,8 |
14,7 |
– |
– |
|
блока |
|
|
|
|
|
|
|
|
изомеризации |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
В Р-2/2 |
гор |
Т-4 |
155 |
138,8 |
2,06 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21 |
Куб К-3 |
гор |
Т-5/1-3 |
169,3 |
106,9 |
6,3 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
БП из К-6 |
гор |
Т-7 |
103,2 |
79,5 |
0,97 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
Куб К-5 |
гор |
Т-8 |
109,1 |
101,7 |
0,5 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
24 |
Конденсат |
гор |
Т-12 |
155 |
120 |
28,2 |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
25 |
ГПС в ХВ-1 |
гор |
ХВ-1 |
97,8 |
60 |
3,54 |
– |
3,54 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
26 |
ГПС в Х-1 |
гор |
Х-1 |
60 |
40 |
1,44 |
– |
1,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
Пары К-1 в |
гор |
ХВ-2, Х-2 |
82,19 |
40 |
6,21 |
– |
6,21 |
|
ХВ-2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28 |
Пары К-2 в |
гор |
ХВ-3, Х-3 |
66,9 |
40 |
38,37 |
– |
38,37 |
|
ХВ-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29 |
Куб К-2 в |
гор |
ХВ-4 |
102,1 |
50 |
2,52 |
– |
2,52 |
|
ХВ-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30 |
Изомеризат в |
гор |
ХВ-5 |
86,77 |
50 |
8,64 |
– |
8,64 |
|
ХВ-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
31 |
Изомеризат в |
гор |
Х-5 |
50 |
40 |
1,87 |
– |
1,87 |
|
Х-5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
32 |
Пары К-3 в |
гор |
ХВ-6, Х-6 |
79,0 |
48,1 |
4,41 |
– |
4,41 |
|
ХВ-6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
33 |
Пары К-5 в |
гор |
ХВ-7, Х-7 |
66,6 |
40 |
18 |
– |
18 |
|
ХВ-7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
58 |
|
|
|
|
|
Окончание табл. 5
№ |
Поток |
Тип |
Позиция |
Начальн |
Конечна |
Изме |
Нагрузка, |
|
п/п |
|
потока |
оборудования |
ая |
я |
нение |
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
темпера |
температ |
энталь |
|
|
|
|
|
|
Нагре |
Холод |
|||
|
|
|
|
тура, °С |
ура, °С |
пии, |
ват. |
ил. |
|
|
|
|
|
|
Гкал/ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
34 |
БП К-6 в ХВ- |
гор |
ХВ-8 |
79,53 |
50 |
1,13 |
– |
1,13 |
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
Пары К-6 в |
гор |
ХВ-9, Х-9 |
81,54 |
41 |
30,77 |
– |
30,77 |
|
ХВ-9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36 |
Легкий |
гор |
Х-9 |
41 |
40 |
0,02 |
– |
0,02 |
|
изомеризат с |
|
|
|
|
|
|
|
|
установки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
37 |
Тяжелый |
гор |
Х-10 |
139,7 |
40 |
0,04 |
– |
0,04 |
|
изомеризат с |
|
|
|
|
|
|
|
|
установки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
38 |
Конденсат из |
гор |
ХВ-11 |
120 |
60 |
3,35 |
– |
3,35 |
|
Т-12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
39 |
Конденсат в |
гор |
ХВ-15 |
60 |
47 |
0,02 |
– |
0,02 |
|
ХВ-15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ИТОГО |
– |
– |
– |
– |
– |
110,6 |
120,3 |
|
|
|
|
|
|
|
9 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1.2. Целевые показатели энергопотребления
Существующее значение ΔTmin для технологического процесса состав-
ляет 32 °C. Это соответствует величине ΔTmin, использованной в дальнейшем при пинч-анализе, как значение, при котором целевое значение горячего энергоносителя равно существующему уровню потребления горячего энер-
гоносителя.
Величина показателя ΔTmin, использованная для определения целевого значения, равна 30 °C. Она определяется при помощи программы
SuperTarget™, разработанной компанией KBC с учетом профилей нагрева и охлаждения установки и их сравнительного анализа. Полученная в результа-
те этого процесса температура пинч-перехода составляет 118 °C для горячих потоков и 86 °C для холодных. Определение целевых показателей по уста-
новке предполагает использование тех же энергоносителей, что и при экс-
59
плуатации по базовому варианту. Это означает, что рассматриваются только топливо, пар, охлаждающая вода и воздушное охлаждение. Результирующие целевые значения приведены в таблице 6.
Таблица 6 – Целевые значения экономии по установке изомеризации
Энергоноситель |
Использование по |
Использование по |
Экономия |
|
базовому варианту |
целевому варианту |
(Гкал/ч) |
|
(Гкал/ч) |
(Гкал/ч) |
|
Топливо (поглощенная нагрузка) |
110,7 |
109,5 |
1,2 |
|
|
|
|
Воздух/охлаждающая вода |
120,4 |
119,1 |
1,3 |
|
|
|
|
Начиная с тепловых нагрузок процесса, как показано в таблице 6,
пинч-анализ позволяет определить целевой показатель минимального энер-
гопотребления. Целевые энергетические показатели определяются при по-
мощи средства, которое называется «Композитные кривые». На данном этапе следует отметить, что достижение целевого значения экономии, указанного выше, потребует масштабных изменений сети теплообменников, что проти-
воречит принципам определения объема реконструкции, заключающихся в максимальном повышении экономии при минимальных инвестициях.
Композитные кривые включают в себя соотношения температуры и энтальпии присутствующего в процессе тепла («горячая композитная кри-
вая») и потребление тепла процессом («холодная композитная кривая»),
представляемые совместно в графическом виде [42–44].
На рисунке 5 приведены композитные кривые для технологического процесса изомеризации, горячая композитная кривая показана жирной лини-
ей, холодная – тонкой.
60