Задайте нам вопрос
Отвечаем в течение дня, кроме выходных.
Нажимая кнопку Отправить, вы соглашаетесь
с Политикой конфиденциальности и даете
Согласие на обработку персональных данных
Иван Лисицын
Коммерческий директор

Моделирование процесса гидроочистки

Разработка математической модели блока стабилизации дизельного топлива в процессе гидроочистки помогла вычислить параметры, при которых гидроочистка средних нефтяных дистиллятов происходит с максимальной эффективностью.
15%
Снижение расхода вспомогательных компонентов
7 тыс т/год
Увеличение выхода дизельного топлива с повышением качества бензин-отгона
12,3 млн руб
Годовой экономический эффект
Гидроочистка

Процесс химического превращения веществ под воздействием водорода при высоком давлении и температуре с использованием катализатора. Он снижает содержание сернистых соединений в нефтепродуктах. Это один из наиболее распространенных процессов нефтепереработки и применяется практически на всех НПЗ.

Математическое моделирование
Процесс создания точной математической модели процессов, которые происходят на реальной установке. Модель позволяет тестировать работу установки в любых режимах виртуально, без простоев действующего оборудования. А когда будут рассчитаны оптимальные параметры — аппараты настраивают в нужный режим и без потерь повышают качество производственных процессов.
Содержание

Предпосылки

Основной проблемой оказалось нарушение качества бензин-отгона — сопутствующего продукта работы установки гидроочистки. Часть ценных компонентов, которые могли бы попасть в дизельное топливо, уходили в бензин-отгон. При этом объем производства дизельного топлива уменьшался, а качество отгона падало, что снижало его стоимость.

Основной проблемой оказалось нарушение качества бензин-отгона — сопутствующего продукта работы установки гидроочистки. Часть ценных компонентов, которые могли бы попасть в дизельное топливо, уходили в бензин-отгон. При этом объем производства дизельного топлива уменьшался, а качество отгона падало, что снижало его стоимость.

Цели проекта

Основной целью было повысить выход дизельного топлива и привести в норму качество бензин-отгона.
Основной целью было повысить выход дизельного топлива и привести в норму качество бензин-отгона.
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта
    Нами было предложено оптимизировать работу установки гидроочистки на этапе стабилизации продукта — и за счет этого снизить потери дизельного топлива. Чтобы достичь поставленной цели по улучшению процесса, нужно было проанализировать существующую ситуацию, выработать и технически обосновать предложения
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Нами было предложено оптимизировать работу установки гидроочистки на этапе стабилизации продукта — и за счет этого снизить потери дизельного топлива. Чтобы достичь поставленной цели по ее улучшению нужно было проанализировать существующую ситуацию, выработать и технически обосновать предложения

Технологическая схема блока стабилизации

Этапы проекта

  • 1
    Комплексное обследование работы установки гидроочистки средних нефтяных дистиллятов
  • 2
    Разработка адекватной математической модели
  • 3
    Вычисление оптимальных режимов работы блока стабилизации
  • 4
    Пилотные испытания
  • 1
    Комплексное обследование работы установки гидроочистки средних нефтяных дистиллятов
  • 2
    Разработка адекватной математической модели
  • 3
    Вычисление оптимальных режимов работы блока стабилизации
  • 4
    Пилотные испытания
  1. Комплексное обследование
  1. Комплексное обследование
В ходе обследования выяснилось, что процессы разделения потоков неоптимальны. Цель процесса гидроочистки - получение дизельного топлива. Выяснилось, что во время разделения часть компонентов уходила в отгон. В итоге происходило взаимное ухудшение качества целевого и сопутствующего продуктов.
На первом этапе собрали и проанализировали значительный объем данных по технологическому объекту. На основании анализа данных работы технологического объекта было определено узкое место - блок стабилизации дизельного топлива.
В ходе обследования выяснилось, что процессы разделения потоков неоптимальны. Цель процесса гидроочистки - получение дизельного топлива. Выяснилось, что во время разделения часть компонентов уходила в отгон. В итоге происходило взаимное ухудшение качества целевого и сопутствующего продуктов.
На первом этапе собрали и проанализировали значительный объем данных по технологическому объекту. На основании анализа данных работы технологического объекта было определено узкое место - блок стабилизации дизельного топлива.
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Первичный анализ показал, что колонна-стабилизатор работает не оптимально. Однако понимания, как именно следует настроить режим для эффективного разделения, не было. Для решения задачи была разработана математическая модель процесса.

  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Первичный анализ показал, что колонна-стабилизатор работает не оптимально. Однако понимания, как именно следует настроить режим для эффективного разделения, не было. Для решения задачи была разработана математическая модель процесса.

2. Математическая модель
2. Математическая модель
На основании модели выполнили анализ, оценили характер и степень влияния различных факторов на ключевые параметры работы установки.
На основании модели выполнили анализ, оценили характер и степень влияния различных факторов на ключевые параметры работы установки.
Главная ценность математической модели - можно не проводить опыты на действующем оборудовании. Если идти опытным путем, установку нужно вывести из производства для экспериментов. При этом установка не участвует в производственном процессе, и продукция не выпускается. Кроме того, возникают сложности, когда необходимо выполнить эксперименты с сырьем разного качества. А результатов порой можно ожидать в течение суток после начала эксперимента. Поэтому параметры не корректируют, пока нет технического обоснования.

С математической моделью все иначе — в нее вносятся данные о работе установки, а затем виртуально меняются параметры работы блока. В итоге изменения можно безопасно протестировать на действующем оборудовании. Так не возникает проблем при пилотных испытаниях и оборудование не приходится останавливать.

Главная ценность математической модели - можно не проводить опыты на действующем оборудовании. Если идти опытным путем, установку нужно вывести из производства для экспериментов. При этом установка не участвует в производственном процессе, и продукция не выпускается. Кроме того, возникают сложности, когда необходимо выполнить эксперименты с сырьем разного качества. А результатов порой можно ожидать в течение суток после начала эксперимента. Поэтому параметры не корректируют, пока нет технического обоснования.

С математической моделью все иначе — в нее вносятся данные о работе установки, а затем виртуально меняются параметры работы блока. В итоге изменения можно безопасно протестировать на действующем оборудовании. Так не возникает проблем при пилотных испытаниях и оборудование не приходится останавливать.

3. Вычисление оптимальных режимов работы блока стабилизации

3. Вычисление оптимальных режимов работы блока стабилизации
После тестирования на математической модели собрали данные и предложили корректировки параметров — расход орошения, температура верха и потока питания колонны стабилизации, расход потока водородсодержащего газа.
После тестирования на математической модели собрали данные и предложили корректировки параметров — расход орошения, температура верха и потока питания колонны стабилизации, расход потока водородсодержащего газа.
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Вообще есть два подхода — выполнить конструктивные изменения и повысить качество, но в этом случае работы проводятся на действующем оборудовании. Но можно выполнить параметрическую оптимизацию — когда режимы подбираются так, чтобы повысить эффективность работы оборудования без его модернизации.

  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Вообще есть два подхода — выполнить конструктивные изменения и повысить качество, но в этом случае работы проводятся на действующем оборудовании. Но можно выполнить параметрическую оптимизацию — когда режимы подбираются так, чтобы повысить эффективность работы оборудования без его модернизации.

Режим работы колонны стабилизации
Режим работы колонны стабилизации
Основные рекомендации были связаны с ограничением температуры потока питания колонн. Из графика зависимости температуры конца кипения от температуры питания следует, что 180°С — это температура конца кипения фракции бензина, граница ее отделения от дизельного топлива. Главная рекомендация — кривые должны располагаться ниже значений этой линии.

То есть можно поднимать температуру потока питания для конца кипения отгона до 261°С и по температуре верха колонны до 268°С. Но, чтобы повысить эффективность, нужно выбирать минимально необходимые значения температур и работать в их пределах.
В этом случае сохраняется качество и повышается выход целевого
продукта.

Аналогично интерпретируются графики расхода орошения, температуры верха и расхода ВСГ.
Основные рекомендации были связаны с ограничением температуры потока питания колонн. Из графика зависимости температуры конца кипения от температуры питания следует, что 180°С — это температура конца кипения фракции бензина, граница ее отделения от дизельного топлива. Главная рекомендация — кривые должны располагаться ниже значений этой линии.

То есть можно поднимать температуру потока питания для конца кипения отгона до 261°С и по температуре верха колонны до 268°С. Но, чтобы повысить эффективность, нужно выбирать минимально необходимые значения температур и работать в их пределах.
В этом случае сохраняется качество и повышается выход целевого
продукта.

Аналогично интерпретируются графики расхода орошения, температуры верха и расхода ВСГ.

4. Пилотные испытания
4. Пилотные испытания
Проверили выдвинутые предложения на пилотных испытаниях на действующем технологическом объекте. Результаты расчетов подтвердились — данные точно сошлись с полученными по математической модели.

Проверили выдвинутые предложения на пилотных испытаниях на действующем технологическом объекте. Результаты расчетов подтвердились — данные точно сошлись с полученными по математической модели.

Сравнение результатов расчетов модели с данными пилотных испытаний
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Такая точность демонстрирует высокую степень адекватности математической модели. Ее результатам можно доверять и использовать в качестве основы для системы поддержки принятия решений.

  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта

    Такая точность демонстрирует высокую степень адекватности математической модели. Ее результатам можно доверять и использовать в качестве основы для системы поддержки принятия решений.

Результаты проекта

Увеличение выхода стабильного дизельного топлива на 7 тыс.т/год

(800 кг/ч)

Экономический эффект — 12,3 млн. руб/год

Подтвержденная возможность снижения расхода вспомогательных компонентов на 15% с сохранением качества получаемой продукции

Повышение маржинальной ценности бензин-отгона

Увеличение выхода стабильного дизельного топлива на 7 тыс.т/год (800 кг/ч)
Экономический эффект — 12,3 млн. руб/год
Подтвержденная возможность снижения расхода вспомогательных компонентов на 15% с сохранением качества получаемой продукции
Повышение маржинальной ценности бензин-отгона
  • Дарья Смирнова
    менеджер продукта
    Главный эффект от внедрения достигнут за счет перераспределения компонентов между потоками. Изначально отгон гидроочистки (легкие углеводороды) в объеме 2,2 т/ч полностью вовлекался в товарное дизельное топливо. В товарном бензине поток использоваться не мог — недопустимо по качеству. После внедрения решения 0,8 т/ч легких углеводородов из отгона начали вовлекать в состав стабильного дизельного топлива. У остатка - 1,5 т/ч - повысилось качество — поток начали использовать как компонент сырья каталитического риформинга, а значит товарного бензина. На момент реализации проекта разница между стоимостью бензина и дизельного топлива была значительной.

    В результате годовой экономический эффект был предварительно оценен на уровне 12,3 млн рублей в пересчете на год.