Создание модели процесса деэтанизации для установки осушки и отбензинивания газа на Астраханском ГПЗ 

На установке осушки и отбензинивания газа Астраханского ГПЗ наблюдалось повышенное содержание этана в широкой фракции легких углеводородов (далее — ШФЛУ), что приводило к отступлению от нормативных требований по качеству данного продукта.

ООО «Газпром переработка», в состав которого входит Астраханский ГПЗ, обратилось в компанию NAUKA с запросом о возможности выявления причин возникновения данной проблемы посредством моделирования технологического процесса.

В ходе переговоров с заказчиком было принято решение о создании пилотной модели технологического процесса с применением NAUKA.Proxima на основе проектных данных, датируемых 1985 годом.

Обеспечить нормативное качество выпускаемой продукции, устранив причину фактического превышения количества этана в ШФЛУ (3,1−4,7% об. против проектных 2,89% об.), которое оказывало негативное воздействие на работу последующих установок заводской технологической цепи.

Верифицировать возможности NAUKA.Proxima путем создания и сопоставления с проектными данными цифровой модели узла деэтанизации в качестве первого этапа решения проблемы заказчика. 

Цифровая модель включает колонну-деэтанизатор (С01) с конденсатором, рефлюксной емкостью и двумя рибойлерами, а также следующие потоки: сырье колонны (поток 1), циркуляцию кубовой жидкости через рибойлеры, товарный газ, отбираемый сверху колонны, дистиллят и ШФЛУ. 

Рис. 1. Модель узла деэтанизации установки осушки и отбензинивания газа на Астраханском ГПЗ. Интерфейс ПО NAUKA.Proxima

1. Сбор и анализ исходных данных

Заказчиком была предоставлена проектная документация, включающая технологическую схему установки, спецификацию оборудования, а также сведения о составах и свойствах потоков.

Рис. 2. Узел деэтанизации. Фрагмент технологической схемы установки осушки и отбензинивания газа Астраханского ГПЗ. Проект 1985 года

Деэтанизатор (на схеме позиция 274 С 01) представляет собой ректификационную колонну, предназначенную для разделения осушенного газа или сырья (на схеме поток 17) на ШФЛУ, отбираемую из куба (поток 9), и газовый продукт, который выходит с его верхней части, проходит через конденсатор 274 Е 05, попадает в рефлюксную емкость 274 В 04, где отделяется от конденсата и в конечном итоге направляется потребителю (поток 8 — товарный газ). Конденсат или дистиллят (поток 7) отправляется на орошение деэтанизатора. Подача тепла в колонну-деэтанизатор обеспечивается за счет двух рибойлеров 274 Е 03 и 274 Е 06.

Рис. 3. Спецификация материальных потоков установки. Фрагмент. Проект 1985 года

2. Создание модели

При разработке модели инженеры-технологи NAUKA исходили из проектных характеристик сырья колонны-деэтанизатора (расхода, состава, доли отгона, давления), а также требуемого содержания этана в верхнем и нижнем продуктах колонны. 

С помощью NAUKA.Proxima были рассчитаны параметры товарного газа, дистиллята, ШФЛУ, потока, выходящего из рибойлера 274 Е 03 (температуры, расходы, молекулярные массы, плотности газовой и жидкой фазы, составы), а также температура сырья деэтанизатора.

Составы продуктовых потоков в модели близки к проектным. Неизбежные расхождения были вызваны тем, что, судя по предоставленным данным, проектный расчет был выполнен с помощью приблизительного метода ключевых компонентов, где в целях упрощения допускается одновременное присутствие в верхнем и нижнем продуктах колонны только двух веществ. В ПО NAUKA.Proxima расчет ректификационной колонны производился с применением точного термодинамического метода со сведением материального и теплового баланса по каждой тарелке.

Моделирование процесса деэтанизации с применением NAUKA.Proxima подтвердило нормативное содержание этана в ШФЛУ, как и было предусмотрено проектом 1985 года. Для поиска причины фактического превышения количества данного компонента в ШФЛУ NAUKA предложила разработать модель технологического процесса всей установки осушки и отбензинивания.

• Пилотный проект компании NAUKA по созданию модели процесса деэтанизации ШФЛУ на установках осушки и отбензинивания газа Астраханского ГПЗ признан успешным. 

Отклонения значений ключевых технологических параметров, полученных в ходе моделирования, от рассчитанных в рамках проекта данной установки 1985 года укладываются в погрешность вычислений. Температуры сырья и продуктов колонны-деэтанизатора отличаются менее чем на 1 °C в верхней части и менее чем на 2 °C у сырьевого потока и в кубе. 

• Адекватность разработанной модели указывает на возможность применения ПО NAUKA.Proxima для решения проблемы заказчика, связанной с нарушением нормативных требований по качеству ШФЛУ.