Повышение эффективности производства без капитальных затрат и рост рентабельности инвестиций – то, что компания Аггреко предлагает заказчикам уже более 55 лет. Мобильное оборудование компании открывает для предприятий новые возможности, одна из которых – устранение производственных ограничений без капитальных вложений или модификации собственного оборудования. В этом материале разобраны основные проблемы, с которыми сталкиваются НПЗ по всему миру, и приведены решения Аггреко, которые позволили эти проблемы устранить.
Сезонные ограничения нефтепереработки
Высокие температуры летом зачастую негативно влияют на функционирование систем охлаждения оборудования, которые перегреваются из-за горячего воздуха, что в свою очередь может негативно сказываться на достижении производственных целей. Эти проблемы можно решить, используя готовое арендное оборудование, что позволит:
● значительно сократить время охлаждения реактора при замене катализатора на установках гидроочистки в конце производственного цикла (EOR);
● увеличить выработку установки вакуумной перегонки (УВП) летом или даже в течение года;
● повысить уровень извлечения сероводорода в установках аминовой очистки;
● обеспечить быстрое охлаждение (после выпуска пара) и сушку оборудования;
● повысить производительность установки производства полипропилена (ПП) за счет улучшенной системы охлаждения;
● повысить производительность штатной градирни;
● повысить производительность сжигания кокса в регенераторе флюид-каталитического крекинга (ФКК);
● максимально повысить удельную производительность за счет улучшения охлаждения продукта в процессе выработки;
● устранить недостаток мощности в энергоснабжении;
● повысить октановое число алкилата за счет использования улучшенной системы охлаждения установки, а также охлаждения верхней части колонны.
Оптимизация условий работы НПЗ в «горячий» сезон
Снижение спроса на продукты нефтепереработки и ужесточение стандартов работы, например глобальных требований к жидкому топливу (IMO 2020), могут повлиять на прибыльность НПЗ. Кардинальные перемены коснутся и производственно-сбытовой цепочки в нефтехимическом секторе. Предприятия приспосабливаются к работе в условиях дефицита капитальных средств.
Проведение плановых и внеплановых ремонтных работ может стать более эффективным благодаря использованию систем временного охлаждения, электроснабжения, организации инженерно-технологического сопровождения и удаленного мониторинга. Например, строгие требования к качеству продукции, влияющие на процессы гидроочистки и гидрокрекинга на НПЗ, потребуют проведения модернизации, чтобы снизить содержание серы в бензине и дизельном топливе. Другие новые требования (например, Приложение VI к международному соглашению MARPOL 73/78) сохраняют тенденцию к длительному процессу модернизации и жесткому соблюдению ее графиков. Продление сроков капитальных ремонтных работ всего на день или два может стоить предприятию потери миллионов долларов.
Компания Аггреко разработала новые способы значительного сокращения времени охлаждения реактора. Данные решения по охлаждению помогают снизить срок простоев при выполнении таких задач, как выпуск пара, вывод установок из эксплуатации, охлаждение установок.
Оптимизация условий работы в периоды максимальной загрузки позволяет избежать как перебоев, так и недостаточной загрузки оборудования. Примером может служить усовершенствованная процедура удаления H2S и CO2 в аминовых установках, а также минимизация загрязнения и коррозии оборудования. Эти и другие примеры рассмотрены ниже.
Охлаждение реактора
Каталитические реакторы необходимо охлаждать до безопасной температуры для возможности доступа человека к оборудованию. Сократив время охлаждения катализатора в реакторе даже на 18 часов, можно достичь значительной экономии.
Для остановки реактора на обслуживание катализатор должен быть охлажден до температуры, близкой к температуре окружающей среды. Первая фаза охлаждения с использованием существующего оборудования позволяет быстро и эффективно снизить температуру примерно до 90 оС. Однако второй этап с использованием паров жидкого азота для охлаждения до температуры ниже 37 оС, гарантирующий безопасность доступа, традиционно медленный и дорогостоящий.
Учитывая миллионы килограммов массы катализатора и металлического реактора, которые должны охлаждаться, время на охлаждение с помощью жидкого азота чрезмерно увеличивается.
Второй этап охлаждения часто становится ключевой задачей, требующей решения, а также узким местом для всего ремонтного цикла.
Для решения этой проблемы применяется технология охлаждения циркулирующего газового потока непосредственно с помощью водно-гликолевого раствора в арендном теплообменнике, который расположен после компрессора рециркулирующего газа. Затем рециркулирующий раствор охлаждают в механическом чиллере.
Такое техническое решение позволяет охладить катализатор как минимум в три раза быстрее, чем при охлаждении с помощью собственных установок. Быстрое восстановление работоспособности установки поможет сэкономить миллионы долларов.
Улучшение выработки установки вакуумной перегонки
Для эффективной эксплуатации вакуумной колонны или установки вакуумной перегонки (УВП) необходима сезонная стратегия, позволяющая увеличить пропускную способность колонны и добиться более качественной сепарации. При текущем коэффициенте загрузки НПЗ, превышающем 95 %, неэффективная работа УВП может ухудшить показатели последующих этапов переработки. В большинстве случаев эффективность вакуумной колонны падает летом, когда температура окружающей среды снижает производительность конденсаторов верхнего погона.
Практика показывает, что недостаточное охлаждение конденсаторов верхней части УВП и паровых эжекторов приводит к дорогостоящему отключению и внеплановой очистке загрязненных теплообменников.
Неуклонное падение скорости подачи и выработки вакуумного газойля (ВГО) повлияло на производительность установки флюид-каталитического крекинга (УФКК). При уменьшении подачи сырья в УВП расход кубовых остатков вакуумной колонны в установку замедленного коксования (УЗК) также падал. Падение производительности УФКК и УЗК, которые, как правило, являются самыми крупными перерабатывающими установками на НПЗ, негативно сказалось на объемах производства дизельного топлива, бензина и газойля. Для решения этой проблемы применяют замкнутую систему охлаждения, которая повышает интенсивность циркуляции охлаждающей воды в конденсаторах верхнего погона и паровых эжекторов.
Это помогает восстановить конденсирующую способность, снизило давление в зоне испарения и увеличило выработку ВГО для УФКК. Применяются также насосы большой мощности для увеличения подачи охлаждающей воды на верхние части УВП. Использование замкнутой системы циркуляции охлаждающей воды также помогает оперативно выполнять химическую очистку. Благодаря такому подходу удается растворить солевые отложения, восстановить производительность конденсатора и остаться в рамках графика ремонтов.
Как повысить эффективность установки аминовой очистки
Сероводород, содержащийся в топливном газе, производимом на НПЗ, необходимо извлечь и преобразовать в элементарную серу.
Для эффективного удаления H2S и CO2, особенно при высоких температурах воздуха (рис. 1), необходимо максимальное охлаждение циркулирующего обедненного амина.
Растворители установки аминовой очистки (включая МЭА, ДЭА и МДЭА) оптимально работают при заданном соотношении растворителя к H2S и в узком диапазоне температур в скруббере.
Однако высокие температуры обедненного амина, вызванные повышенной температурой внешнего воздуха или охлаждающей воды, могут стать проблемой в летний период. Один из методов решения этой проблемы – подключение своего оборудования (временного теплообменника) по контуру регенерированного амина с использованием выносной трубной обвязки и без отключения установки, работающей в стандартном режиме.
Охлаждение ректификационной колонны
Дополнительное охлаждение верхней части колонны необходимо для восстановления эффективности фракционирования на 10 % во многих процессах. В рамках опроса нефтепереработчики отметили, что на ограничения мощности газофракционирующих секций УФКК влияют:
● нагрузка компрессора влажного газа (КВГ) УФКК;
● охлаждение регенерированной нефти в абсорбере газофракционирующей секции УФКК, которое сводит к минимуму потери ценного пропана;
● охлаждение верха колонн депропанизации и дебутанизации газофракционирующей установки (ГФУ).
Эффективный метод – разгрузка КВГ за счет предоставления дополнительных охлаждающих мощностей для верха колонн. Нижнюю часть компрессора с влажным газом УФКК целенаправленно охлаждают для максимального извлечения пропана (C3) и более тяжелых компонентов из потока топливного газа, минимизируя колебания нагрева топливным газом. Таким образом восстанавливается мощность охлаждения верха колонны дебутанизации в летнее время, обеспечивая высокую эффективность перегонки и производительность УФКК.
Недостаточное охлаждение является одним из главных сдерживающих факторов производительности в летний период. Однако невозможно обеспечить постоянное охлаждение во время сезонных колебаний. Решить проблему помогут дополнительные системы охлаждения. Они повышают производительность газофракционирующих установок и ректификационных колонн на 5–8 % в пиковые летние месяцы. Дополнительное охлаждение также может поддерживать производительность колонн широких фракций легких углеводородов (ШФЛУ) на необходимом уровне без сезонных ограничений по температуре окружающего воздуха.
Подобные ограничения зачастую наблюдаются при работе колонн деэтанизатора, депропанизатора и дебутанизатора, каждая из которых требует соответствующего охлаждения конденсатора, что необходимо для поддержания производительности и качества продукта.
Как избежать сокращения объема производства летом
В дополнение к вышеперечисленным производственным ограничениям летнего периода отметим: засорение ректификационной колонны снижает теплоотдачу, значительно влияя на расходы по охлаждению и приводит к получению некондиционных продуктов или сокращению объемов производства. Например, загрязнение конденсатора верхней части колонны дебанизации ФКК может привести к уменьшению рефлюкса и плохому разделению на фракции. Оперативная чистка может не решить проблему. А сокращение производительности УФКК для проведения очистки или полной замены блоков конденсатора дебутанизатора может грозить губительными последствиями для всего НПЗ.
Оптимальный вариант – использование высококачественных теплообменников в сочетании с арендой чиллеров во время очистки змеевиков конденсатора верхнего части колонны или их замены. Такой подход обеспечит полноценную работу дебутанизатора в соответствии с техническими требованиями в период высокого летнего спроса на бензин. Чиллеры позволяют снизить температуру верхнего погона до 70° F по сравнению с изначальными 111° F. Дополнительное охлаждение с помощью временных теплообменников и чиллеров позволяет обеспечить требования к установленным предельным значениям на уровне 6,5–7,0 фунтов на квадратный дюйм в течение всего лета. Кроме того, содержание пентана и более тяжелых газов (C5 +) в перегретом бутане (С4) снижены с 1–2 % до менее чем 0,5 % (объемный процент жидкости).
Увеличение производительности ФКК
Инвестиции в повышение эффективности алкилирования позволяют наращивать объемы производства бензина с требуемым октановым числом. Основной источник олефинового сырья для установки алкилирования – УФКК.
Условия эксплуатации установки ФКК можно корректировать, чтобы повысить объемы производства пропилена и бутилена. При этом, как правило, узким местом в системе для увеличения выработки пропилена и бутилена становится компрессор влажного газа (КВГ).
Для повышения производительности установки ФКК (производство бензина, дистиллята, легкого рециклового газойля (ЛРГ) и т.д.) требуется максимально четкое разделение фракций в основной ректификационной колонне и последующей системе фракционирования ГФУ, при этом необходимо увеличивать ее единичную пропускную способность (см. рис. 2).
Однако отсутствие возможности управлять параметрами разделения в главной ректификационной колонне и газофракционирующей секции УФКК снижает эффективность капиталовложений в совершенствование состава катализаторов, реализацию инженерных и металлургических улучшений в реакторе и регенераторе. Для ФКК характерны очень высокие предельные значения, и это позволяет получать существенные преимущества от увеличения скорости противотока в колоннах секции извлечения. В результате можно преодолеть ограничения при охлаждении верхнего погона фракционирующей колонны, что может сэкономить тысячи долларов в день.
УФКК зачастую выполняет роль основного нагнетателя воздуха, мощность которого ограничена в период пикового потребления бензина летом, когда окружающий воздух более горячий и влажный. Воздух на входе нагнетателя охлаждается, его расход увеличивается на 5–8 %, что позволяет увеличить пропускную способность УФКК. Показатели окупаемости составляют более 20:1.
Подача воздуха под давлением
Вследствие пониженной плотности внешнего воздуха летом НПЗ обычно сокращают загрузку УФКК, хотя спрос на бензин был максимальным. Способ решения проблемы – охлаждение поступающего в нагнетатель воздуха. Это позволяет максимально увеличить производство бензина на УФКК. Температура входящего воздуха снижается почти на 59° F, что увеличивает подачу кислорода более чем на 7 % и обеспечивает рост производительности ФКК. Итог: соотношение выгоды и затрат на уровне 15:1.
Охлаждение поступающего в нагнетатель воздуха в жаркие летние месяцы очень важно. Воздух в основном нагнетателе становится менее плотным, и при сжигании коксовых отложений снижается коэффициент удельного расхода кислорода в регенераторе. В других проектах, где ставится задача устранить проблемы с ФКК, система подачи воздуха под давлением может охлаждать воздух, поступающий в основной нагнетатель, на 40° F (+/− 5 градусов).
Алкилирование
В 2018 году заказчик Аггреко столкнулся с сокращением объемов производства алкилата, увеличением расхода серной кислоты и снижением качества алкилатного продукта. Было решено повысить общую производительность установки алкилирования. В основу проекта было положено совместное использование временных теплообменников, чиллеров и градирен. Начав реализацию проекта, спустя всего 6 недель предприятие добилось следующих результатов без капитальных вложений:
● увеличение производства алкилата;
● снижение расхода серной кислоты;
● повышение качества алкилата.
Параллельно с этим планировалось техническое обслуживание градирни установки алкилирования. Однако штатная градирня также обеспечивала охлаждающей водой колонну-дегексанизатор в соседнем блоке, поэтому выполнить такое обслуживание при работающем дегексанизаторе было невозможно.
Для решения проблемы был спроектирован и поставлен запасной комплект градирен для соседнего блока, что позволило провести необходимый ремонт. Проект был реализован в течение 4 недель и имел следующие преимущества:
● качество производства установки алкилирования с заданным октановым числом значительно повысилось, а расход кислоты сократился;
● заказчик смог оперативно реализовать проект и увеличить доходность продукта;
● работа соседней установки поддерживалась на протяжении срока ремонта установки алкилирования.
Охлаждение установки коксования
Низкая эффективность установки замедленного коксования может стать причиной быстрого снижения производительности на других установках НПЗ. Предприятия теряют миллионы долларов во время запланированного или экстренного летнего отключения оборудования, в то время как маржа и спрос на их продукцию достигает максимума. Так, один НПЗ на побережье Мексиканского залива запланировал остановку УЗК и перенаправление сырья установки в резервуарный парк перед отгрузкой на баржи. Однако это оказалось невозможно выполнить по следующим причинам:
● температура потока была выше, чем могла выдержать конструкция резервуара;
● предельная температура для перевозки на барже составляла 165° F.
Всего за 9 недель было разработано и внедрено решение, способное охлаждать в день до 100 000 баррелей горячего сырья для коксования. Для этого на время отключения установки коксования использовались арендованные градирни и ряд кожухотрубных теплообменников. После запуска установки коксования те же самые теплообменники применялись для предварительного нагрева холодного сырья, поступающего из резервуаров, с использованием пара. В результате была обеспечена максимальная производительность установки.
Охлаждение стирольной установки
Производителю стирола на побережье Мексиканского залива необходимо было избежать затвердевания катализатора на основе оксида металлов во время предстоящего ремонта. При контакте с водой катализатор деактивировался, и его эффективность снижалась. Была разработана система, которая подавала непрерывный поток осушенного и очищенного воздуха в реакторы и теплообменники, полностью «закрывая» оборудование и обеспечивая защиту катализатора. При этом значение точки росы варьировалось в диапазоне от −7° до −30° F, относительная влажность составляла от 10 до 15 %, а температура по сухому термометру −85–90° F. Эти параметры поддерживались на протяжении всей продолжительности проекта.
На втором этапе объем воздушного потока был уменьшен на время проведения проверки, ремонтных работ и загрузки нового катализатора. Очищенный воздух также направлялся в 13 люков, которые оставались открытыми. Цели проекта были достигнуты в полном объеме, эффективность сохранена на должном уровне благодаря потоку очищенного воздуха через реакторы, теплообменники и трубопроводы.
Энергоснабжение
Нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия – одни из крупнейших промышленных потребителей электроэнергии. Из-за нехватки собственного персонала предприятия зачастую обращаются к внешним подрядчикам для замены устаревшего оборудования в ходе капитального ремонта установок.
Например, нефтеперерабатывающая компания, расположенная на Среднем Западе США, запланировала провести в течение двух дней замену распределительного щита на 480 В и распределительного устройства. Но для бесперебойного снабжения потребителей компании нужен был альтернативный источник энергии. Необходимо было решить вопрос размещения дополнительных генераторов в ограниченном пространстве. Приоритетными требованиями стали эффективность проекта и соблюдение временных рамок. Решение оказалось следующим: всего за 14 дней установлены мобильные временные генераторы и распределительное устройство с необходимыми предохранителями, пусковыми устройствами двигателей и прочим оборудованием, чтобы сохранить бесперебойное энергоснабжение всех частей производства на протяжении реализации проекта.
Выводы
Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслей могут не только избегать сезонных ограничений, но и получать преимущества от добавления арендных мощностей почти по всех производственных процессах. Компания Аггреко реализовала несколько тысяч проектов, эффективно сотрудничая с сотнями заказчиков по всему миру. В России и странах СНГ специалисты Аггреко Евразия с 2008 года осуществляют проекты под ключ: проектируют, поставляют промышленное оборудование и комплектующие, готовят всю необходимую документацию. Это гарантирует безопасность и надежность проектов, а также многократно повышает капитализацию клиентов компании.
Проектно-технологическая документация, которую готовят инженеры Аггреко, полностью соответствует требованиям наших заказчиков к оформлению документов по управлению изменениями и анализу факторов опасности процессов.
Активное взаимодействие со специалистами на производстве позволяет реализовать проекты в течение всего нескольких дней или недель без угрозы простоев в работе или нарушения целостности технологических линий или оборудования. Проекты реализуются без остановки производства и вывода оборудования из эксплуатации на время технического обслуживания и выполняются максимально быстро – как только на объекте появляется удачное время для реализации.
Решения Аггреко не требуют капитальных вложений или модификации основного оборудования. Поэтому клиенты компании добиваются очень высоких показателей соотношения выгоды и затрат, избегая капитальных вложений.
8 800 500 23 05
