vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2021-2-202-207vguit-2756Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyСнижение затрат энергоресурсов при регенерации растворителя на установке деасфальтизации гудронаReducing energy costs during solvent regeneration at the tar deasphalting unitМясоедовА. В.MyasoedovA. V.

магистрант, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

master student, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

myasoedov.artyom@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0533-9049ПоповС. В.PopovS. V.

к.т.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

svpopov2018@ya.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1523-9861ХабибрахмановаО. В.KhabibrakhmanovO. V.

к.х.н., доцент, кафедра химии и химической технологии, ул. Миронова, 5, г. Новокуйбышевск, 446200, Россия

Cand. Sci. (Chem.), associate professor, chemistry and chemical technology department, st. Mironova, 5, Novokuibyshevsk, 446200, Russia

chemicaluniversity@mail.ruСамарский государственный технический университет, филиал в г. НовокуйбышевскеРоссияSamara State Technical University, branch in NovokuibyshevskRussian Federation202107062021832202207Copyright © Мясоедов А.В., Попов С.В., Хабибрахманова О.В., 20212021Мясоедов А.В., Попов С.В., Хабибрахманова О.В.Myasoedov A.V., Popov S.V., Khabibrakhmanov O.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/2756

Для установок пропановой деасфальтизации гудрона характерна достаточно большая энергоёмкость технологического процесса. С целью её снижения выполнена оценка возможности уменьшения расхода пара при регенерации пропана из асфальтового раствора. Исследование проводили с использованием моделирующей системы Honeywell UniSim Design, в которой сформировали модель установки пропановой деасфальтизации гудрона. В качестве математического пакета для расчета термодинамических свойств компонентов фракций использовали метод Peng-Robinson. Компонентный состав сырья представлен нефтяными фракциями с температурами кипения от 405 до 616 ?. При проведении вычислительного эксперимента использовали следующие значения технологических параметров: расход гудрона 38.9 т/час, отношение (пропан: сырье) составляло (6.4:1), выход деасфальтизата порядка 30 %мас. Выполненный анализ типовой схемы регенерации пропана из асфальтового раствора показал, что в технологическом потоке, поступающем на питание отпарной колонны К-6, уже присутствует достаточно большое количество паровой фазы, состоящей практически из пропана и следов нефтяных фракций. Для эффективного использования энергии потока без привлечения дополнительных энергетических затрат целесообразно разделить газовую и жидкую фазы до их поступления в колонну К-6, то есть перед ней включить в технологическую схему дополнительный сепаратор. Проведенный вычислительный эксперимент показал, что в предложенном варианте технологической схемы требуемый для выделения пропана расход пара уменьшается на 17,5 %, что соответственно для последующих аппаратов схемы снижает количество воды, сбрасываемой в канализацию. Оптимизация технологических режимов отпарной колонны К6 обеспечивает четкое выделение пропана, в потоке которого содержание битумных фракций составляет 0.03% мол., что делает возможным в промышленных условиях возвращать поток пропана на питание экстракционной колонны. Предлагаемое технологическое решение для регенерации пропана может использоваться в процессах одно- и двухступенчатой деасфальтизации гудрона.

For propane tar deasphalting units, a rather high energy intensity of the technological process is characteristic. In order to reduce it, an assessment was made of the possibility of reducing the steam consumption during the regeneration of propane from asphalt solution. The study was carried out using a Honeywell UniSim Design modeling system, in which a model of a propane tar deasphalting unit was formed. The Peng-Robinson method was used as a mathematical package for calculating the thermodynamic properties of the components of the fractions. The component composition of the feedstock is represented by oil fractions with boiling points from 405 to 616 °C. When carrying out a computational experiment, the following values of technological parameters were used: the tar consumption was 38.9 t / h, the ratio (propane: raw material) was (6.4: 1), the yield of deasphalted oil was about 30 wt%. The performed analysis of a typical scheme for the regeneration of propane from asphalt solution showed that in the process stream supplied to the feed of the stripping column K-6, there is already a sufficiently large amount of a vapor phase consisting practically of propane and traces of oil fractions. To efficiently use the energy of the flow without attracting additional energy costs, it is advisable to separate the gas and liquid phases before they enter the column K-6, that is, to include an additional separator in the technological scheme before it. The performed computational experiment showed that in the proposed version of the technological scheme, the steam consumption required for the release of propane decreases by 17.5%, which, accordingly, for the subsequent devices of the scheme, reduces the amount of water discharged into the sewage system. Optimization of technological modes of the stripping column K-6 provides a clear separation of propane, in the flow of which the content of bitumen fractions is 0.03 mol%, which makes it possible in industrial conditions to return the flow of propane to the feed of the extraction column. The proposed technological solution for propane recovery can be used in the processes of one- and two-stage tar deasphalting.

гудронпропанустановка деасфальтизации гудронадеасфальтизатраствор асфальтасепараторотпарная колоннаэнергосбережениеHoneywell UniSim Designtarpropanetar deasphalting plantdeasphaltingasphalt solutionseparatorstripping columnenergy savingHoneywell UniSim DesignReferencesХаликова Д.А., Петров С.М., Башкирцева Н.Ю. Обзор перспективных технологий переработки тяжелых высоковязких нефтей и природных битумов // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. №. 3.Khalikova D.A., Petrov S.M., Bashkirtseva N.Yu. Review of promising technologies for processing heavy high-viscosity oils and natural bitumen. Bulletin of Kazan Technological University. 2013. vol. 16. no. 3. (in Russian).Хайрудинов И.Р., Султанов Ф.М., Кутьин Ю.А., Тихонов А.А. и др. Процесс сольвентной деасфальтизации-перспективная основа для достижения высокой глубины переработки нефти // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2011. №. 3. С. 17-19.Khairudinov I.R., Sultanov F.M., Kutin Yu.A., Tikhonov A.A. et al. The process of solvent deasphalting is a promising basis for achieving high depth of oil refining. World of oil products. Bulletin of oil companies. 2011. no. 3. pp. 17-19. (in Russian).Магомедов Р.Н., Припахайло А.В., Марютина Т.А. Влияние наночастиц оксида железа на эффективность сольвентной деасфальтизации нефтяного остатка субкригическим пентаном // Сверхкритические флюиды: Теория и практика. 2019. Т. 14. №. 3. С. 56-63.Magomedov R.N., Pripahaylo A.V., Maryutina T.A. Influence of iron oxide nanoparticles on the efficiency of solvent deasphalting of oil residue with subcritical pentane. Supercritical fluids: Theory and practice. 2019. vol. 14. no. 3. pp. 56-63. (in Russian).Дегтярёв П.А., Замковой Н.П., Шмаков Н.В. Модернизация установки деасфальтизации гудрона пропаном 36/2 м цеха 101 завода масел ОАО «АНХК» // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2013. № 2 (5). С. 66–71.Degtyarev P.A., Zamkovoy N.P., Shmakov N.V. Modernization of the tar deasphalting unit with propane 36/2 m of shop 101 of the oil plant of JSC "ANHK". Izvestiya vuzov. Applied Chemistry and Biotechnology. 2013. no. 2 (5). pp. 66–71. (in Russian).Заббаров Р.Р., Ахмитшин А.А., Валеева Н.Г. Моделирование процесса деасфальтизации природных битумов и тяжелых нефтяных остатков // Вестник Казанского технологического университета. 2013. № 18. Т. 16. С. 270–271.Zabbarov R.R., Akhmitshin A.A., Valeeva N.G. Modeling the process of deasphalting natural bitumen and heavy oil residues. Bulletin of Kazan Technological University. 2013. no. 18. vol. 16. pp. 270–271. (in Russian).Ахметов А.Ф., Красильникова Ю.В., Герасимова Е.В. Особенности переработки тяжелых нефтяных остатков // Нефтегазовое дело. 2011. Т. 9. №. 1. С. 101.Akhmetov A.F., Krasilnikova Yu.V., Gerasimova E.V. Features of processing heavy oil residues. Oil and Gas Business. 2011. vol. 9. no. 1. pp. 101. (in Russian).Li L., Liu Y., Wu K., Liu C. et al. Catalytic solvent regeneration of a CO2?loaded MEA solution using an acidic catalyst from industrial rough metatitanic acid // Greenhouse Gases: Science and Technology. 2020. V. 10. №. 2. P. 449-460. doi: 10.1002/ghg.1839Li L., Liu Y., Wu K., Liu C. et al. Catalytic solvent regeneration of a CO2?loaded MEA solution using an acidic catalyst from industrial rough metatitanic acid. Greenhouse Gases: Science and Technology. 2020. vol. 10. no. 2. pp. 449-460. doi: 10.1002/ghg.1839Wang T., Yu W., Le Moullec Y., Liu F. et al. Solvent regeneration by novel direct non-aqueous gas stripping process for post-combustion CO2 capture // Applied Energy. 2017. V. 205. P. 23-32. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.07.040Wang T., Yu W., Le Moullec Y., Liu F. et al. Solvent regeneration by novel direct non-aqueous gas stripping process for post-combustion CO2 capture. Applied Energy. 2017. vol. 205. pp. 23-32. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.07.040Leimbrink M., Sandk?mper S., Wardhaugh L., Maher D. et al. Energy-efficient solvent regeneration in enzymatic reactive absorption for carbon dioxide capture // Applied energy. 2017. V. 208. P. 263-276. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.10.042Leimbrink M., Sandk?mper S., Wardhaugh L., Maher D. et al. Energy-efficient solvent regeneration in enzymatic reactive absorption for carbon dioxide capture. Applied energy. 2017. vol. 208. pp. 263-276. doi: 10.1016/j.apenergy.2017.10.042Bhatti U.H., Nam S., Park S., Baek I.H. Performance and mechanism of metal oxide catalyst-aided amine solvent regeneration // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2018. V. 6. №. 9. P. 12079-12087. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b02422Bhatti U.H., Nam S., Park S., Baek I.H. Performance and mechanism of metal oxide catalyst-aided amine solvent regeneration. ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2018. vol. 6. no. 9. pp. 12079-12087. doi: 10.1021/acssuschemeng.8b02422Султанов Ф.М., Хайрудинов И.Р., Шоипов Х.С., Насыров Р.К. и др. Модернизация блока регенерации растворителя из деасфальтизатного раствора на установках деасфальтизации типа 36/2, 36/2М с целью снижения энергозатрат // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. 2014. №. 2. С. 12-15.Sultanov F.M., Khairudinov I.R., Shoipov Kh.S., Nasyrov R.K. and others. Modernization of the block of solvent recovery from deasphalted solution at deasphalting units of 36/2, 36 / 2M type in order to reduce energy consumption. World of oil products. Bulletin of oil companies. 2014. no. 2. pp. 12-15. (in Russian).Султанов Ф.М., Ахметов С.А., Султанбаев А.Ю. Оптимизация базовой установки деасфальтизации гудрона // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2014. №. 5. С. 313-323.Sultanov F.M., Akhmetov S.A., Sultanbaev A.Yu. Optimization of the basic unit for tar deasphalting. Network edition "Oil and Gas Business". 2014. no. 5. pp. 313-323. (in Russian).Замковой Н.П., Смоляр А.В. Повышение эффективности установки деасфальтизации гудрона // Современные технологии и научно-технический прогресс. 2019. Т. 1. С. 15-16.Zamkovoy N.P., Smolyar A.V. Improving the efficiency of the tar deasphalting unit. Modern technologies and scientific and technical progress. 2019. vol. 1. pp. 15-16. (in Russian).Замковой Н.П., Подоплелов Е.В., Дементьев А.И. Повышение эффективности работы установки деасфальтизации гудрона пропаном // Вестник Ангарского государственного технического университета. 2019. Т. 1. №. 13. С. 40-44.Zamkovoy N.P., Podoplelov E.V., Dementyev A.I. Increasing the efficiency of the propane tar deasphalting unit. Bulletin of the Angarsk State Technical University. 2019. vol. 1. no. 13. pp. 40-44. (in Russian).Подземельнов Ф.И., Корчагина Т.К. Повышение эффективности работы установки деасфальтизации гудрона пропаном // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. №. 6-2. С. 224-225.Podzemelnov F.I., Korchagina T.K. Increasing the efficiency of the propane tar deasphalting unit. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2017. no. 6-2. pp. 224-225. (in Russian).Long J., Shen B., Ling H., Zhao J. Nonconventional vacuum residue upgrading blended with coal tar by solvent deasphalting and fluid catalytic cracking // Industrial & engineering chemistry research. 2012. V. 51. №. 7. P. 3058-3068. doi: 10.1021/ie202407uLong J., Shen B., Ling H., Zhao J. Nonconventional vacuum residue upgrading blended with coal tar by solvent deasphalting and fluid catalytic cracking. Industrial & engineering chemistry research. 2012. vol. 51. no. 7. pp. 3058-3068. doi: 10.1021/ie202407uRuitian S., Dong L.I., Liangjun P.E.I., Yang Y.U.A.N. Effect of Deasphalting Solvent on Structure of Coal Tar Asphaltene // Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section). 2017. V. 33. №. 6. P. 1209.Ruitian S., Dong L.I., Liangjun P.E.I., Yang Y.U.A.N. Effect of Deasphalting Solvent on Structure of Coal Tar Asphaltene. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section). 2017. vol. 33. no. 6. pp. 1209.Long J., Shen B., Zhao J., Ling H. et al. Mechanism of improving atmospheric solvent deasphalting process by vacuum residue blending with coal tar // Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section). 2012. V. 1.Long J., Shen B., Zhao J., Ling H. et al. Mechanism of improving atmospheric solvent deasphalting process by vacuum residue blending with coal tar. Acta Petrolei Sinica (Petroleum Processing Section). 2012. vol. 1.Shin S., Lee J.M., Hwang J.W., Jung H.W. et al. Physical and rheological properties of deasphalted oil produced from solvent deasphalting // Chemical Engineering Journal. 2014. V. 257. P. 242-247. doi: 10.1016/j.cej.2014.07.037Shin S., Lee J.M., Hwang J.W., Jung H.W. et al. Physical and rheological properties of deasphalted oil produced from solvent deasphalting. Chemical Engineering Journal. 2014. vol. 257. pp. 242-247. doi: 10.1016/j.cej.2014.07.037Magomedov R.N., Pripakhailo A.V., Maryutina T.A. Effect of the Phase State of the Solvent on Solvent Deactivation of Tar by n-Pentane // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2019. V. 54. №. 6. P. 721-732. doi: 10.1007/s10553-019-00979-wMagomedov R.N., Pripakhailo A.V., Maryutina T.A. Effect of the Phase State of the Solvent on Solvent Deactivation of Tar by n-Pentane. Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2019. vol. 54. no. 6. pp. 721-732. doi: 10.1007/s10553-019-00979-w

The authors declare that there are no conflicts of interest present.