автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Повышение эффективности комплекса установок переработки газовых конденсатов

На правах рукописи

ЯСАВЕЕВ ХАМИТ НУРМУХАМЕТОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОМПЛЕКСА УСТАНОВОК ПЕРЕРАБОТКИ ГАЗОВЫХ КОНДЕНСАТОВ

05.17.08 - Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань-2004

Работа выполнена на Сургутском заводе стабилизации конденсата и Казанском государственном технологическом университете

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

- доктор технических наук, профессор Холпанов Леонид Петрович

- доктор технических наук, профессор Теляков Эдуард Шархиевич

- доктор технических наук, профессор Азимов Юсуф Исмагилович

- ООО "ВНИИГАЗ" (г. Москва)

Защита состоится/^декабря 2004 г. в на заседании диссертационного

совета Д 212.080.06 при Казанском государственном технологическом университете по адресу г. Казань, ул. К. Маркса, д. 68, зал заседаний Ученого совета (А-ЗЗО).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан « /7» ноября 2004 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.080.06j доктор технических наук, профессор

С.И. Поникаров

а оо?-к

46 230

Общая характеристика работы

Актуальность работы

Развитие в 90-е годы рыночных отношений и быстрая смена форм собственности в промышленности привели к коренному изменению традиционных схем формирования сырьевой базы нефтехимической отрасли и связей между предприятиями, резкому росту стоимости большинства продуктов за счет изменения условий формирования их себестоимости. Существенное влияние на эти процессы в данных отраслях промышленности оказало возрастание в себестоимости доли энергетических и сырьевых ресурсов. В связи с этим производительность и режимы работы технологических установок разделения смесей в настоящее время отличатся от проектных. Все эти факторы повышают требования к работе колонных массообменных аппаратов, средствам контроля и автоматизированного управления.

Основным предприятием в Западно-Сибирском регионе по переработке газоконденсатных смесей является Сургутский ЗСК (завод стабилизации конденсата). Установки разделения на ЗСК проектиролвались в 80-е годы.

Основным технологическим процессом разделения смесей ЗСК на является ректификация, которая характеризуется большой энергоемкостью, сложностью и металлоемкостью конструкций массообменных аппаратов.

Основные направления исследования процесса ректификации можно сгруппировать в следующим образом: 1) исследовшше фазовых равновесий (жидкость-нар); 2) исследование в области статики ректификации, направленные на улучшение термодинамических условий проведения процессов, разработку новых способов и схем ректификации, оптимизацию технологических режимов; 3) разработка математических моделей процессов массо- и теплообмена в ректификационном колонном оборудовании для повышения точности проектных решений; 4) совершенствование массо- и теплообменного оборудования, направленное на интенсификацию и снижение энергозатрат для проведения процессов разделения. ,

Исследование и совершенствование процессов разделения в нефте- и газопереработке предполагает широкое применение последних достижений в теории и практике во всех вышеотмеченных направлениях.

В последние годы на многих предприятиях, использующих массообменное оборудование, с целью повышения производительности и эффективности, происходит замена устаревших тарельчатых контактных устройств на новые насадочные элементы. В связи с тем, что расчеты колонн с насадками имеют полуэмпирический характер, актуальной задачей является разработка теоретических подходов для определения массообменных характеристик промышленных насадочных колонн, разработка и исследойание новых контактных элементов, а также технических решений по модернизации промышленных установок разделения.

Работа выполнялась в рамках следующих программ:

1. Тематический план АНТ: "Фундаментальные основы новых химических технологий".

2. Гранд РФФИ 02-03-32298-а «Описание равновесных характеристик и процессов переноса в жидких смесях на основе частичных функций

распределения».

3. Гранд фонда НИОКР РТ № 07-7.5 -177 / 2003 (Ф) «Перспективные методы описания многокомпонентною массопереноса в процессах разделения веществ».

Цель работы

Разработать математическое описание многокомпонентного массопереноса для процесса ректификации в промышленных насадочных колоннах на основе молскулярно-статистичсских методов расчета физико-химических свойств рабочих сред и практически применимые методики расчета режимных и конструктивных характеристик колонного оборудования. На основании результатов физического и численного экспериментов разработать и исследовать конструкции регулярной и нерегулярной насадок.

Выполнить обобщение полученных результатов в виде расчетных уравнений.

По результатам расчетов провести модернизацию колонн установок стабилизации конденсата (УСК), газофракционирующей установки (ГФУ) и установки получения моторных и котельных топлив (УМТ) на Сургутском заводе стабилизации конденсата (ЗСК). Технические решения должны обеспечить повышение качества разделения углеводородных смесей, производительности колонных аппаратов и расширение ассортимента выпускаемой продукции, а также снижение энергозатрат и газовых выбросов в атмосферу.

Научная новизна

Разработана математическая модель и программный комплекс для расчета многокомпонентной ректификации в насадочных колоннах на основе фундаментальных уравнений многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнений движения фаз в аппарате. Данная модель, вместе с молекулярно-статистическими методами расчета равновесных и неравновесных характеристик рабочих сред, нуждается в минимальном количестве эмпирической информации, позволяет выявить особенности многокомпонентного массопереноса и учесть их при проектировании и модернизации колонных аппаратов.

Впервые разработаны методы описания равновесных термодинамических свойств и получены матрицы коэффициентов многокомпонентной диффузии для фракций нефтегазоконденсатных смесей па основе центральных потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Это позволило получить замкнутую расчетную схему процесса многокомпонентной ректификации нефтегазоконденсатных смесей в насадочных колоннах на основе базы данных по потенциалам межмолекулярного взаимодействия.

Для решения задач модернизации промышленных колонных аппаратов разделения газовых конденсатов разработаны конструкции регулярной и нерегулярной насадок и выполнены экспериментальные исследования на лабораторном стенде. Проведены численные эксперименты по исследованию геометрии регулярной насадки на ее гидродинамические характеристики. В результате физического и численного экспериментов получены выражения для расчета гидравлического сопротивления насадок, обратного перемешивания но жидкйй фазе и скорости захлебывания, которые используются при расчете промышленных колонн.

Практическая значимость

1. На основе идентифицированных параметров потенциала Леннард-Джонса для фракций с температурами кипения в интервале 40 - 360 °С, предложен замкнутый алгоритм и программный комплекс для определения основных термодинамическах характеристик и условий парожидкостного равновесия, а также коэффициентов многокомпонентного молекулярного переноса в нефтегазоконденсатных смесях.

2. Разработаны варианты модернизации установок разделения углеводородных смесей повышающие производительность и эффективность. Выполнены расчеты колонных аппаратов с основным оборудованием на УСК, ГФУ и УМТ. Выбраны режимные и конструктивные характеристики модернизированных колонн и выполнена предпроектная проработка новых колонн, обеспечивающие повышение качества разделения, производительности и ассортимента выпускаемой продукции.

Внедрение разработанных насадок в сентябре 2003 года на колонне УСК (К-701) и промышленные испытания подтвердили сделанные расчеты и технические решения по модернизации.

3. Разработана станция утилизации тяжелых углеводородов, остающихся в результате работы УМТ, с выработкой электроэнергии.

4. Реальный экономический эффект от внедрения новых насадок на УСК составляет более 58 млн. рублей в год.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: Научно-практической конференции «Тюменская нефть - вчера и сегодня», г. Тюмень. 1997 г.; Международной конференции «Математические методы в химии и технологиях», г. Владимир, 1998 г.; 12 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», Новгород, 1999 г.; V Международной конференции по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия - 99», г. Нижнекамск, 1999 г.; V Международной конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов» (КХТП - V - 99), г. Казань, 1999 г.; У-ой Международной научной конференции, посвященной 85-летию со дня рождения академика Кафарава В.В., г. Казань, 1999 г.; Всероссийской научной конференции «Тепло- и массообмен в химической технологии», г. Казань, 2000 г.: Всероссийской научной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения А.Г.Усманова «Тепло- и массообмен в химической технологии», г. Казань, 2001г.; 14 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ - 14), г. Смоленск, 2001 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Большая нефть: реализация, проблемы, перспективы», г. Альметьевск, 2001 г.; Всероссийской школе-семинару под руководством РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в машиностроении», г. Казань, 2002 г.; X Российской конференции по теплофизическим свойствам веществ, г. Казань, 30 сентября - 4 октября 2002г.:Х1У школе-семинаре под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках», г. Рыбинск, 2003 г.; XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии, г. Казань. 21-26 сентсбря 2003г.: Юбилейной научно-практической конференции

посвященной 40-летию ОАО «Казаньоргсинтез», г. Казань, 14-15 мая 2003 г.: vi Международном Симпозиуме «Ресурсоэффекгивность и энергосбережение в современных условиях хозяйствования», г. Казань, 18-20 декабря 2003 I.; Ежегодных отчетных на>чно-технических конференциях в КГТУ (1997-2003 г.г.) и КГЭУ (2001-2004 г.г.).

Публикации

По теме работы опубликовано 56 печатных работ (журналы Изв. ВУЗ-ов. "Нефть и газ", "Газовая промышленность", "Химия и технология топлив и масел", Известия вузов. "Проблемы энергетики", "Теплофизика высоких температур" и др). Опубликована монография объемом 19,2 ' усл.печ.л.(307 стр.). Получены свидетельства на полезную модель насадок.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, восьми глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Диссертация содержит 348 страниц машинописного текста, 64 таблиц, 64 рисунков по тексту, список литературы из 174 источников отечественных и зарубежных авторов, 6 приложений и акты о внедрении результатов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены основные проблемы и задачи разделения углеводородных смесей на Сургутском ЗСК. Формулируется цель исследования и методы ее реализации.

Сур1угский завод стабилизации конденсата спроектирован для переработки смеси' деэтанизированного газового конденсата и нефти в соотношении 9:1, которая поступает по продуктопроводу Уренгой-Сургут. На установке стабилизации (УСК) из этой смеси выделяют широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) и стабильный конденсат, который направляется на установку моторных топлив (УМТ). ШФЛУ направляется на газофракционирующую установку (ГФУ), состоящую из блоков извлечения изопентана (БИИ) и получения пропана (УПП).

Установка ГФУ предназначена для ведения технологического процесса, состоящего из трех последовательных стадйй: 1) выделение из широких фракций легких углеводородов пропан-бутановой фракции; 2) выделение из тяжелой части ШФЛУ, т.е. фракции и сыше, изопентана; 3) разделение пропан-бутанопой фракции на пропановую и бугановую фракции.

Существующий блок ГФУ обеспечивает получение товарных изопентана и пропана мГарки «Б» и полупродуктов: пентан-гексановую и бутан-изобутановую фракции.

Улучшение экономических показателей работы ЗСК и рынок сбыта готовой продукции требуют повышения качества товарной продукции и расширения ее ассортимента. Для этого необходимо получать изопентан и пропан не ниже марки «А», а также налаживать вь'шуск товарных изобутана и н-бутана марок «А» и «высшая».

Получение пропана марки «А» па существующем колонном оборудовании

сдерживается высоким содержанием этана (0,7-0.85 % мае.) в исходном сырье. На ЗСК для снижения содержания этана в товарном пропане до 4 % мае. осуществляют сдувку газовой фазы в топливную линию из флегмовых емкостей стабилизаторов, дебутанизаторов и колонн получения пропана. Это приводит к значительным потерям фракции С3, С4. Для снижения этих потерь и повышения качества товарного пропана необходимо дополнить существующее оборудование блоком деэтанизации исходного сырья - нефтегазовой смеси.

Установка производства моторных топлив, входящая в состав комплекса производства моторных топлив Сургутского ЗСК, предназначена для переработки стабильного конденсата производимого на установках стабилизации конденсата, с получением фракций НК-70°С - компонента автобензина, бензиновой фракции 85-160°С, керосиновой фракции 140-240°С, дизельной фракции 140-340°С, фракции > 340 °С - тяжелого остатка переработки.

Процесс получения базовых компонентов моторньк топлив состоит из • следующих стадий: нагрев и предварительное отбензинивание сырья; атмосферная

перегонка; вторичная ректификация.

Анализ работы УМТ показал следующие недостатки:

1. наличие светлых фракций в остаточном продукте куба колонны К-1;

2. фракция 85-160°С с 26 тарелки колонны К-3 не соответствует по 90% точке

отгона требованиям, предъявляемым к сырью каталитического риформинга,

которая находится в интервале 135-145°С.

При существующей технологической схеме нижний продукт колонны К-1 фракция >340°С в смеси с частью фракции НК-70°С выводится по линии некондиции в промежуточные резервуары товарно-сырьевой базы и реализуется как товарная нефть по ГОСТ 9675.

Анализ показателей качества куба К-1 показывает-, что он является маловязким, низкосернистым и содержит малое количество ванадия. Кроме того, он характеризуется низкой плотностью и низкой температурой вспышки. Содержание куба К-1 не соответствует по показателю температуры вспышки , ГОСТ 10585 «Топливо нефтяное. Мазуг». Одной из причин низкой температуры

вспышки куба К-1 является высокое содержание до 30% светлых нефтяных фракций. Анализ работы промышленной установки моторных топлив (УМТ) Сургутского ЗСК показали на необходимость выделения светлых нефтепродуктов из куба колонны К-1. В результате, будет решена экологическая проблема утилизации тяжелого остатка, содержащего парафины, который остается в процессе переработки куба колонны К-1, а также колонна обеспечит получение дополнительных фракций светлых нефтепродуктов.

В первой главе для решения задач модернизации колонн УСК, ГФУ и УМТ разработана математическая модель массопереноса в насадочном слое.

Для модернизации колонных аппаратов разделения смесей используются различные подходы - от минимальных изменений в конструкциях массообменных тарелок до полной замены устаревших контактных устройств на новые высокоэффективные регулярные и нерегулярные насадки. Это обеспечивает кроме повышения качества разделения и значительное увеличение производительности колонн.

Эффективность работы насадочных колонн существенно зависит от

гидродинамических условий движения газа (пара) и жидкости. Гидродинамика потоков определяется сложной геометрией каналов, формируемых размещением и размером насадки в слое и материалом насадочных элементов. Важными факторами также являются скорости потоков и физико-химические свойства фаз Сложные зависимости отмеченных факторов и их взаимное влияние значительно затрудняют получить строгое математическое описание массопереноса и выполнить расчет эффективности разделения. Поэтому, обычно при составлении математических моделей принимают различные допущения. Приемлемость допущений корректируют и проверяют экспериментально.

Задачей модернизации колонн является выбор типа насадки, ее геометрических размеров и высоты слоя (количество секций) в аппарате при заданном качестве разделения и производительности.

Разработана математическая модель многокомпонентной ректификации, основанная на фундаментальных уравнениях многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнениях описывающих движение фаз в насадочной колонне. Равновесные данные и матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии определялись по разработанным методам молекулярно-статистической теории на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения (глава 2).

Таким образом, математическое описание насадочной колонны состоит из системы дифференциальных уравнений (диффузионной модели), описывающей распределение концентраций в потоках пара и жидкости. При этом в рассматриваемых ниже соотношениях принимается, что межфазный перенос определяется эквимолярным массообменном, что, приводит постоянству потоков пара и жидкости по высоте колонны.

В предположении, что в потоках пара и жидкости существует продольное перемешивание, математическое описание включает следующие дифференциальные уравнения, характеризующие распределение концентраций в потоке по высоте слоя насадки:

где уа, ха - мольные доли компонента,- а в паровой и жидкой фазах; \> - число компонентов; К°/( - элемент матрицы объёмных коэффициентов массопередачи, Б - площадь поперечного сечения колонны; <1э - эквивалентный диаметр насадки; С -мольный расход газа; Ь - мольный расход жидкости; Ре0, Рсь критерии Пекле для обратного перемешивания в паровой и жидкой фазах.

Система уравнений (1), (2) должна удовлетворять граничным условиям, заданным для верхнего (Н) и нижнего (0) сечений насадки в колонне

¿Нес«-,)

, Ь й2Уа Ре0 ¿г2 (1у с12х„

(2)

(1)

у„(0.) = уж)-

В диссертационной работе сосредоточено основное внимание на определение матриц коэффициентов молекулярной диффузии и массоотдачи, необходимых для вычисления источниковых членов в системе уравнений диффузионной модели, а также определении равновесных характеристик углеводородных смесей (глава 2).

Для определения матриц коэффициентов массоотдачи в жидкой и паровой фазах ниже рассмотрен следующий подход.

Значения критериев Рейнольдса в регулярной насадке при рабочих нагрузках в колонне, показывают, что режим движение паровой фазы турбулентный, а жидкой лежит в переходной области. Исходя из этого были приняты следующие выражения для матрицы коэффииенгов массоотдачи:

В^А^, В0=А0^ (3)'

Значения множителей Аи А0 зависят только от гидродинамических условий и физических свойств рабочих сред. Для насадки типа, подобного ПШ (глава 3), выражения для этих множетилей были получены из эксперимента по массообмену в бинарной смеси углеводородов (данные зарубежных авторов).

(4)

0.057а

4вРо)Ч Ма)' "о ) \Ро)

А0 =-^ (5)

4 £

где. а - угол наклона гофры насадки; 5 - толщина пленки; а - удельная поверхность насадки; Ь - высота гофры; б - длина стороны гофры; е - удельный свободный объем насадки; Ь - расстояние между соседними вершинами гофры; ёу - геометрический комплекс; g - ускорение свободного падения; р - плотность; ц -вязкость.

Следует отметить, что нефтегазовая смесь состоит ю более сотни различных компонентов. Поэтому в расчетах она разбивалась на ф'ракции отличающиеся по температурам кипения на 10 градусов. Расчет выполняется для 20-30 основных фракций. Но даже в такой постановке операции с матрицами достаточно сложны и занимают много машинного времени. Поэтому основной целью представленного выше алгоритма является расчет профилей концентраций и определение высоты •слоя насадки обеспечивающей требуемую степень разделения. Кроме того, эти данные позволяют определить ВЭТС для выбранной насадки и заданного режима работы колонны. При известном значении ВЭТС новой насадки дальнейший быстрый расчет колонн можно выполнять на основе использования известного потарелочного расчета (по теоретическим тарелкам).

Результаты расчетов приведены в следующих главах.

Сравнение данных расчета с промышленным экспериментом позволяет сделать вывод, что полученная модель адекватно описывает процесс ректификации нефтегазоконденсатных смесей в насадочной части колонны, позволяет выявит особенности многокомпонентного массопереноса, и учесть их при проектировании и модернизации массообменных аппаратов.

Во втопо» главе разрабатываются молекулярно-статистические методы расчета различных физико-химических свойств веществ, участвующих в процессе

ректификации. Спектр таких свойств весьма широк, и они представляют собой две большие группы, объединяющие равновесные и неравновесные характеристики. Использование полуэмпирических, методов для расчета термодинамических характеристик жидких систем, как правило, имеет ограничения по области применения используемых моделей и приводит к необходимости экспериментального определения их констант. Поэтому одним из способов решения задачи может быть использование подходов молекулярно-статистической теории, в рамках которой любые термодинамические свойства можно определить на основе, информации о потенциалах взаимодействия между атомами и молекулами вещества.

Из известных методов молекулярно-статистической теории, более удобным в вычислительном плане является метод интегральных уравнений (НУ) для частичных функций распределения. В рамках этого метода все термодинамические характеристики флюидов можно рассчитать на основе двухчастичной (радиальной) функции распределения (РФР),' которая задает вероятность нахождения двух молекул на некотором расстоянии друг от друга в определенной ориентации, определяя таким образом локальную структуру вещества.

Равновесные характеристики жидкостей и газов. Основой равновесной молекулярно-статистической теории является метод ансамблей Гиббса, который позволяет получить Ы-частичную функцию распределения, задающую вероятность N молекул иметь некоторые значения в пространстве координат и импульсов. Для большинства систем потенциальная энергия молекул может бьгть записана в виде суммы взаимодействий всех пар частиц системы между собой. Тогда, для описания систем важной является двухчастичная или радиальная функция распределения:

' ^ + (б)

в(г)=схр[ кВТ

где <р - парный потенциал межмолекулярного взаимодействия; со-термический потенциал, г - расстояние между центрами взаимодействия; кв - константа Больцмана; Т - температура;. Для расчета РФР основным является уравнение Орнштейна-Цернике (ОЦ), которое для случая v компонентной смеси имеет вид:

v

baß(raß) = caßOaß)+]>]pk Jcak(rak)hßk(ipk)<bk a = l...v;ß = l...v(7)

k=l у

где h и с - полная и прямая корреляционные функции соответственно; р-числовая плотность; нижние индексы соответствуй компонентам системы. Функции, входящие в уравнение (8) имеют следующую связь с РФР и потенциалом межмолекулярного взаимодействия: haß(r) = gaß(r)-l,

caß(r) = haß(r)"®aß (r) + Baß(r)> r«e в _ бридж-функционал.

- Уравнение ОЦ решалось методом Лабика-Малисвского, с

самосогласованным замыканием. Через РФР можно непосредственно выразить

следующие термодинамические величины: '

/у vv 00 d n(V)

давление P = „kBT --im2 £ ¿>ахр jgaß(/-) °f r3dr;

J а=1|5=1 о dr

внутреннюю энергию

Е^ЫквТ + ТяЫп^, Е^рКрО-) ар(г)г2^г; ^ а=1р=1 о

химический потенциал

v

На = -4тт^]хр ]^Ьар(г)-саар(г)-111ар(г)^иар(г) + 1вар(г)^2аг

Таким образом, задача расчета условий фазового равновесия, а также любых термодинамических свойств, необходимых для описания тепло- массообмена становится замкнутой. Основной необходимой информацией для этого расчета являются потенциалы межмолекулярного взаимодействия. Проведенный анализ термодинамического поведения модельных систем с потенциалами типа Леннард-Джонса или Букингема, которые представляют хорошие приближения к реальным потенциалам межмолекулярного взаимодействия, позволило выявить, что для моделирования процесса ректификации нефтегазоконденсатных смесей приемлемыми являются сферически симметричные потенциалы. Однако для описания свойств реальных веществ с приемлемой точностью во всей газо-жидкофазной области состояний некоторые из параметров потенциала необходимо представить как функцию от температуры. Поэтому суш описания углеводородных фракций предлагается использовать двухпараметрический модельный потенциал Леннард-Джонса:

где е и а - параметры, которые могут зависеть от температуры. Значения параметров были определены по разработанной методике. Результаты были обработаны, и для удобства использования в инженерных расчетах предложены следующие аппроксимирующие выражения:

"Гш!п ^ Т < Т(|, Т^

где А и В коэффициенты, которые после обработки полученных результатов были представлены в виде общей для обоих коэффициенте» функциональные

зависимости от температуры кипения углеводородных фракций при нормальных условиях:

б 4

А= ]ГакТккип В= ][>Тккип (8) к=0 к=0 значения коэффициентов а^и Ь^ приведены в таблице 1. Значения а от температуры не

и

е = А-Т + В

Таблица 1. Коэффициенты для _выражения (9)._

к »к Ьк

0 60.2241308 -2870.021

1 -0.7780697 27.72969

2 4.11731Е-03 -0.0869179

3 -1.150479Е-05 1.2845Е-04

4 1.789545Е-08 6.7134Е-08

5 -1.472118Е-И -

б 5.008921 Е-15

зависят.

В таблице 2 приводятся рассчитанные равновесные составы углеводородных фракций по разработанной методике в сравнении с расчетом по модели Огауэоп-БШеё. Видно хорошее совпадение данных.

Таблица 2. Парожидкостное равновесие многокомпонентных

Фракции (°С) X, мол.доли У лкт» мол.доли У расч» мол.доли Рргсч (МПа)

Т=545.82 (К)

160-170 9.087Е-05 0.000365 0.00110 0.2143

180-190 0.0008819 0.002593 0.00286

200-210 0.0074893 0.015777 0.0171

210-220 0.252756 0.374858 0.3955

230-240 0.2673273 0.274855 0.2699

250-260 0.4714546 0.331552 0.3036

Т=592.26 (К)

160-170 0.0003061 0.002073 0.00269 0.2022

180-190 0.0005418 0.002874 0.00366

200-210 0.0006545 0.002659 0.00333

210-220 0.0017376 0.005297 0.00648

230-240 0.0025925 0.005824 0.00674

250-260 0.0112653 0.018361 0.02021

270-280 0.4710968 0.549361 0.56530

290-300 0,4777639 0.393737 0.37470

300-320 0.0340414 0.019815 0.01692

Таким образом, разработанные методики позволяют рассчитывать любые термодинамические свойства многокомпонентных жидких и газовых смесей на основе данных по потенциалам межмолекулярного взаимодействия с приемлемой для инженерных расчетов точностью.

Описание многокомпонентного молекулярного переноса массы в жидких смесях на основе равновесных функций распределения и потенциалов

межмолекулярного взаимодействия. Статистические подходы описания неравновесного состояния являются менее развитыми в силу известных сложностей. Если в условиях термодинамического равновесия распределение Гиббса не зависит от времени и его явный вид известен, то для неравновесных состояний вид функции распределения остается неювестным. Ранее, группой авторов под руководством Дьяконова С.Г., следуя гипотезе Боголюбова о возможном сокращении описания неравновесной макросистемы, была предложена методология построения явного вида неравновесной функции распределения. Это позволило получить замкнутую систему уравнений для диффузионных скоростей в жидких смесях, которая, для случая канонического ансамбля Гиббса имеет следующий вид:

Зк„Т • Чца + [(Уы(0).Уй(Г)Гс у (ш„ ■ - тр ■ -

Р=I

Д=1

= 0 а = \..У,

(?)

где Р, V и ш - импульс, скорость и масса молекул соответственно; V -

диффузионная скорость; ц- химический потенциал; N - число частиц; -условные номера частиц: ( ) - усреднение по равновесному ансамблю с Ы-

частичной равновесной функцией распределения; * - производная по времени,

4 -усреднение по характерному времени Кирквуда тс.

Рис. 1. Коэффициенты самодиффузии Леннард-Джонсовской жидкости непрерывная линия -расчет; пунктирная - эксперимент

В данной работе были подробно исследованы возможности, и область применимости системы уравнений (9). Явный вид матрицы коэффициентов диффузии в общем случае к-компонентной смеси можно получить сравнивая (9) с выражением для потока:

1

А, = пс% = £ • п,^,

При этом, необходимо выбрать систему координат относительно которой определяются потоки, (например среднечисловую систему -отсчёта, для

i' _ v '

которойУдЫ^ = 0) и использовать соотношение Гиббса-Дюгема: =0.

№ ' м

Выражение для коэффициентов самодиффузии можно получить, если рассмотреть псевдобинарную смесь:

р 3(квТ)3ш (у.^'УД^^шкрТ -

Для расчёта взаимных корреляционных функций скоростей и импульсов, входящих в (9) использовалась модель степенного разложения.в ряд по времени <Ра(0)-Р„(т)>=В2г+В4т4+..., которая для первых членов разложения дает:

<Рв(0).?д(0)> < Ра (0) • Рд (0) > <Рк(0)-Р/,(0)> <Р„(0)-^(0)>

а 7 =---, И л —---.

2 2 2 24 24

В работе, на основе известных свойств уравнений Гамильтона:

^были

1-'-г

0.2 0.4

Рис. 2. Коэффициенты бинарной диффузии смеси пенган-гелтан: непрерывна» линия - расчет; пунктирная -эксперимент

получены выражения для первых

двух членов разложения. В эти выражения входят потенциалы межмолекулярного взаимодействия, а так же двух и трехчастичные равновесные функции распределения. Таким образом, задача расчета коэффициентов молекулярного переноса в м потоком поне нгной жидкой смеси становится замкнутой. На рис. 1, 2 приведены результаты расчета коэффициентов самодиффузии Леннард-Джонсовых флюидов и коэффициенты бинарной

диффузии углеводородных смесей.,

Видна хорошая точность разработанной теории. Проведенные исследования системы уравнений (10)" показали, что область бе применимости ограничивается высокими и средними плотностями, что естественно объясняется допущениями, заложенными авторами в данную модель. Поэтому для расчета матрицы коэффициентов многокомпонентной диффузии в паровой фазе в работе использовалось известные соотношения кинетической теории газов.

Таким образом, получен замкнутый алгоритм расчета равновесных и неравновесных свойств многокомпонентных нефтегазоконденсатных смесей, позволяющий с использованием уравнений (1) - (5) моделировать процесс ректификации в насадочных колоннах.

В третьей главе для модернизации ректификационных колонн разработаны и исследованы высокоэффективные насадки.

Как показывает отечественный и зарубежный опыт замена устаревших тарелок на более эффективные контактные устройства позволяет значительно увеличить производительность, степень переработки углеводородного сырья, повысить качество котельных и моторных топлив, снизить энергозатраты.

Одним из существенных ограничений в широком внедрении зарубежных насадок является высокая стоимость. Поэтому предложены новые регулярная и нерегулярная насадки для модернизации промышленных колонн на ЗСК.

Регулярная насадка представляет собой пакет гофрированных листов с перекрестным расположением гофров в соседних листах, с выполненными на поверхности листов выступами. Выступы расположены горизонтальными рядами, при этом расстояние между выступами в рядах меньше расстояния между рядами

(рис. 3). На поверхности пластин созданы фигурные шероховатости в виде выпуклостей.

При прохождении пленки жидкости через горизонтальные ряды выступов толщина ее выравнивается за счет воздействия поверхностных сил. возникающих между близ расположенным и выступами, что способствует повышению эффективности работы насадки.

Поскольку расстояние между выступами в вертикальном направлении больше, чем в горизонтальном, действие поверхностных сил в вертикальном направлении проявляется в меньшей степени, т.е. не нарушает нормального распределения жидкости. Наличие выпуклостей на поверхности элементов способствует волнообразованию и лучшей турбулкзации в пленке жидкости.

При равных с аналогичными насадками внешних размерах предлагаемая насадка имеет лучшую смачиваемость, при равной толщине листового материала -большую жесткость от сдавливания весом вышележащего слоя.

Достаточно несложная конструкция насадки позволяет изготавливать ее методом проката, что снижает себестоимость изготовления.

Характеристики насадочных элементов IRG приведены ниже. Материал насадки листовая сталь 0.25 мм марки 08Х18НI ОТ

Высота гофра 15 мм

Угол наклона гофра . 30°

Удельная поверхность 162 м2/м3

Удельный свободный объем 0.98 м3/м3 Масса 1 м3 160 кг

Такое конструктивное исполнение позволяет достичь высокого свободного объема насадки в аппарате и равномерного распределения поверхности пленки по сечению аппарата. Насадке присвоено имя IRG (Ingechim Regular Gofr), что означает регулярная гофрированная насадка ИВЦ «Инжехим».

Процесс взаимодействия фаз в аппарате с насадкой происходит следующим образом: газовая фаза, поднимаясь по аппарату, лрэходиг через слой насадкд и контактирует с жидкостью, стекающей в виде пленки, распределенной по поверхности насадки. При прохождении по вертикальным каналам, образованным гофрами, поток газовой фазы взаимодействует с пленкой жидкости. Жидкость подается на слой насадки сверху и стекает по боковой поверхности гофров.

Для расчета процессов разделения смесей в промышленных колоннах с новой насадкой необходимо экспериментально определить следующие характеристики: гидравлическое сопротивление, коэффициент . продольного перемешивания, удерживающую способность, требуемые для расчета высоты эквивалентной теоретической ступени (ВЭТС) и для (»счетов по диффузионной модели структуры потока.

С целью исследования новой насадки использовалась экспериментальная установка на кафедре ПАХТ КГТУ. Установка состоит из колонны с квадратным поперечным сечением 380x380 мм, воздуховода с вентилятором для подачи потока газа, водопровода, напорной и накопительной емкостей и насоса для подачи орошения в колонну. В аппарате расположены следующие внутренние устройства: опорная решетка, распределитель по газовой фазе, распределитель по жидкой фазе.

is

Экспериментальные исследования проводились на системе воздух-вода при высоте слоя новой насадки 1.0 м. Максимальная скорость газа в колонне достигала 3.1 м/с, плотность орошения изменялась от 5 до 20 м3/м2час. Каждую серию опытов повторяли по 10 раз для снижения ошибки эксперимента

В результате анализа полученных результатов сделаны следующие выводы:

♦ новая насадка имеет широкий интервал рабочих скоростей по газовой и жидкой фазам при пленочном режиме;

♦ режим подвисания начинается при скорости газа более 2.2-2.3 м/с;

♦ перепад давления при пленочном режиме слабо зависит от расхода жидкости.

Рис. 3. Пакет пластин насадки

В результате обработки экспериментальных данных получено:

АР,

сух

н

= 38,4-\Уд'88,

(10)

где ДРсух - гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па.; Н - высота слоя насадки, м; щ -фиктивная скорость газа, м/с. Максимальное отклонение расчетных и экспериментальных данных составляет не более 3%

Потеря давления на 1 м высоты слоя насадки наиболее часто представляется различными авторами в виде уравнения:

Н

2<1,

(П)

где £,о - коэффициент сопротивления; рг - плотность газа, кг/м3; с^ - эквивалентный диаметр насадки, м.

Коэффициент сопротивления для насадки 11№ получен в виде:

-0.12

¿;о = 3.18- Яег , (12)

4\УпО

где Яег =-—, цг - коэффициент динамической вязкости газа, Па-с; ау -

удельная поверхность насадки, м2/м3.

Для расчета гидравлического сопротивления слоя орошаемой насадки, работающей в пленочном режиме, часто применяют уравнение:

ЛР

^-=101\ (13)

ЛРсу*

где ц - плотность орошения, м3/м2ч. Для насадки Ш.0 Ь=5.0б-10_3. Максимальное отклонение расчетных и экспериментальных данных составляет не более 12%

Коэффициент задержки жидкости е* для новой насадки был определен экспериментальным путем и составил 0.06 м3/м3.

Результаты исследования структуры потока жидкости в слое насадки обобщены известным критериальным уравнением;

Реж=2,19-11е&336. (14)

где Реж=Чс^э/^>пж> ^-еж= ^ЯРж/(ау М-ж)> ^ ~ эквивалентный диаметр

насадки; Опж - коэффициент продольного перемешивания в жидкой фазе, м2/с.

Новая насадка обладает несколько лучшими гидравлическими и массообменными характеристиками, чем близкие ей по размерам известные насадки. Насадка ПЮ может быть рекомендована для использования при проектировании и модернизации колонного оборудования в химической, нефтеперерабатывающей, газовой и других отраслях промышленности.

Создана конструкция нерегулярной насадки (рис.4), которая способствует увеличению диапазона эффективной работы за счет создания благоприятных гидродинамических условий, а также обеспечивает большой свободный объем и простоту в изготовлении. Задача решена конструкцией насадки, выполненной в виде полого вращательного тела, поверхность которого образована расположенными одна против другой выгнутыми наружу полосами листового материала, представляющими собой фрагменты поверхностей конусов, вершины которых направлены к ближайшему для данной полосы торцу. Вдоль образующей поверхности выполнены ребра, а также гофры треугольного веда, позволяющие сформировать коническую поверхность из листовых полос. Кроме того, кромки полос и ребер могут иметь зубчатые края.

Предложенное конструктивное

выполнение насадки способствует при заполнении ею аппарата достичь большого свободного объема за счет максимального исключения взаимного проникновения элементов и предотвращения плотного прилегания отдельных участков друг к другу.

Рис. 4. Общий вид элемента новой насадки ЗСК и вид с торца

При работе аппарата значительно повышается эффективность массообменных процессов за счет постоянного обновления поверхности фаз, создания турбулизированного потока внутри каждого элемента насадки, что обеспечивает снижение диффузионного сопротивления паровой фазы. Все это позволяет расширить диапазон эффективной работы колонны с новой насадкой при изменении нагрузок по фазам.

По данным проведенных экспериментов для сухой насадки получена зависимость коэффициента сопротивления

Для расчета гидравлического сопротивления орошаемой насадки известно выражение

АР АР

сух

Для нерегулярной насадки установлено: Ь=0,81; с=0,25; <1=0,22.

Результаты исследования обратного перемешивания по жидкой фазе обобщены в виде критериального выражения

Реж=2,78-Кеж0'45

Установлено, что интервал устойчивой работы новой насадки значительно шире, чем у колец Рашига, Паля и ШАП. Получено выражение для расчета скорости захлебывания колонны с данной насадкой.

мм а„, м2/«5 ГСВ,М АР •Амс ВЭТ т

Кольца Рашига 35 110 0,95 100% 100 % 100% 100 %

Кольца ГИАП 38 101 0,96 33 140 — -

зек 37 105 0,97 1825% 180200% 18% 60%

Насадка технологична в изготовлений и имеет низкую стоимость. Размеры насадоч.ных элементов 25-50 мм, удельный свободный объем -0.9, удельная поверхность 110-200 м2/м3. Конструктивные характеристики насадки выбираются для каждой колонны в зависимости от условий проведения процесса.

При модернизации промышленных колонн наиболее эффективным является комбинированное расположение секций с регулярной и нерегулярной насадками.

В четвертой главе описан численный метод исследования регулярной гофрированной насадки ПЮ (РГН). Дана методика 'проведения численного эксперимента в программном продукте РНОЕШСБ-З.З, Полученные результаты обобщены в виде уравнений, удобных при инженерных расчетах. Изучен характер влияния геометрических параметров ■ на гидродинамические характеристики насадки.

Для численного моделирования гидродинамики использовался лицензионный программный комплекс РНОЕШСЭ-З.З., который является одним ш наиболее авторитетных программных продуктов, предназначенных для расчета гидромеханики и тепло-массобмена в ламинарных и турбулентных потоках. Программный комплекс РНОШЮв-З.З. позволяет избежать рутинной работы исследователя, связанной с разработкой математической модели, алгоритма и программы для расчета характеристик потока. Вместо этого пользователю необходимо правильно выстроить модель и выбрать адекватные конкретным физическим условиям настройки программы.

mm.

i

C=7WVWW\

Рис.5. Геометрическая схема РГН

а- угол к вертикальной оси аппарата, град; р -угол в основании гофра, град; 8- ширина полотна насадки, мм.; Ь -высота насадки, мм.; 1>- высота гофра, мм.

Работа с PHOENICS-3.3 проводилась

в несколько этапов:

1. Выбор геометрии насадки и ее изображение в инженерной среде AutoCAD 2000.

2. Импортирование файла с геометрией насадки в формате STL из AutoCAD 2000 в программный комплекс PHOENICS-3.3.

3. Построение расчетной сетки. Задание граничных условий и выбор настроек программы, моделирующих условия фюического эксперимента.

4. Запуск расчета и контроль сходимости.

5. Анализ и обработка результатов расчета в стандартных пакетах программ, таких как MS Excel 2000, Grapher2.

Для однофазного течения несжимаемой жидкости, а воздух в условиях наших экспериментов может рассматриваться как несжимаемая жидкость, уравнения движения сплошной среды, заложенные в программный комплекс PHOENICS-3.3, без учета влияния силы тяжести выглядят следующим образом:

5Uj cU: J axj a j

& ^ V 9

—-t-pX— Sxj j ckj

gU; 8Uj Sxj

S4j

— uiu

(15)

где II, - компоненты вектора средней скорости, а - осредненные

произведения компонентов пульсационной скорости. Для ламинарного течения и^ =0, а для турбулентного режима движения в приведенном выше уравнении заметается выражением согласно гипотезе турбулентной вязкости:

-puiuj=jir

дк,

+

ах,.

28„

(16)

) у/

где К - удельная кинетическая энергия турбулентности, цт=ру, - коэффициент турбулентной вязкости, зависящий от гидродинамических условий определеляемый по модели турбулентности, среди которых наибольшее распространение получило К-е замыкание. В этой модели |Дт связывается с удельной кинетической энергией турбулентности К и ее диссипацией е по определенному закону, а для ренормализованной Кие модели турбулентности в записываются соответствующие дифференциальные уравнения переноса. При работе с РНОЕМСв эти уравнения в явном виде записывать не нужно, т.к. они уже заложены в программный комплекс. На входе потока в качестве краевого условия

задается скорость и начальные характеристики турбулентности, а на выходе- — давление. На твердых поверхностях ставятся встроенные в программный комплекс РНОЕШСЗ граничные условия путем задания пристеночных функций, выражающих логарифмический профиль скорости.

Все численные эксперименты проводились по следующей схеме: Выбиралась геометрия насадки принятая га условия, что все три характерных параметра изменяются независимо.

Зависимость гидравлического сопротивления насадки сгг угла а представлена на рис. б

При обработке результатов по влиянию гидравлического сопротивления насадки от угла а получена зависимость следующего вида:

' р(а)=13.5е2'77*а (17)

причем 0°<а<90°

При обработке результатов по влиянию угла р на гидравлическое сопротивление насадки получена зависимость следующего вида:

Р(р)=р"а72й (18)

„„,„ 200 , Па/м

160

120

80

40

1,2 рид

0.02

0.03

0.04

0.06

Рис.6. Зависимость гидравлического сопротивления насади! от угла а

Рис.7. Зависимость гидравлического сопротивления насадки от высоты гофра

1,4 16

Рис, 8. Зависимость гидравлического сопротивления насадки от-угла ß

Обобщая данные численного

моделирования, получаем уравнение со скорректированными числовыми

параметрами:

АР = 59,98 $-°-6244 * е2.644а *

2

(1 - (17.78)Я)11,3578) * Re-0-22

где: Н = h/S,;

S -длина ламели, м . Где I« S или h/S « 0,5(ctgß/2); I - шаг гофра, м.

В пятой главе разработаны технические решения по модернизации колонны установки стабилизации нефтегазового конденсата. На ЗСК ■ эксплуатируются 7 технологических линий стабилизации конденсата. Реальная производительность по исходному сырью с 1 по 5 технологические линии не превышает 120 м3/ч, а б, 7 линии - не выше 240 м3/ч.

Колонна стабилизации представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат переменного сечения, внутри которого расположены 38 сигчатых тарелок перекрестного слива. В верхней части колонны - 19 четырехпоточных тарелок диаметром 2600 мм, в нижней части- 19 шестипоточных диаметром 3200 мм.

Процесс ректификации происходит при давлении 0,6-1,4 Мпа и температуре: куба - не более 250 °С, верха - не более 150 °С.

Рассмотрена работа 6-ой и 7-ой ниток за периоды с 1.03. по 14.03.Я8 года, с 1.10. по 30.10.98 года и с 15.07. по 15.08.99 года. За этот период диапазон нагрузок по нефтегазоконденсатной смеси составлял от 160 до 250 м3/час. Результаты расчета К-701 по данным действующего производства показывают низкую эффективность работы тарелок верхней секции.

Для повышения качества разделения в сентябре 2003 года проведена модернизация одного колонного аппарата К-701/1 шестой технологической нитки УСК-2 (рис. 9).

....;<!.. 7JK

Л'—

JE

( с-;ц )

I

-С

■ся» • re.*

I

Рис.9.Технологическая схема УСК

Модернизация включает замену тарелок с 1 по 15 (диаметр 2.6 м) на новую регулярную насадку ПЮ ИВЦ «Инжехим» и насадку ЗСК, изготовленных из нержавеющей стали. Регулярная насадка размешается в колоне одним слоем высотой около 7,5 м. В верхней части размещен слой высотой 1 метр с не регулярной насадкой ЗСК.

Реализация этого варианта модернизации колонны стабилизации позволит разделять до 375 м3/час НПС - смеси и снизить содержании из'опенгана в стабильном конденсате • •

По результатам эксплуатации колонны после, реконструкции установлено, что повысилось содержание изопе]гтана в ШФЛУ с 9-10 %масс. до 11,7 %масс. и

снизилось содержание компонентов 2С6 до 0,36 %масс.

После модернизации колонны в стабильном конденсате (кубовом продукте колонны стабилизации) уменьшено содержание кзопенгата с 40% масс, до 1,6 % масс., что позволяет увеличить выпуск дополнительного количества товарнсго гоопентана —сырья нефтехимического синтеза.

Расчеты и разработанные технические решения подтверждены результатами промышленной эксплуатации.

■Рис. 10. Профиль концентраций некоторых компонеотов нефтегазоконденсатной

смеси по высоте насадки (0 - соответствует верхнему уровню насадки)

В шестой главе разработаны варианты модернизации колонных аппаратов газофракционирующей установки (ГФУ).

Рассмотрен процесс разделения широкой фракции легких углеводородов, осуществляемого на действующей газофракционирующей установке.

Выполнено исследование температурных режимов дебутаншатора и изопентановой колонны. Установлено, что изменение параметров процесса позволяет производить юопенгановую фракцию марки А при одновременном уменьшении флегмового числа с 14,43 до 13 (без реконструкции колонны).

Установлено, что замена существующих клапанных тарелок дебутаншатора и изопентановой колонны на нерегулярную насадку (рис. 2) обеспечивает возможность получения изопненгановой фракции марки А по ТУ 38.101494-79 и снижение флегмовых чисел. Производительность колонн при этом возрастает на 50%.

Высота изопетановой колонны позволяет организовать 12 секций с насадкой с высотой по 3,65 м. При ВЭТГ 0.55 м слой насадки высотой 3,65 м составит 6,65 теоретических тарелок, а 12 секций дадут примерно 80 теоретических тарелок.

В результате приведенных исследований выбран режим процесса разделения широкой фракции- легких углеводородов, обеспечивающий прогаводство изопентановой фракции марки А по ТУ 38.101494-79. В результате расширяется рынок сбыта продукции и повышается экономическая эффективность процесса (таблицы 4, 5).

В седьмой главе разработаны варианты модернизация установки получения моторных и котельных топлив. В введении диссертационной работы отмечены основные проблемы и задачи модернизации УМТ.

Для снижения содержания светлых нефтепродуктов в мазуте и повышения его качества предлагается в нижней части колонны К-1 тарелки с 43 по 47 удалить и уложить упорядоченную насадку ПЮ (глава 3).

Таблица 4. Результаты расчета колонн

Дебутанизатор Насадка

Глигч ЗСК До реконструкции

Высота насадки 25,6м 25,6м -

Производительность 83,4т/ч 83,4т/ч 54,9т/ч

Флегмовое число 1,1 0,95 1,5

Теоретические тарелки 42 52 -38

Изопенгановая колонна

Глигч ЗСК До реконструкции

Высота" насадки 43,8 43,8 -

Производительность 83,4т/ч 83,4т/ч 54,9г/ч

Флегмовое число 11,5 9,15 14,43

Теоретические тарелки 80 99 72

Как видно го табл.4 в кубе К-1 снизилось содержание светлых фракций, о чем свидетельствует увеличение температуры выкипания: начала кипения, 5%, 10% точек отгона, в остаточном продукте значительно снизилось содержание светлых фракций с 30% об. до 10 %об.

Таблица 5.

Дебутанизатор Насадка

Глигч ЗСК До реконструкции

Высота насадки 25,6м 19,5м -

Производительность 83,4т/ч 83,4т/ч 54,9г/ч

Флегмовое число 1,1 1,1 1,5

Теоретические тарелки 42 42 -38

Изопентановая колонна

Глигч ЗСК До реконструкции

Высота насадки 43,8 33,3 -

Производительность 83,4т/ч 83,4т/ч 54,9г/ч

Флегмовое число 11,5 11,5 14,43

Теоретические тарелки 80 80 72

Замена пяти клапанных тарелок на слой насадки обеспечит в данной области колонны не менее 3-х теоретических тарелок, вместо одной в настоящее время.

В результате проведенных расчетов был получен состав куба К-1, который представлен в таблице 4 в сравнении с фактическим фракционным составом куба К-1.

Центральной заводской лабораторией производства ОТК Сургутского ЗСК было проведено исследование кубового продукта К-1. Целью исследования

являлось выявление соответствия физико-химических свойств этого продукта требованиям ГОСТ. Анализ физико-химических характеристик исследуемого остатка, представленных в табл. 6, показал, что он может быть маркирован как топочный мазут марки 100,1 вида (низкосернистый), малозольный с температурой застывания до 42°С (ГОСТ 105,85 «Топливо нефтяное. Мазут»).

Таблица б. Фракционный состав куба К-1

Наименование Плотность, кг/м3 Фракционный состав, °С

НК 5% 10% 20% 30%

Куб К-1 фактический 866,8 101 175 223 278 301

Куб К-1 расчетный 895,6 178 250 328 - -

Согласно проекта для разделения фракции 140-240°С (остаток ректификации колонны К-3) на фракции 140-180°С - компонент дизельного топлива, 180-240°С -компонент сырья секции 200 (каталитическая депарафинизация) комбинированной установки ЛКС 35-64 на установке моторных топлив предусмотрена простая ректификационная колонна К-4, в которой находится 20 клапанных тарелок.

• Как было указано полученная фракция 85-160°С с 26 тарелки колонны К-3 не соответствует по 90% точке отгона требованиям, предъявляемым к сырью каталитического риформинга, которая находится в интервале 135-145°С. Для решения этой задачи предложено использовать колонну К-4 с получением других продуктов:

• фракции 120-160°С - компонента фракции 85-160°С, которая обеспечит 90 % точку выкипания;

• фракции 160-240°С - компонента сырья секции 300 керосиновой фракции.

В результате проведенных гидравлических и технологических расчетов было определено, что работа колонны К-4 с клапанными тарелками малоэффективна и не обеспечивает требуемое качество разделения сырья на фракции 120-160°С и " 160-240°С.

Предложена модернизированная технологическая схема УМТ с использованием колонны К-4 (рис. 11).

Для повышения эффективности предложено заменить клапанные тарелки в колонне К-4 на новую насадку

С целью повышения качества фракции 85-160°С для каталитического риформинга был проведен расчет смешения фракции 85-160°С с верхним продуктом колонны К-4 (фракцией 120-1б0°С). Получена фракция 85-160°С, имеющая 90% точку выкипания - 140°С, которая соответствует требованиям, предъявляемым к сырью каталнтического риформинга, находится в интервале 135-145°С.

Для максимального извлечения из кубового остатка колонны К-1 тяжелых фракций предлагается схема полной колонны с двухкратным испарением. Исходная смесь должна предварительно нагреваться р печи и поступать при заданной температуре. Для создания парового потока в исчерпывающей секции колонны и отпарки светлых нефтепродуктов низ колонны предлагается обогревать горячей струей. Водяной пар при данной схеме разделения не используется.

Рис. 11. Модернизированная технологическая схема УМТ

Для дополнительной отгонки из кубового продукта светлых нефтепродуктов предлагается использовать вакуумную ректификацию. В качестве продуктов вакуумной колонны рассмотрено получение бензиновой фракции НК - 180аС, вакуумного газойля - фракции 180-340°С и кубового продукта 340°С - КК.

Вакуумный газойль (фракция 180-340°С) может использоваться на УМТ в качестве сырья секции 200 ЛКС

На основе выполненных расчетов представлена разработанная технологическая схема вакуумной ректификации (колонна К-5) кубового продукта колонны К-1 УМТ (рис. 12).

Рис. 12.Технологическая схема разделения кубового продукта колонны К-1 ЗСК

(колонна К-5)

Для снижения перепада давления рассмотрен комбинированный насадочно-тарельчатый вариант вакуумной колонны К-5.

В верхней секции колонны размещен слой упорядоченной насадки высотой 4 м. В качестве насадочных элементов можно использовать насадку IRG. Для перераспределения жидкости и пара, организации бокового отбора и циркуляционного орошения размещены ситчатые тарелки с отбойными элементами и распределитель жидкости в виде желоба. Ниже распределителя жидкости размещен второй слой насадки высотой 3 м. В качестве контактных устройств в этом насадочном слое можно использовать нерегулярную металлическую насадку ЗСК. Ниже слоя насадки высотой 3 м устанавливаются 7 двухпоточных ситчатых тарелок диаметром 3,6 м.

При применении комбинированного варианта колонны гидравлическое сопротивление при максимальной нагрузке снизилось на 30% по сравнению с тарельчатым вариантом и составило 91,7 мм рт. ст. Соответственно уменьшилась на 14,6 'С температура куба колонны, которая при данном варианте составляла 342,8 °С. Как следствие, повысилась термическая стабильность кубового продукта в вакуумной колонне.

В результате работы новой колонны К-5 будут получены фракции НК-180 'С, 180-340'С и >340'С-КК.

В восьмой главе выполнена разработка станции утилизации кубового остатка вакуумной ректификации из колонны К-5 (СУ ВЭР), который предлагается использовать в качестве вторичных энергетических ресурсов, В результате перегонки кубового остатка К-1 в ректификационной вакуумной колонне К-5 остается тяжелый остаток (кубовый продукт), который содержит парафины. Утилизация этого остатка на месте производства отработана недостаточно, транспортировка затрудняется тем, что он имеет высокую вязкость.

На основе полученной оценки основных физико-химических показателей предложено использовать этот остаток в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР). Разработана технология и аппаратурное оформление, которые предлагается использовать для эффективной утилизации жидких ВЭР, с получением дополнительной энергии.

Предложенная технология утилизации кубового продукта (КП) производится путем сжигания КП в котлах с получением пара, который в свою очередь направляется на турбоагрегаты, соединенных с электрогенераторами. Конечный продукт утилизации - электроэнергия, которая может быть использована как для собственных нужд, так и поставляется в единую электросеть района расположения станции утилизации КП (в дальнейшем - СУ ВЭР). Представлены результаты эскизной проработки СУ ВЭР. Рассмотрены возможные технические решения по вопросам хранения и транспортировки КП.

Проведена эскизная проработка СУ ВЭР. В качестве ВЭР используется кубовый продукт вакуумной ректификации. Подобраны основное и вспомогательное оборудование и сооружения на станции.

Выполнены расчеты газовых выбросов при сжигании КП в котлах типа Е-75-40ГМ Теоретическая температура горения КП в факеле составила 2120°С. Рассчитан выброс в атмосферу NOx из одного котла, который составил 0,25 г/м3 продуктов горения или 2,55 г/кг жидкого топлива.

В результате рассмотрения известных технологических способов снижения выбросов оксидов азота в атмосферу, предложена схема модернизации работы котла Е-75-40ГМ путем использования рециркуляции дымовых газов, впрыска воды в зону горения и использования эффекта двухстадийного сжигания топлива. Предложены конструктивные решения модернизации. Показано, что модернизация может снизить как минимум на 80% выброс оксидов азота. В гаком случае выброс оксидов азота из одного котла составит 0,04 г/м3 или 0,51 г/кг жидкого топлива.

В результате работы СУ ВЭР будет получено 984 077 тыс. кВт-ч/год электроэнергии.

Основные результаты и выводы

1. Предложен метод описания равновесных характеристик углеводородных фракций нефтегазоконденсатных смесей, базирующийся на сферически-симметричных потенциалах взаимодействия и теории интегральных уравнений для частичных функций распределения.

2. Ратит метод расчета матрицы многокомпонентной диффузии на основе

равновесных частичных функций распределения и потенциалов межмолекулярпого взаимодействия.

3. Создана математическая модель и программный комплекс для расчета многокомпонентной ректификации в насадочной колонне, учитывающая многокомпонентный масгоперенос.

4. Разработаны конструкции регулярной и нерегулярной насадок для модернизации колонн. Выполнены экспериментальные и численные исследования и сделаны обобщения в виде расчетных уравнений по перепаду давления, обратному перемешиванию и скорости захлебывания.

5. Произведен расчет насадочной части колонны К-701 УСК, по результатам которого проведена ее модернизация. Результаты промышленной эксплуатации, проведенные после модернизации, подтвердили адекватность разработанной модели и правильность выбранных технических решений с использованием разработанных насадок.

6. Выполнены расчеты дебутанизатора и изопентановой колонн ГФУ. Выбраны температурные режимы и рассмотрены варианты модернизации колонн путем замены тарелок на высокоэффективные насадки. Результатом модернизации является расширение ассортимента выпускаемой продукции.

7. Рассмотрены варианты модернизации колонн и технологической схемы УМТ. Предложено использовать дополнительные колонны К-4 для получения новых фракций и К-5 для разделения кубового остатка колонны К-1.

8. Проведена эскизная проработка СУ ВЭР принятая к внедрению. В качестве ВЭР используется кубовый продукт вакуумной ректификации дополнительной колонны К-5. Подобраны основное и вспомогательное оборудование и сооружения на станции. Предложена схема модернизации работы котла Е-75-40ГМ путем использования рециркуляции дымовых газов, впрыска воды в зону горения и использования эффекта двухстадийного сжигания топлива. Предложены конструктивные решения модернизации. Показано, что модернизация может снизить как минимум на 80% выброс оксидов азота. В результате предложенных технологических решений за счет использования СУ ВЭР будет вырабатываться 984 077 тыс. кВт-ч/год электроэнергии.

9. Реальный экономический эффект от модернизации колонны УСК составит 58 млн. рублей в год. Ожидаемый экономический эффект от модернизации колонн ГФУ, от модернизации и внедрения новых колонн и СУ ВЭР на УМТ более 400 млн. в год.

Основное содержание днссертанни опубликовано в работах:

1. Ясавеев Х.Н., Мальковский П. А., Дияров И.Н.. Процесс получения изопентановой фракции марки А по ТУ 38.101494-79 по газофракционирующей установке Сургутского завода стабилизации конденсатора ( СЗСК) // Изв. ВУЗ-ов. Нефть и газ. - 1997. - №б- С. 165.

2. Ясавеев Х.Н., Баглай В.Ф., СсШодов П.А., Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Фарахов М.И. Вариант реконструкции установки получения моторных топлив на Сургутском ЗСК И Тематический сборник научных трудов Вестника КГ'ЭУ «Тепиомассообмениые процессы и аппараты химической технологии» Казань, 1998, с.4-10.

3. Дьяконов Г.С., Лаптев А.Г., Данилов В.А., Минеев Н.Г., Ясавеев Х.Н., Баглай В.Ф. Определение ВЭ1Т для насадочных колонн при ректификации газового конденсата // Газовая промышленность. № 10, 1998. - С. 20 - 22.

4. Дьяконов С.Г., Лаптев Л.Г.. Данилов В Д.. Jkaieen XII.. Определение ВУП для насадочных колонн вариационным методом// 'Гспломассообменные процессы и аппараты химической технологии: Темат. сб. пауч тр Вестника К1ТУ. Казань. 1998. C.I0-17.

5. Ясавеев Х.Н., Мальковский ПА, Дияро» И.Н. Дияров И.П.. Моделирование процессов получения изопентановой фракции на газофракционирующей установке // В сб. тезисов докладов Междупарод конф. « Математические методы в химии и технологиях». Владимир. 1998. С.71.

6. Ясавеев Х.Н., Дияров И.Н.. Моделирование процесса выделения изопентана из широкой фракции легких углеводов // Изв. ВУЗ-ов, Нефть и газ. - 1998. - №2- С. 101 -110.

7. Ясавеев Х.Н., Мальковский H.A., Дияров И.II.. Проблемы реконструкции изопентановой колонны на Сургутском заводе стабили ¡ации конденсатора ( СЗСК) // Химия и технология топлив и масел. - 1998. - №6, - С. 30 - 33.

8. Ясавеев Х.И., Лаптев А.Г., Данилов В.А.. Фарахов М И.. Вариационный метод определения ВЭТТ для насадочных колонн при проведении процесса ректификации в нефтепереработке //Деп. В ВИНИТИ № 2870 - Г>98. 1993.

9. Фарахов М.И., Ясавеев Х.И.. Матьковский П.Л. и др. // Свидетельство РФ на полезную модель «Насадка для тепломассообменных аппаратов» № 98119407/20 от 29.10.98 г.(20.06.2000бюл.№17)

10. Ясавеев Х.Н., Мальковский ПЛ.. Дияров И.И.. Технология производства пропеллен1а углеводородного на Сургутском заводе стабилизации конденсатора // Межвузозский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменныс процессы и аппараты химической технологии », 1998, с 37 - 43.

П. Ясавеев Х.Н. Реконструкция дебуганизатора и изопентановой колонн на ГФУ с целью повышения эффективности процесса ректификации: Автореф. дис...канд.те\н.наук. - Казань: КГТУ, 1998. 16 с.

12. Ясавеев Х.Н.. Математическое моделирование и расчет массообменных процессов в насадочных колоннах // Сборник трудов 12 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ - 12). - Т.2. - Новгород, 1999. - с. 200-201.

13. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г.. Шигапов И.М.. Данилов В.А. Математическое моделирование процессов разделения смесей в колоннах с новыми насадками // Тез. доклад 12 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях». Новгород. 1999, Т.4, С. 83 -85.

14. Ясавеев Х.П., Мальковский ПЛ., Баглай В.Ф, Лаптев А.Г., Фарахов М.И.. Дьяконов Г.С. Модернизация массообменных колонн с использованием высокоэффективных нерегулярных насадок // Тез. докл. V междун. конф. « методы кибернетики хим. - техн. процессов » (КХТП - V - 99) Казань, 1999, С. 137 - 138.

15. Лаптев А.Г., Ясавеев Х.Н.. Фарахов М.И., Шигапов И.М., Данилов В.А. Проектирование контактных элементов для массооСмпшых насадочных колонн // Межвуч. науч. - метод, сб. «Совершенствование подпловки учащихся и сгудснтов в области графики, конструирования и стандартизации» Саратов. 1999. С 115 - 118.

16. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Ишмурзин A.B., Клипов A.B. Расчет характеристик молекулярного переноса в жидкостях // V-ая Международная научная конференция, посвященная 85-легию со дня рождения академика Кафарана В В. Казань 1999. С.77.

17. Ишмурзин A.B., Ясавеев Х.Н.. Афанасьев И.И., Клинов A.B. Расчет термодинамических характеристик жидкостей на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия // V-ая Международная научная конференция, посвященная 85-летию со дня рождения академика Кафарава В.В. Казань 1999. С.78

18. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Баглай В.Ф.. Основные проблемы и задачи разделения углеводородных смесей на Сургутском ЗСК // II Межвузозский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Казань, 2000, с.4-7

19. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Баглай В.Ф. и др. Реконструкция колонны К-3 установки моторных топлив для получения сырья секции 100 JIKC 35-64 // Межвузозский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Казань, 2000, с.8-13.

20. Дияров И.И., Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Боровков Е.В.. Результаты моделирования процесса разделения стабильного конденсата на Сургутском ЗСК // Межвузозский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Казань, 2000, с.207-214.

21. Ясавеев Х.Н.. Реконструкции установок разделения углеводородных смесей Сургутского ЗСК // Тезисы доклада Всероссийской научной конференции « Тепломассообмен в химической технологии ». Казань, 2000. - с. 163 - 164.

22. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Харитонова Н.Е., Малыгин A.B. Определение химического потенциала молекулярных жидкостей на основе теории интегральных уравнений RISM // «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Межвуз. тематич. сб. научн. тр. Казань, 2000. С.214-219.

23. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Перепрофилирование технологических установок для выпуска конкурентно - способной продукции // Сборник трудов 14 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ - 14). - Т.б. - Смоленск, 2001. - с. 225-226.

24. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Шигапов И.М.. Проектирование новых насадочных элементов для реконструкции массообменных колонн // Тез. докл. Международной научной конференции « Математические методы в технике и технологиях » (ММТТ - 14). - Т.]. - Смоленск, 2001. - с. 141-143.

25. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И., и др. Новый метод определения количества удерживаемой жидкости в насадочных колоннах // Межвузозский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии » Казань: КГТУ, 2001, с. 193-197.

26. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B., Малыгин A.B. Расчет термодинамических характеристик воды на основе теории интегральных уравнений RISM // «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Межвуз..тематич. сб. науч. тр. Казань 2001. С.47-55.

27. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B., Никешин В.В. Метод расчета матрицы коэффициентов диффузии в многокомпонентных жидких смесях // «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии» Межвуз. тематич. сб. науч. тр. Казань 2001. С.108-120.

28. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Костылева Е.Е. эффективная утилизация тяжелых углеводородных смесей // Межвузовский тематический сборник научных трудов

«Тепломассообменныс процессы и аппараты химической технологии » Казань. 2002. с.131-140.

29. Мапьковский П.А., Ясавеев Х.Н., Лаптев A.I,.. Ишмурзин A.B., Фарахов М.И. Математическое моделирование и модернизация установки получения моторных и котельных топлив Сургутского ЗСК. Сообщение 3. Реконструкция дополнительной колонны К-4 (статья)//Известия вузов. "Проблемы энергет ики" № 11-12, 2002. С. 9 -14.

30. Дьяконов Г.С, Маряхин H.H., Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Тахавутдинов Р.Г. Применение программного продукта Phoenics 3.3 для исследования регулярных гофрированных насадок // Межвузовский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии » Казань, 2002, с.185-189.

31. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Костылева ЕЕ Математическое моделирование и модернизация установки получения моторных и котельных топлив Сургутского ЗСК. Сообщение 4. Расчет дополнительной колонны К-5 для перегонки кубового остатка К-1 // Известия вузов. "Проблемы энергетики" № 5-6, 2003. С. 21 -27.

32. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.П Высокоэффективные насадочные элементы для аппаратов разделения А Сб. тр. Юбилейной научно-практической конференции посвященной 40-летито ОАО "Казаньоргсинтез" Казань, 14-15 мая 2003 г. С.272-304.

33. Дьяконов ГС., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B. Расчёт коэффициентов самодиффузии углеводородов в жидкофазном состоянии на основе аюм-атомных потенциалов взаимодействия // Теплофизика высоких температур, 2003 №2, Т.41,с,225-230.

34. Дьяконов ПС., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B., Никешин В.В. 3-х мерное математическое моделирование многокомпонентного массопереноса в насадочных колоннах // XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Казань 21-26 сентября. 2003. ТЗ стр.126.

35. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B., Малыгин A.B. Описание термодинамических свойств нефтяных фракций на основе сферически симметричного потенциала межмолекулярного взаимодействия // Вестник Казанского технологического университета. 2002. №1-2. С.368-374.

36. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов A.B., Никешин В.В. Коэффициенты взаимной диффузии в бинарных смесях Леннард-Дя;оптовых жидкостей // Вестник Казанского технологического университета. 2002 №1 -2, стр. 375-381.

37. Ясавеев Х.Н., Разинов А.И., Клинов A.B., Никешин В.В.Моделирование многокомпонентного массопереноса при ректификации в насадочных колоннах на основе потенциалов межмолекулярпого взаимодсйстаия // Вестник Казанского технологического университета. 2002. №1-2. С.382-388.

38. Дьяконов С Г., Ясавеев Х.Н., Дьяконов Г.С. Расчет геплофизических свойств двухатомных веществ на основе уравнения Оршшейна-Цернике // Теплофизика высоких температур. - 2004, Т.42№2.

39. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Минеев ПЛ. Модернизация аппаратов разделения веществ // Материалы доклада XVII Мещелсевского съезда по общей и прикладной химии.Казань 21-26 сентября. 2003.

40. Лагггев А.Г., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.Г., Фарахов М.И. Снижение энергозатрат на

установках разделения в водоподготовке и получения топлив из углеводородного сырья (статья) / журнал "Энергосбережение в РТ №3-4 2003г. - с.36-38.

41. Лаптев А.Г., Ясавеев Х.Н., Костылева ЕЕ Переработка и эффективное использование тяжелых остатков нефтяных топлив // Материалы доклада VI Международного Симпозиума «Ресурсоэффективность и энергосбережение в современных условиях хозяйствования» - Казань, 17-19 декабря 2003.

42. Ясавеев Х.Н. Модернизация технологических схем и аппаратов в разделении углеводородных смесей // Межвуз. темат. сб. науч. тр. «Тепло массообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 2003.

43. Ясавеев Х.Н. Расчет высоты насадочной части колонны стабилизации газового конденсата // Вестник Казанского технологического университета. 2003. №1. С.180-186.

44. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Модернизация установок переработки углеводородных смесей Казань: КГЭУ, 2004, - 307с.

45. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Шинкевич О.П., Конахин A.M., Костылева ЕЕ Математическое моделирование и модернизация установки получения моторных и котельных топлив Сургутского ЗСК. Сообщение 5. Эффективная утилизация жидких вторичных энергоресурсов (ВЭР) продукта кубового остатка колонны К-1 // Известия вузов. «Проблемы энергетики», №3-4, 2004. С.34-41.

Соискатель [. Ясавеев

РНБ Русский фонд

Заказ №<М7

тираж 100

Офсетная лаборатория КПУ

^20015, г. Казань, ул. К. Маркса, 68

19 НОЯ 2004

Оглавление.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА РАЗДЕЛЕНИЯ

УГЛЕВОДОРОДНЫХ СМЕСЕЙ.

1.1 .Математическое описание массопереноса в многокомпонентных системах.

1.2.Алгоритм потарелочного расчета сложной колонны.

Выводы.

ГЛАВА 2.0ПИСАНИЕ ФИЗИКО - ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ МОЛЕКУЛЯРНО-СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ.

2.1.Молекулярно-статистический подход к описанию равновесных характеристик жидкостей и газов.

2.2.Связь радиальной функции распределения с термодинамическими характеристиками.

2.3.Расчет парожидкостного равновесия.

2.4.0писание межмолекулярных взаимодействий в углеводородных система.

2.5.Применение метода интегральных уравнений для описания углеводородных фракций.

2.6.Расчет матрицы коэффициентов многокомпонентной диффузии в газовых смесях.

2.7 Описание многокомпонентного молекулярного переноса массы в жидких смесях на основе равновесных функций распределения и потенциалов межмолекулярного взаимодействия.

Выводы.

ГЛАВА З.РАЗРАБОТКА И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

НОВЫХ НАСАДОК.

3.1.Разработка и описание новой нерегулярной насадки.

3.2.Разработка регулярной насадки.

3.3.Экспериментальное исследование гидравлических характеристик насад очных элементов.

3.4.Результаты экспериментальных исследований новой регулярной насадки.

3.5.Результаты экспериментальных исследований новой нерегулярной насадки.

Выводы.

ГЛАВА 4.ЧИСЛЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ РЕГУЛЯРНОЙ НАСАДКИ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ.

4.1.Описание численного метода исследования РГН.

4.2.0бработка результатов численного эксперимента.

4.3.Сравнение численного и физического эксперимента.

Выводы.

ГЛАВА 5.МОДЕРНИЗАЦИЯ КОЛОННЫ СТАБИЛИЗАЦИИ ГАЗОВОГО

КОНДЕНСАТА.

5.1 .Установка стабилизации.

5.2.Математическая модель процесса ректификации нефтегазоконденсатной смеси в насадочной части колонны К-701.

5.3.Общая схема расчета многокомпонентной ректификации в насадочной части колонны К-701.

5.4.Технические решения по модернизации установок.

Выводы.

ГЛАВА ^РЕКОНСТРУКЦИЯ ДЕБУТАНИЗАТОРА И ИЗОПЕНТАНОВОЙ КОЛОННЫ НА ГАЗОФРАКЦИОНИРУЮЩЕЙ

УСТАНОВКЕ (ГФУ).

6.1.Исследование температурных режимов дебутанизатора и изопентановой колонны.

6.2.Реконструкция дебутанизатора и изопентановой колонн.

Выводы.

ГЛАВА 7.МОДЕРНИЗАЦИЯ УСТАНОВКИ МОТОРНЫХ И КОТЕЛЬНЫХ

ТОПЛИВ.

7.1.Описание технологической схемы установки.

7.2.Проведенные варианты модернизации колонн УМТ (И-1, К-1, К-3).

7.3.Модернизация колонны К-1 установки моторных топлив для получения продукта топочного мазута марки 100 по ГОСТ 10585.

7.4.Модернизация установки с использованием колонны К-4.

7.5.Разработка вакуумной колонны К-5.

Выводы.

ГЛАВА 8.РАЗРАБОТКА СТАНЦИИ УТИЛИЗАЦИИ ВТОРИЧНЫХ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ.

8.1 .Описание технологической схемы.

8.2.Разработка и обоснование технических решений по сжиганию

КП в котлах.

Выводы.

Природные энергоносители, такие как нефть, природный газ, газовый конденсат имеют важнейшее значение в развитии всех отраслей народного хозяйства. Широкая потребность в продуктах нефтепереработки в последнее десятилетие привела к интенсивному росту нефтехимической промышленности. В настоящее время остро встает вопрос о расширении ассортимента товарной продукции, улучшения ее качества и снижении энергозатрат.

Для решения этих вопросов необходимо повышение эффективности проводимых процессов усовершенствования путем существующих и разработки более эффективных схем разделения и утилизации углеводородного сырья, действующего технологического оборудования и промышленных технологий.

Основным предприятием в Западно-Сибирском регионе по переработке газоконденсатных смесей является Сургутский ЗСК (завод стабилизации конденсата). Установки разделения на ЗСК проектиролвались в 80-е годы.

Развитие в 90-е годы рыночных отношений и быстрая смена форм собственности в промышленности привели к коренному изменению традиционных схем формирования сырьевой базы нефтехимической отрасли и связей между предприятиями, резкому росту стоимости большинства продуктов за счет изменения условий формирования их себестоимости. Существенное влияние на эти процессы в данных отраслях промышленности оказало возрастание в себестоимости доли энергетических и сырьевых ресурсов. В связи с этим производительность и режимы работы технологических установок разделения смесей на ЗСК в настоящее время отличатся от проектных. Все эти факторы повышают требования к работе колонных массообменных аппаратов, средствам контроля и автоматизированного управления.

Основным технологическим процессом разделения смесей на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки является ректификация, которая характеризуется большой энергоемкостью, сложностью и металлоемкостью конструкций массообменных аппаратов.

Исследования процесса ректификации можно сгруппировать в следующих основных направлениях: 1) исследование фазовых равновесий (жидкость-пар); 2) исследование в области статики ректификации, направленные на улучшение термодинамических условий проведения процессов, разработку новых способов и схем ректификации, оптимизацию технологических режимов; 3) разработка математических моделей процессов массо- и теплообмена в ректификационном колонном оборудовании, направленные на повышение точности проектных решений; 4) совершенствование массо- и теплообменного оборудования, направленное на интенсификацию и удешевление аппаратов для проведения процессов разделения.

Исследование и совершенствование процессов разделения в нефте- и газопереработке предполагает широкое применение последних достижений в теории и практике во всех вышеотмеченных направлениях.

Исследование и математическое моделирование многокомпонентного переноса рассмотрено в многочисленных работах отечественных и зарубежных авторов, например, в работах Холпанова Л.П., Кенига Е.Я., Телякова Э.Ш., Константинова E.H., Плановского А.Н., Toor H.L., Krishna R. и др. В области нефтегазопереработки большой вклад внесли Марушкин Б.К., Деменков В.Н., Кондратьев A.A., Лебедев Ю.Н. и др.

В последние годы на многих предприятиях, использующих массообменное оборудование, происходит замена тарельчатых контактных устройств на новые насадочные элементы с целью повышения производительности и эффективности. В связи с тем, что расчеты колонн с насадками имеют полуэмпирический характер, особенно при разделении многокомпонентных смесей, актуальной задачей является разработка теоретических подходов для определения массообменных характеристик промышленных насадочных колонн, разработка и исследование новых контактных элементов, а также технических решений по модернизации промышленных установок разделения.

Работа выполнялась в рамках следующих программ:

1. Тематический план АНТ: "Фундаментальные основы новых химических технологий".

2. Гранд РФФИ 02-03-32298-а «Описание равновесных характеристик и процессов переноса в жидких смесях на основе частичных функций распределения».

3. Гранд фонда НИОКР РТ № 07-7.5 -177 / 2003 (Ф) «Перспективные методы описания многокомпонентного массопереноса в процессах разделения веществ».

Цель работы

Разработать математическое описание многокомпонентного массопереноса для процесса ректификации в промышленных насадочных колоннах на основе молекулярно-статистических методов расчета физико-химических свойств рабочих сред и практически применимые методики расчета режимных и конструктивных характеристик колонного оборудования. Разработать и при помощи физического и численного экспериментов исследовать конструкции регулярной и нерегулярной насадок.

Выполнить обобщение полученных результатов в виде расчетных уравнений.

По результатам расчетов провести модернизацию колонн установок стабилизации конденсата (УСК), газофракционирующей установки (ГФУ) и установки получения моторных и котельных топлив (УМТ) на Сургутском заводе стабилизации конденсата (ЗСК). Технические решения должны обеспечить повышение качества разделения углеводородных смесей, производительности колонных аппаратов и расширение ассортимента выпускаемой продукции, а также снижения энергозатрат и газовых выбросов в атмосферу.

Научная новизна

Для решения задач модернизации промышленных колонных аппаратов с целью повышения эффективности процессов разделения углеводородных смесей разработаны конструкции регулярной и нерегулярной насадок и выполнены экспериментальные исследования на лабораторном стенде. Проведены численные эксперименты по исследованию геометрии регулярной насадки на ее гидродинамические характеристики. В результате физического и численного экспериментов получены выражения для расчета гидравлического сопротивления насадок, обратного перемешивания по жидкой фазе и скорости захлебывания.

Впервые разработаны методы описания равновесных термодинамических свойств и матрицы коэффициентов многокомпонентной диффузии для фракций нефтегазоконденсатных смесей на основе центральных потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Это позволило получить замкнутую расчетную схему процесса многокомпонентной ректификации нефтегазоконденсатных смесей в насадочных колоннах на основе базы данных по потенциалам межмолекулярного взаимодействия.

Разработаны варианты модернизации установок разделения углеводородных смесей повышающие производительность и эффективность.

Практическая значимость

1. На основе идентифицированных параметров потенциала Леннарда-Джонса для фракций с температурами кипения в интервале 40 — 360 °С, предложен замкнутый алгоритм и программный комплекс для определения основных термодинамических характеристик и условий парожидкостного равновесия, а также коэффициентов многокомпонентного молекулярного переноса в нефтегазоконденсатных смесях.

2. Разработана математическая модель и программный комплекс для расчета многокомпонентной ректификации в насадочных колоннах на основе фундаментальных уравнений многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнений движения фаз в аппарате. Данная модель, вместе с молекулярно-статистическими методами расчета равновесных и неравновесных характеристик рабочих сред, нуждается в минимальном количестве эмпирической информации, позволяет выявить особенности многокомпонентного массопереноса и учесть их при проектировании и модернизации колонных аппаратов.

3. Выполнены расчеты колонных аппаратов с основным оборудованием на УСК, ГФУ и УМТ. Выбраны режимные и конструктивные характеристики модернизированных колонн и выполнена предпроектная проработка новых колонн, обеспечивающие повышение качества разделения, производительности и ассортимента выпускаемой продукции на Сургутском ЗСК.

Внедрение разработанных насадок в сентябре 2003 года на колонне УСК (К-701) и промышленные испытания подтвердили сделанные расчеты и технические решения по модернизации.

4. Разработана станция утилизации тяжелых углеводородов с выработкой электроэнергии.

5. Реальный экономический эффект от внедрения новых насадок на колонне УСК составляет более 58 млн. рублей в год.

6. Ожидаемый экономический эффект от модернизации УМТ и внедрения станции утилизации вторичных энергоресурсов более 900 млн.руб.в год.

Личное участие автора

• Создание конкурентноспособных отечественных насадок (регулярной и нерегулярной) для модернизации колонн переработки газовых конденсатов с целью повышения эффективности проводимых процессов, расширения ассортимента выпускаемой продукции и энергосбережения.

• Разработка программы экспериментальных исследований новых насадок на лабораторном стенде. Участие в проведение экспериментов и обобщение полученных результатов. Руководство аспирантам по численному исследованию характеристик регулярной насадки с помощью стандартного программного пакета.

• Участие в разработке методов описания равновесных термодинамических свойств и матрицы коэффициентов многокомпонентной диффузии для фракций нефтегазоконденсатных смесей.

• Постановка задачи модернизации колонны стабилизации (УСК), расчет и выбор технических решений по замене тарелок на разработанную в диссертации насадку. Участие во внедрении насадки, анализ и обобщение опытно-промышленной эксплуатации колонны после внедрения.

• Постановка задачи модернизации колонн газофракционирующей установки (ГФУ), расчет процессов разделения с зарубежной насадкой (миникольца Глитч) и с разработанной в диссертации нерегулярной насадкой ЗСК. Выбор технических решений по модернизации.

• Постановка задачи по модернизации установки получения моторных топлив и расчет основного и вспомогательного оборудования с выбором технических решений (модернизация кубовой части колонны К-1, использование дополнительной колонны с новой насадкой К-4, проектирование вакуумной колонны К-5 и разработка станции эффективной утилизации тяжелых остатков топлив).

• Участие в расчете экономического эффекта от внедрения научно-технических разработок.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

1. Научно-практическая конференция «Тюменская нефть - вчера и сегодня», г. Тюмень, 1997 г.

2. Международная конференция «Математические методы в химии и технологиях», г. Владимир, 1998 г.

3. 12 Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях», Новгород, 1999 г.

4. V Международная конференция по интенсификации нефтехимических процессов «Нефтехимия - 99», г. Нижнекамск, 1999 г.

5. V Международная конференция «Методы кибернетики химико-технологических процессов» (КХТП - V - 99), г. Казань, 1999 г.

6. У-ая Международная научная конференция, посвященная 85-летию со дня рождения академика Кафарава В.В., г. Казань, 1999 г.

7. Всероссийская научная конференция «Тепло- и массообмен в химической технологии», г. Казань, 2000 г.

8. Всероссийская научная конференция, посвященная 80-летию со дня рождения А.Г.Усманова «Тепло- и массообмен в химической технологии», г. Казань, 2001г.

9. 14 Международная научная конференция «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ - 14), г. Смоленск, 2001 г.

10.Всероссийская научно-техническая конференция «Большая нефть: реализация, проблемы, перспективы», г. Альметьевск, 2001 г.

11.Всероссийская школа-семинар под руководством РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в машиностроении», г. Казань, 2002 г.

12.Х Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ, г. Казань, 30 сентября - 4 октября 2002г.

13.XIV школа-семинар под руководством академика РАН А.И. Леонтьева «Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках», г.'Рыбинск, 2003 г.

14.ХУН Менделеевский съезд по общей и прикладной химии, г. Казань, 21-26 сентебря 2003г.

15.Юбилейная научно-практическая конференция посвященная 40-летию ОАО «Казаньоргсинтез», г. Казань, 14-15 мая 2003 г.

16.VI Международный Симпозиум «Ресурсоэффективность и энергосбережение в современных условиях хозяйствования», г. Казань, 18-20 декабря 2003 г.

17.Ежегодных отчетных научно-технических конференциях в КГТУ(КХТИ) (1997-2004 г.г.) и КГЭУ(2001-2004).

Публикации

По теме работы опубликовано 58 печатных работ и тезисов докладов (журналы Изв. ВУЗ-ов. "Нефть и газ", "Газовая промышленность", "Химия и технология топлив и масел", Известия вузов. "Проблемы энергетики", "Теплофизика высоких температур" и др.). Опубликована монография объемом 19,2 усл.печ.листов.

Основные проблемы и задачи разделения смесей на Сургутском ЗСК.

Сургутский завод стабилизации конденсата спроектирован для переработки смеси деэтанизированного газового конденсата и нефти в соотношении 9:1, которая поступает по продуктопроводу Уренгой-Сургут. На установке стабилизации (УСК) из этой смеси выделяют широкую фракцию легких углеводородов (ШФЛУ) и стабильный конденсат, который направляется на установку моторных топлив (УМТ). ШФЛУ направляется на газофракционируюгцую установку (ГФУ), состоящую из блоков извлечения изопентана (БИИ) и получения пропана (УПП).

Установка ГФУ предназначена для ведения технологического процесса, состоящего из трех последовательных стадий: 1) выделение из широких фракций легких углеводородов пропан-бутановой фракции; 2) выделение из тяжелой части ШФЛУ, т.е. фракции С5 и выше, изопентана; 3) разделение пропан-бутановой фракции на пропановую и бутановую фракции.

Существующий блок ГФУ обеспечивает получение товарных изопентана и пропана марки «Б» и полупродуктов: пентан-гексановую и бутан-изобутановую фракции.

Улучшение экономических показателей работы ЗСК и рынок сбыта готовой продукции требуют повышения качества товарной продукции и расширения ее ассортимента. Для этого необходимо получать изопентан и пропан не ниже марки «А», а также налаживать выпуск товарных изобутана и н-бутана марок «А» и «высшая».

Получение пропана марки «А» на существующем колонном оборудовании сдерживается высоким содержанием этана (0,7-0,85 % мае.) в исходном сырье ЗСК. На ЗСК для снижения содержания этана в товарном пропане до 4 % мае. осуществляют сдувку газовой фазы в топливную линию из флегмовых емкостей стабилизаторов, дебутанизаторов и колонн получения пропана. Это приводит к значительным потерям фракции Сз, С4. Для снижения этих потерь и повышения качества товарного пропана необходимо дополнить существующее оборудование блоком деэтанизации исходного сырья - нефтегазовой смеси.

Установка производства моторных топлив, входящая в состав комплекса производства моторных топлив Сургутского ЗСК, предназначена для переработки стабильного конденсата производимого на установках стабилизации конденсата, с получением фракций НК-70°С - компонента автобензина, бензиновой фракции 85-160°С, керосиновой фракции 140

240°С, дизельной фракции 140-340°С, фракции > 340 °С - тяжелого остатка переработки.

Процесс получения базовых компонентов моторных топлив состоит из следующих стадий:

• нагрев и предварительное отбензинивание сырья;

• атмосферная перегонка;

• вторичная ректификация.

Анализ работы УМТ показал следующие недостатки:

1. наличие светлых фракций в остаточном продукте куба К-1;

2. фракция 85-160°С с 26 тарелки колонны К-3 не соответствует по 90% точке отгона требованиям, предъявляемым к сырью каталитического — риформинга, которая находится в интервале 135-145°С.

При существующей технологической схеме нижний продукт колонны К-1 фракция >340°С в смеси с частью фракции НК-70°С выводится по линии некондиции в промежуточные резервуары товарно-сырьевой базы и реализуется как товарная нефть по ГОСТ 9675.

Анализ показателей качества куба К-1 показывает, что он является маловязким, низкосернистым и содержит малое количество ванадия. Кроме того, он характеризуется низкой плотностью и низкой температурой вспышки. Содержание куба К-1 не соответствует по показателю температуры вспышки ГОСТ 10585 «Топливо нефтяное. Мазут». Одной из причин низкой температуры вспышки куба К-1 является высокое содержание до 30% светлых нефтяных фракций.

Анализ работы промышленной установки моторных топлив (УМТ) Сургутского ЗСК и проведенные расчеты показали на необходимость выделения светлых нефтепродуктов из куба колонны К-1 УМТ. В результате, будет решена экологическая проблема утилизации тяжелого остатка, содержащего парафины, который остается в процессе переработки куба колонны К-1, а также колонна обеспечит получение дополнительных фракций светлых нефтепродуктов.

Кроме этого, на предприятиях, имеющих технологическую потребность в тепловой энергии круглый год важным и актуальным является организация оптимальной схемы энерго- и ресурсосбережения. В настоящее время для решения этих задач широко используются мини-ТЭЦ, где наряду с электроэнергией потребитель использует, т.е. утилизирует и тепловую энергию, повышая тем самым общий КПД установок. Мини-ТЭЦ представляют собой современное высокотехнологичное и энергосберегающее оборудование, наиболее приемлемое, с позиций "эффективность-стоимость". Разработка мини-ТЭЦ для утилизации тяжелых остатков углеводородных смесей позволит решить ряд задач, и, кроме этого, получать тепло - и электроэнергию.

Автор является соруководителем четырех защищенных кандидатских диссертаций.

Автор выражает благодарность д.х.н. профессору Дьяконову Г.С. и д.т.н. профессору Лаптеву А.Г. за совместно полученные результаты по моделированию процессов переноса в многокомпонентных смесях, а так же директору ИВЦ "Инжехим" к.т.н. доценту Фарахову М.И. за изготовление опытно-промышленной партии насадки для колонны УСК и совместное внедрение.

15

ВЫВОДЫ

При разработке способа эффективной утилизации кубового остатка колонны К-5, который предложено использовать в качестве жидких вторичных энергоресурсов, в данной главе приведены результаты теплотехнических расчетов, расчет выбросов продуктов горения топлива. С целью снижения выбросов оксидов азота в атмосферу предложены варианты модернизации схемы работы котла.

Проведенные расчеты показали, что для полного сжигания 1 кг КП (при а=1,03) требуется объем воздуха, приведенный к нормальным условиям: Ув=11,47 м3.

Рассчитан выход продуктов горения на 1 кг КП [134]:

Выход продуктов горения

Продукты горения С02 СО НгО N2 О2

Выход м3/кг 1,334 0,27 1,647 8,796 0,07

Концентрация, % 11 2,2 13,6 72,6 0,6 о

Суммарный выход продуктов горения уг=12,12 м /кг.

Как показал выполненный в данной главе расчет, теоретическая температура горения КП в котле несколько выше (1геор=2120°С), чем при сжигании топочных мазутов (1850-1950°С). Это объясняется тем, что топочные мазуты содержат серу и воду в своем составе.

На основании произведенных расчетов предложена схема модернизации работы котла Е-75-40ГМ с целью снижения выбросов >ЮХ (Приложение 6). Модернизация может происходить двумя путями [164, 165]: а) использование рециркуляции дымовых газов до 12%, впрыск воды до 10% от расхода топлива и использование нестехиометрического сжигания топлива; б) использование рециркуляции дымовых газов, впрыск воды в зону горения и использование специальных горелок, разработанных ВТИ, обеспечивающих двухступенчатое сжигание топлива. Этот путь может быть использован в случае, если котел Е-75-40ГМ снабжается тремя мощными горелками, расположенных в один ярус (последняя разработка завода-изготовителя котла Е-75-40ГМ).

В обоих случаях снижение выхода ЫОх достигается по крайней мере на

В результате работы станции утилизации номинальная выработка электроэнергии составит 984 077 тыс. кВт/ч год. Количество теплоты, вырабатываемое СУ ВЭР - 470,8 кДж/кг. Экономический эффект, который будет получен от работы СУ ВЭР 383,7 млн. рублей [166,167].

264

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышение эффективности разделения жидких и газовых смесей относится к важнейшим проблемам, связанным с наращиванием производительности промышленных установок, а так же с разработкой ресурсо - и энергосберегающих технологий для различных отраслей промышленности и решения ряда экологических задач. При этом большое значение имеет не только проектирование новых высокоэффективных массотеплообменных аппаратов но и реконструкция действующих в настоящее время технологических установок.

Эффективным инструментом для решения данных задач является сочетание методов физического и математического моделирования, которые позволяют выполнять предпроектные работы с минимальными затратами времени и материальных средств.

В диссертационной работе решается ряд задач связанных с повышением эффективности действующих установок разделения углеводородных смесей. При этом рассматриваются варианты модернизации ректификационных колонных аппаратов и технологических схем направленные как на повышение качества разделения смесей, так и на повышение производительности и снижения энергозатрат на единицу продукции. За счет повышения качества расширяется ассортимент выпускаемых моторных и котельных топлив, изопентана и других смесей.

В качестве инструмента для решения отмеченных задач в диссертационной работе рассмотрены математические модели структуры потоков по жидкой и газовой фазам, где одними из основных характеристик являются коэффициенты массоотдачи в матричной форме. Определение матриц коэффициентов массоотдачи показано на примере использования модели диффузионного пограничного слоя Ландау-Левича. Представлены уравнения для расчета матриц коэффициентов массоотдачи в жидкой и паровой фазах в насадочных колоннах с регулярной и нерегулярной насадками.

Для расчета физико-химических свойств углеводородных смесей рассмотрены молекулярно-статистические методы и условия фазового равновесия. Показано, что для практических расчетов приемлемым является описание межмолекулярных взаимодействий на основе сферически-симметричных потенциалов. Предложен метод описания условий фазового равновесия углеводородных фракций на основе представления их как псевдокомпонентов с молекулярным потенциалом Леннард-Джонса и определены параметры этого потенциала в интервале температур кипения 40-360°С.

Для расчета матриц коэффициентов массоотдачи получен явный вид системы уравнений для расчета матриц коэффициентов многокомпонентной диффузии построенной на базе взаимных корреляционных функций скоростей молекул. Выполненные расчеты хорошо согласуются с известными экспериментальными данными. Разработанные математические модели используются для расчета ректификационных колонн на Сургутском ЗСК в которых устаревшие барботажиые тарелки заменяются на высокоэффективные насадки.

В качестве новых насадок предложено два типа - нерегулярная в виде элемента бочкообразной формы и регулярная гофрированная с шероховатой поверхностью. На экспериментальном стенде исследованы и обобщены в виде расчетных уравнений гидромеханические характеристики этих насадок. Кроме этого на программном продукте выполнено численное исследование влияние геометрии насадки на ее характеристики. Полученные результаты удовлетворительно согласуются с физическим экспериментом. Численный эксперимент позволяет значительно сократить время исследования новых насадок.

Вторая половина диссертационной работы посвящена расчетам действующих промышленных установок разделения углеводородных смесей, модернизации и проектированию новых колонных аппаратов, а так же решению задачи эффективной утилизации остатков тяжелых углеводородных топлив.

Внедрение новых насадочных элементов выполнено на колонне стабилизации газового конденсата Сургутского ЗСК. В результате промышленной эксплуатации колонны после внедрения (с сентября 2003г.) получено что при нагрузке до 250 м3/час снизилось содержание изопентана в стабильном конденсате. Выполненная модернизация подтвердила сделанные расчеты.

Рассмотрены варианты модернизации колонн газофракционирующей установки путем замены тарелок на зарубежную и разработанную нерегулярную насадки. Показано, что это обеспечивает как повышение качества разделения, так и производительности. Новая насадка по ряду показателей несколько является лучшей чем зарубежная.

На установке ГФУ в результате расчетов установлено, что замена клапанных тарелок в дебутанизаторе и изопентановой колоннах обеспечит возможность получения изопентановой фракции марки А по ТУ 38.101494-79 и снижение флегмовых чисел. Производительность колонн при этом возрастает на 50%.

В диссертационной работе предложен целый ряд технических решений по модернизации установки получения моторных и котельных топлив, которые заключаются как в реконструкции основной колонны К-1, так и в использовании дополнительной колонны К-4 и проектировании новой К-5.

В результате модернизации колонны К-5 УМТ будет получен новый вид продукта - топочный мазут марки 100 (ГОСТ 10585 «Топливо нефтяное. Мазут.»)

Результатом использования колонны вторичной ректификации К-4 с новой насадкой на УМТ будет получена фракция 85-160°С которая соответствует требованиям, предъявляемым к сырью каталитического риформинга. Кроме этого в колонне К-4 с новой насадкой значительно снижается перепад давления и повышается эффективность массообмена. За счет уменьшения флегмового числа энергозатраты снижены на 16-17% (на 0,56 Гкал/час).

Спроектированная новая вакуумная колонна К-5 предназначена для разделения кубового продукта К-1 УМТ. Особенностью проектирования являлась термическая нестабильность кубового остатка, ограничение по перепаду давления, высокое значение фактора пара в вакуумной колонне К-5. Путем расчета выбраны контактные устройства, режимные и конструктивные характеристики колонны. Предложен комбинированный тарельчато-насадочный вариант исполнения колонны с насадками разработанными в диссертации. Такое конструктивное исполнение обеспечивает заданное качество разделения при низком перепаде давления. Дополнительная колонна К-5 обеспечит получение новых фракций НК-180°С (верхний продукт К-5); фракция 180-340°С-боковой отбор; фракция более 340°С-кубовый остаток, которые могут использоваться как компоненты моторных и котельных топлив.

Кубовый остаток К-5 предложено использовать в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР). Для этого в последней главе диссертационной работы выполнен эскизный проект станции утилизации ВЭР с выработкой электрической и тепловой энергии (мини ТЭЦ). Предложены схемы модернизации котлов, снижающие вредные газовые выбросы в атмосферу. В результате работы СУ ВЭР будет получено 994078 кВт/час в год электроэнергии.

Разработанные технические решения включены в перспективный план развития Сургутского ЗСК и так же могут использоваться на различных предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической и смежных с ними отраслями промышленности.

1. Senol Aynur, Dramur Umur. Эксплуатационное испытание и обсуждение конструкций насадочной колонны с новой керамической насадкой.// Chim. Acta turc. - 1995. - 23, №2. - с. 145-155. - Англ.

2. Куляков Ю.Ф., Лихман В.В., Плотников В.В. Создание комплекса технологического оборудования и освоение производства регулярной насадки для РК. // Хим. и нефтегаз. машиностр. ~ 1999. №9 - с. 12-13. -Рус.

3. Helltng R.K.,Des Jardin М.А.Оптимальные условия работы колонны с упорядоченной насадкой. // Chem. ENG. Progr. 1994. 90 №10. с.62-66. Англ.

4. Лебедев Ю.Н., Чекменов В.Г., Зайцева Т.М.и др. Насадка ВАПУПАК для вакуумных колонн // ХТТ и M. № 1. 2004. С.48-52.

5. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Лаптев А.Г. и др. Высокоэффективные нерегулярные насадки для массообменных колонн // Тез. докл. 12-й Междун. науч. конф. «Математические методы в химии и технологиях».

6. B.Новгород, 1999.-С. 199-200.

7. Ю.Лаптев А.Г., Данилов В. А., Фарахов М.И. и др. Повышение эффективности узла щелочной очистки пирогаза в производстве этилена // Химическая промышленность. 2001. - № 10. - С. 24-33.

8. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Фарахов М.И. Модернизация установок переработки углеводородных смесей Казань: КГЭУ, 2004, 307с.

9. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Шигапов И.М., Ясавеев Х.Н. Проектирование новых насадочных элементов для реконструкции массообменных колонн // Тез. докл. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». (ММТТ-14). Т.6, Смоленск, 2001. С. 30.

10. Н.Лаптев А.Г., Минеев Н.Г., Мальковский П.А. Проектирование и модернизация аппаратов разделения в нефте-и газопереработке.-Казань:"Печатный Двор", 2002.-220с.

11. Слеттери Дж. Теория переноса импульса, энергии и массы в сплошных средах. М.: Мир, 1978.

12. Шейдеггер А.Э. Физика течения через пористые среды. М.: Гостехиздат, 1960.

13. Ergun S. Fluid Flow through Packed Columns // Chem. Eng. Progr. 1952. -V.48. - №42. — P.89.

14. Vortmeyer D., Shuster J. Evalution of Steady Flow Profils in Retangular and Circular Packed Beds by a Varionational Method // Chem. Eng. Sei. 1983. -V.38. -№10. — P.1691.

15. Гольдштик M.А. Процессы переноса в зернистом слое. — Новосибирск: Ин-т теплофизики СО АН СССР, 1984.

16. Штерн П.Г., Руденчик Е.А., Турунтаев C.B. и др. Изотермическое осесимметричное течение несжимаемой жидкости в контактных аппаратах радиального типа // Инж.-физ. урнал. 1989. - Т. 56. - №4. - С. 555.

17. Иоффе И.И., Письмен JI.M. Инжененрная химия гетерогенного катализа. -М.: Химия, 1965.

18. Штерн П.Г., Руденчик Е.А., Лукьяненко И.С. и др. Процессы переноса в зернистом слое // ТОХТ. 1997. - Т. 31. - №4. - С. 428-433.

19. Лаптев А.Г., Данилов В.А. Моделирование процесса хемосорбции в насадочной колонне // Химическая промышленность. 1998. — № 1. - С. 23-26.

20. Дьяконов Г.С., Лаптев А.Г., Ясавеев Х.Н. и др. Определение ВЭТТ для насадочных колонн при ректификации газового конденсата // Газовая промышленность. 1998. - № 10. - С. 20-22.

21. Дьяконов С.Г., Лаптев А.Г., Данилов В.А., Ясавеев Х.Н. Определение ВЭТТ для насадочных колонн вариационным методом // Межвуз. темат. сб. науч. тр. Вестника КГТУ «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 1998.-С. 10-17.

22. Ясавеев Х.Н. Реконструкция дебутанизатора и изопентановой колонн на ГФУ. Автореф. канд. техн. наук. Казань, 1998.

23. Ясавеев Х.Н. Расчет высоты насадочной части колонны стабилизации газового конденсата // Вестник Казанского технологического университета. 2003. №1.С. 180-186

24. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов А.В., Никешин В.В. 3-х мерное математическое моделирование многокомпонентного массопереноса в насадочных колоннах // XVII Менделеевский съезд по общей и прикладной химии. Казань 21-26 сентября. 2003. ТЗ стр.126.

25. Разинов А.И., Дьяконов Г.С. Явление переноса // учебное пособие, Казань 2002, КГТУ, 133с.

26. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.:Физматгиз, 1959

27. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике.-3-е изд.-М.:Наука,1987

28. Дьяконов С.Г., Елизаров В.И., Лаптев А.Г. Теоретические основы и моделирование процессов разделения веществ. Изд-во Казанского университета, Казань, 1993.

29. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Механика сплошных сред.-М.гГостехтеориздат, 1954

30. Харин В.Ф., Кабанов Г.П., Николаев Н.А. Определение коэффициентов массоотдачи в пленке жидкости // Изв.вузов. Химия и хим. Технол.-1977.-№6.-С.926-929

31. Lamourelle А.Р., Sandall О.С. Gas absorption into a turbulent liquid // Chem Eng. Sci.-l 972.-V.27.-№ 10.-P. 1035

32. Krishna R Pénétration depthsin multicomponent mass transfer. Chem.Eng.Scien., 1978, V33 p. 1495

33. Рамм B.M. Абсорбция газов. -M.: Химия , 1976.

34. Холланд Ч.Д. Многокомпонентная ректификация. М.: Химия, 1960. 348 с.

35. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке М.: Химия, 1981 -352 с.

36. J.R. Errington and A. Z. Panagiotopoulos. Phase Equilibria of the Modified Buckingham Exponential-6 Potential from Hamiltonian Scaling Grand Canonical Monte Carlo //J. Chem. Phys., 1998. T. 109. P.1093.

37. J. Vrabec and H. Hasse. Grand Equilibrium: vapour-liquid equilibria by a new molecular simulation method //Molecular Physics. 2002. V.100 P.3375-3383.

38. A.Lotfi, J. Vrabec, J. Fischer Vapour liquid equilibria of the Lennard-Jones fluid from the NpT plus test particle method //Mol. Phys. 1992. V.76. №6. P. 1319—1333

39. Фишер И.З. Статистическая теория жидкостей./ М: Гос.изд.физико-математической лит., 1961.

40. Балеску Р. Равновесная и неравновесная статистическая механика./Пер. с англ. М.:Мир, 1978.

41. Смирнова Н.А., Молекулярные теории растворов./ Л.:Химия. 1987. 332 с.

42. Мартынов Г.А. Преобразование цепочки Боголюбова к точной замкнутой системе уравнений для унарной и бинарной функций распределения // Теор. и мат. физика. 1975. Т.22-№1. с.85-95.

43. Martynov G.A. Exact equations the theory of liquids. I. Analysis, transformation and method of solving the exact equations. // Mol. Phys. 1981. V. 42 № 2. P.329-345.

44. Kjllander R., Sarman S. The chemical potential of simple fluids in a common class of integral equations closures. // J. Chem. Phys. 1989. V. 90. № 5. P.2768.

45. Саркисов Г.Н., Вомпе А.Г., Мартынов Г.А. Об однозначности определения химического потенциала в приближенных теориях жидкостей. / Журн. физ. химии 1996. Т 351, № 2, с.218-221.

46. Вомпе А.Г., Мартынов Г.А. Расчет химического потенциала в самосогласованном приближении. // Журн. физ. химии 1996. Т 70, № 5, с.830-835.

47. Kiselyov О.Е., Martynov G.A. Chemical potentials based on the molecular distribution functions. An exact diagramical representation and the star function. // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. № 3. P.1942-1947.

48. Дьяконов Г.С., Дьяконов С.Г., Клинов А.В.//Массообменные процессы и аппараты химической технологии //Межвуз. тематич. сб. научн. тр Казань 1993 г. стр.117

49. Клинов А.В., Дьяконов Г.С., Дьяконов С.Г. Описание фазовых переходов на основе теории интегральных уравнений для частичных функций распределения. Однокомпонентные системы // Журн. физ. химии. 2004. Т.78. №3. С.1-7. (в печати)

50. Клинов А.В., Дьяконов Г.С., Дьяконов С.Г. Описание фазовых переходов на основе теории интегральных уравнений для частичных функций распределения. Многокомпонентные системы // Журн. физ. химии. 2004. (в печати)

51. Хилл Т. Статистическая механика. Пер. с англ. М.: Изд-во иностр.лит., 1960.

52. Chandler D., Andersen Н.С. Optimized cluster expansions for classical fluids. II. Theory of molecular liquids. //J. Chem. Phys. 1972. V. 57. № 5. P. 1930.

53. Саблин E.B., Клинов A.B., Дьяконов Г.С. Дьяконов С.Г. Расчет термодинамических характеристик жидких углеводородов на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия // Журн.физ.химии. 2000. Т.74. №10. С. 1750.

54. Саблин Е.В., Клинов A.B., Дьяконов Г.С. Расчет изохорной теплоемкости на основе теории интегральных уравнений RISM // Журн.физ.химии. 1999. Т. 73. №7. С.1

55. Дьяконов С.Г., Ясавеев Х.Н., Дьяконов Г.С. Расчет термодинамических свойств двухатомных веществ на основе уравнения Орнштейна-Цернике // Теплофизика высоких температур, 2003, в печати.

56. Дьяконов Г.С., Клинов A.B., Дьяконов С.Г. Описание физико-химических свойств жидких систем на основе потенциала межмолекулярного взаимодействия// ТОХТ. 1998. Т.32. Вып.4. С.470-480.

57. Yiping Tang, Benjamin C.-Y. Lu, Phase equilibria study of Lennard-Jones mixtures by an analytical equation of state// Fluid Phase Equilibria, 1999, V.165, p.l 83.

58. K.Fotouh, K.Shukla, An improved perturbation theory and van der Waals one-fluid theory of binary fluid mixtures. Part2. Phase equilibria// Fluid Phase Equilibria, 1997, V.137,p.l.

59. Дьяконов Г.С., Клинов А.В., Малыгин А.В. (не опубликованные результаты).

60. В.Б. Коган, В.М. Фридман, В.В. Кафаров Равновесие между жидкостью и паром // Изд-во «Наука», Ленинград 1966.

61. Дьяконов С.Г., Разинов А.И. Кинетическое описание многокомпонентной диффузии в газах и жидкостях. // ЖТФ. 1980. Т.50. №9. с. 1948-1954

62. Chao К.С., Seader J.D. A General Correlation of Vapor-Liquid Equilibria in Hydrocarbon Mixtures// AIChE Journal. 1961. V.7. №4. P.598-605

63. Дьяконов С.Г., Прощекальников Д.В., Дьяконов Г.С. Исследования динамического аспекта в процессах молекулярного переноса массы. // Массообменные процессы и аппараты химической технологии: Межвуз. сб. науч. тр.; КГТУ Казань, 1990, С.91-95.

64. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Ишмурзин А.В., Клинов А.В. Расчет характеристик молекулярного переноса в жидкостях // V-ая

65. Международная научная конференция, посвещенная 85-летию со дня рождения академика Кафарова В.В. Казань 1999 С.77

66. Крокстон К. Физика жидкого состояния. М.: Мир, 1978. —400 с.

67. Вомпе А.Г., Саркисов Г.Н., Мартынов Г.А. Уравнение Орнштейна-Цернике и структурный критерий существования однородных фаз //Журн. физ. химии. 1994. Т 68. № 2. С. 197-201.

68. Вомпе А.Г., Мартынов Г.А. Проблема термодинамической согласованности решений уравнения Орнштейна-Цернике // Журн. физ. химии. 1994. Т 68. № 3. С.41.

69. Labik S., Malijevsky A., Vonka P. A rapidly convergent method of solving the OZ equation. // Mol. Phys. 1985. V.56. № 3. P.709.

70. Дьяконов С.Г., Прощекальников Д.В., Дьяконов Г.С., Ибрагимов Р.А. Исследования диффузионного массопереноса в жидких смесях на основе метода сопряженного физического и математического моделирования. // ИФЖ. 1990. -59, №6. - с. 1016-1023.

71. К. Meier, A. Laesecke, and S. Kabelac A Molecular Dynamics Simulation Study of the Self-Diffusion Coefficient and Viscosity of the LennardJones Fluid // International Journal of Thermophysics. 2001. V. 22, № 1. P.161-173.

72. Дьяконов Г.С., Ясавеев X.H., Клинов A.B., Никешин В.В. Коэффициенты взаимной диффузии в бинарных смесях Леннард-Джонсовых жидкостей // Вестник технологического университета. 2002 №1-2, С.375-381

73. Казанцев С.А. Моделирование диффузионного массопереноса в многокомпонентных жидких смесях методом молекулярной динамики. // Диссертация кандидата физико-математических наук. Казань. 1984. 210 с.

74. Дьяконов Г.С., Ясавеев Х.Н., Клинов А.В. Расчёт коэффициентов самодиффузии углеводородов в жидкофазном состоянии на основе атом-атомных потенциалов взаимодействия // Теплофизика высоких температур 2003 Т.41. №2 с. 225-230

75. Greiner-Schmid A., Wappmann S., Has М., Ludemann H.-D. Self-diffusion in the compressed fluid lower alkanes: Methane, ethane, and propane // J. Chem. Phys 1991. V.94. №8. P.5643

76. Jorgenses W.L., Madura J.D., Swenson S.J. Optimized intermolecular potential functions for liquid hydrocarbons. // Am. Chem. Soc. 1984. V.106 №22. P.6638

77. Rodriquez A.L., Vega C., Freire J.J., Lago S. Potential parameters of methylene obtained from second virial coefficients of n-alkanes. // Mol. Phys. 73, 3, 1991, p. 691-701.

78. Саблин E.B., Клинов A.B., Дьяконов Г.С. Дьяконов С.Г. Расчет термодинамических характеристик жидких углеводородов на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия // Журн.физ.химии. 2000. Т.74. №10. С.1750.

79. Разинов А.И. Описание диффузии в многокомпонентных жидких смесях // Диссертация кандидата технических наук, Казань КГТУ 1982.

80. Ясавеев Х.Н. Математическое моделирование и расчет массообменных процессов в насадочных колоннах // Сборник трудов 12 Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ- 12).-Т.2.-Новгород, 1999.-е. 200-201.

81. Ясавеев Х.Н. Реконструкции установок разделения углеводородных смесей Сургутского ЗСК // Тезисы доклада Всероссийской научной конференции « Тепломассообмен в химической технологии ». Казань, 2000.-с. 163 164.

82. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.Г. Высокоэффективные насадочные элементы для аппаратов разделения // Сб. тр. Юбилейной научно-практической конференции посвященной 40-летию ОАО "Казаньоргсинтез" Казань, 14-15 мая 2003 г. С.272-304.

83. Лаптев А.Г., Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.Г. Модернизация аппаратов разделения веществ // Материалы доклада XVII Менделеевского съезда по общей и прикладной химии.

84. Ясавеев Х.Н. Модернизация технологических схем и аппаратов в разделении углеводородных смесей // Межвуз. темат. сб. науч. тр. «Тепло массообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 2003.

85. A.c. № 1604437 B01J 19/30, 1990 г.

86. A.c. № 1400649, ВОЮ 53/20, 1986 г

87. A.c. № 1648546, B01J 19/30, 1991 г.

88. A.c. № 1304863 B01D 53/20, 1987 г.

89. A.c. № 990277, ВОЮ 53/20, 1983 г

90. Фарахов М.И., Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А. и др. Насадка для тепло-массообменных процессов // Св-во РФ на полезную модель: положительное решение от 25.11.98 г., per. №98119407/20.

91. Патент США №5052127 В 01F 3/04, 1992.

92. Патент США №5413741 В 01F 3/04, 1995.

93. Патент США №5624733 В 01F 3/04, 1995.

94. Войнов H.A., Николаев H.A. Тепломассообменные аппараты со стекающей пленкой. Учебное пособие. Казань: КГТУ, 1997. - 80 с.

95. Воронцов Е.Г. Влияние вида и размеров упорядоченной шероховатости на течение пленки жидкости // Ж. прикл. химии. 1978. - Т.51. - № 4. -С. 773-779.

96. Квурт Ю.П., Холпанов Л.П., Малюсов В.А., Жаворонков М.И. О закономерностях пленочного течения в каналах с регулярной шероховатостью // Докл. АН СССР. 1984. - Т.274. - № 4. - С. 882884.

97. Квурт Ю.П. Гидродинамические закономерности течения по шероховатой поверхности пленки жидкости с различной вязкостью и тепломассообмен: Дисс.канд. техн. наук: ИОНХ. М., 1986. - 216 с.

98. Lamourelle А.Р., Sandal О.С. Gas absorption into a turbulent liquid // Chem. Eng. Sei. 1972. - V.27. - №5. - P. 1035-1043.

99. Kamei S., Oishi J. Mass and heat transfer in a falling liquid film of wetted wall tower // Mem. Fac. Engn. Kyoto Univ. 950. - V.17.

100. Reinhard Billet. Packed towers in processing and enviropmental technology. VCH. New York, 1995.

101. Шигапов И.М. Повышение эффективности насадочных колонн щелочной очистки пирогаза в производстве этилена: Дис. канд. техн. наук. Казань: КГТУ, 2000.

102. Маряхин Н.Н. Влияние геометрии регулярной гофрированной насадки на ее гидродинамические характеристики : Автореф. дис. канд. техн. наук. Казань: КГТУ, 2003.

103. Дьяконов Г.С., Фарахов М.И., Маряхин Н.Н. и др. Разработка новой регулярной насадки и ее гидродинамические и массообменные исследования // Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии. Межвуз. тематич. сб. научн. тр. Казань, 2000.

104. Billinghem J.F., Lockett M.J., Development of a new generation of structured packing for distillation, Presented at the 1998 AIShE Annual Meeting, Miami, Fl, Nov. 16-20,1998.

105. Harlow F.N. and Nakayama P.I., Transport of turbulence energy decay rate, LA-3854, Los Alamos Science Lab., U. USA, 1968.

106. Launder B.E. and Spalding D.B., Mathematical models of turbulence, Academic Press, 1972.

107. Rodi W, Examples of calculation methods for flow and mixig in stratifield fluids, J.Geo.Res.Vol.92,No.C5,p5305,1987.

108. Планирование эксперимента, www.statsoft.ru

109. Слачинский Ю.А., Тютюнников Б.Н., Исследование влияния геометрии регулярной гофрированной насадки на массообменные характеристики, Укрниихиммаш,Т2, 1971, с.72-75.

110. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Дияров И.Н. Процесс получения изопентановой фракции марки А по ТУ 38.101494-79 по газофракционирующей установке Сургутского завода стабилизации конденсатора ( СЗСК) // Изв. ВУЗ-ов. Нефть и газ. 1997. №6. С. 165.

111. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Дияров И.Н., Дияров И.И. Процесс получения изопентана марки А на ГФУ Сургутского ЗСК // Тезисы доклада на научно — практической конференции «Тюменская нефть -вчера и сегодня». Тюмень. 1997. С.16.

112. Ясавеев Х.Н., Дияров И.Н. Моделирование процесса выделения изопентана из широкой фракции легких углеводов // Изв. ВУЗ-ов. Нефть и газ. 1998. №2. С.101 110.

113. Ясавеев Х.Н., Мальковский П.А., Дияров И.Н. Проблемы реконструкции изопентановой колонны на Сургутском заводе стабилизации конденсатора ( СЗСК) // Химия и технология топлив и масел. 1998. №6. С. 30-33.

114. Глитч 82 года новаторства. Glitsch.1996.

115. Ernest Е. Ludwig. Design for Chemical and Petrochemical Plants. Vol. 2. Gulf Publishing Co. 1989. P.310.

116. Кафаров B.B. Основы массопередачи. М.: Высшая школа. 1972.

117. Bolles W. L., Fair J. R. I. Chem. E. Symp. Ser. 56. P. 3.3/35. 1979.

118. Kister H. Z., Gill D. R., Chem. Eng. Prog., 87(2), P.32, 1991.

119. Костылева Е.Е., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.Г., Лаптев А.Г. Проектирование вакуумных ректификационных колонн // Материалы доклада Всероссийской школы семинара «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань. 2002. С. 147-148.

120. Лаптев А.Г., Ясавеев Х.Н., Минеев Н.Г., Фарахов М.И. Снижение энергозатрат на установках разделения в водоподготовке и получения топлив из углеводородного сырья // "Энергосбережение". №1. 2004г.

121. Солодов П.А. Модернизация аппаратурного оформления и технологической схемы установки получения моторных топлив: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Казань: КГТУ, 2001.

122. Мальковский П.А. Совершенствование технологий и аппаратов переработки газовых конденсатов Автореф. дис. . доктора техн. наук. Казань: КГТУ, 2003

123. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций. ВНТП81-М: 1981.

124. Костылева Е.Е. Энегосберегающие мероприятия на Сургутском ЗСК // Тез. докл. АМНС КГЭУ апрель 2003. С. 20-21.

125. Лаптев А.Г., Костылева Е.Е. Эффективная утилизация тяжелых углеводородных смесей // Сборник трудов XVI Междунар. науч. конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-16), Санкт-Петербург, 2003. С. 42-43.

126. ГОСТ 17.2.302-78 Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями, 1971.

127. Руководство по проектированию обработки и очистки производственных сточных вод тепловых электростанций. М.:1976.

128. Родцатис К.Ф.,. Полтарецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / Под общ. ред. К.Ф. Роддатиса. -М.: Энергоатомиздат, 1989.

129. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. -М.: Энергоиздат, 1982.

130. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова и др. // М.: Энергия, 1973.

131. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. — Л.: Недра, 1989.

132. Равич М.Б. Упрощенная методика теплотехнических расчетов. М.: Издательство АН СССР, 1961.

133. Ясавеев Х.Н., Лаптев А.Г., Костылева Е.Е. Эффективная утилизация тяжелых углеводородных смесей // Межвузовский тематический сборник научных трудов «Тепломассообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 2002. С. 131-140.

134. Костылева Е.Е. Энергосбережение при переработке и эффективная утилизация тяжелых остатков углеводородных топлив: Автореф. дис.канд.техн.наук. Казань,2004.

135. Ясавеев Х.Н. Модернизация технологических схем и аппаратов разделения углеводородных смесей (обзор) // Межвуз. темат. сб. науч. тр. «Тепло массообменные процессы и аппараты химической технологии», Казань, 2003.

136. Енякин Ю.П., Усман Ю.М., Верещенко В.А. Опыт ВТИ по созданию малотоксичных горелок для сжигания газа и мазута / Энергосбережение и водоподготовка, 2000. № 4. С.42-54.

137. Энергетика и охрана окружающей среды / Под ред. Н.Г. Залогина, Л.И. Кроппа, Ю.М. Кострикина. М.: Энергия, 1979.

138. Ахмедов Р.Б., Циркульников Л.М. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив. Л.: Недра, 1984.

139. Котлер В.Р., Енякин Ю.П. Реализация и эффективность технологических методов подавления оксидов азота на ТЭС // Теплоэнергетика, 1994. № 6. С.2-9.

140. Гаврилов А.Ф., Горбатенко А.Д., Туркестанова Е.А. Влияние влаги, вводимой в горячий воздух, на содержание окислов азота в продуктах сгорания газа и мазута / Теплоэнергетика, 1983. № 9. С. 13-15.