vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2023-1-187-193vguit-3249Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyСнижение затрат энергоресурсов на установке деасфальтизации гудронаReducing energy costs at the tar deasphalting unitКотлярН. В.KotlayrN. 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

chemicaluniversity@mail.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.ruНиколаеваЖ. В.NikolaevaZ. 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.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. НовокуйбышевскеSamara State Technical University, branch in Novokuibyshevsk202321022023851187193Copyright © Котляр Н.В., Попов С.В., Николаева Ж.В., Хабибрахманова О.В., 20232023Котляр Н.В., Попов С.В., Николаева Ж.В., Хабибрахманова О.В.Kotlayr N.V., Popov S.V., Nikolaeva Z.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/3249

Установки пропановой деасфальтизации используются для «очистки» гудрона от асфальтосмолистых и полициклических ароматических компонентов. Используемые при этом энергоресурсы достаточно большие. Для снижения энергоёмкости рассматривается возможность рекуперации теплоты технологических потоков установки и уменьшения расхода пара и воды при регенерации пропана из раствора деасфальтизата. Исследования проведены с использованием программной системы Honeywell UniSim Design, в которой разработали модель установки пропановой деасфальтизации гудрона. Для расчета термодинамических свойств компонентов фракций использован метод Peng-Robinson. Выполненный анализ энергетических потоков технологической схемы показал, что для повышения температуры раствора деасфальтизата от 79,9оС до 120оС для трубчатого испарителя требуется подвести энергетический поток 2,709е5 кДж/ч. При этом величина теплового потока целевого продукта (деасфальтизата) составляет 5,746е6 кДж/ч, следовательно, имеется возможность рекуперации теплоты между рассмотренными потоками. Предложена энергосберегающая технология регенерации пропана из раствора деасфальтизата, в которой в трубчатом испарителе вместо острого пара используется теплота потока выделенного деасфальтизата. Проведенный вычислительный эксперимент показал, что рассчитанное уменьшение расхода острого пара в отпарной колонне К-2 снижает энаргопотребление установки с сохранением четкости разделения пропана и целевого продукта. Отсутствие в потоке регенерированного пропана углеводородной фракции делает возможным его рециркуляцию на питание экстракционной колонны. Показано, что в конденсаторе смешения К-5 возможно уменьшение расхода воды. За счет снижения расхода пара, используемого в отпарной колонне К-2, и понижения расхода воды в конденсаторе К-5 уменьшается количество воды, сбрасываемой в канализацию. Предложенная технологическая схема регенерации пропана из раствора деасфальтизата и модель установки могут использоваться в процессах одно- и двухступенчатой деасфальтизации гудрона для их расчета и проектирования.

Propane de-asphalting units are used to "clean" tar from asphalt-resin and polycyclic aromatic components. The energy resources used in this case are quite large. To reduce energy consumption, the possibility of heat recovery of the technological flows of the installation and reduction of steam and water consumption during the regeneration of propane from a deasphaltisate solution is being considered. The research was carried out using the Honeywell UniSim Design software system, in which a model of a propane de-asphalting tar installation was developed. The Peng-Robinson method was used to calculate the thermodynamic properties of the fraction components. The analysis of the energy flows of the technological scheme showed that to increase the temperature of the deasphaltisate solution from 79.9 OC to 120 Oc for a tubular evaporator, it is required to bring an energy flow of 2.709e5 kJ/h. At the same time, the value of the heat flux of the target product (deasphaltisate) is 5,746e6 kJ / h, therefore, there is a possibility of heat recovery between the considered flows. An energy-saving technology for the regeneration of propane from a solution of deasphaltisate is proposed, in which the heat of the flow of the extracted deasphaltisate is used in a tubular evaporator instead of hot steam. The conducted computational experiment showed that the calculated reduction in the consumption of hot steam in the K-2 steam column reduces the energy consumption of the installation while maintaining the clarity of the separation of propane and the target product. The absence of a hydrocarbon fraction in the flow of regenerated propane makes it possible to recycle it to feed the extraction column. It is shown that it is possible to reduce water consumption in the K-5 mixing condenser. By reducing the steam consumption used in the K-2 steam column and lowering the water consumption in the K-5 condenser, the amount of water discharged into the sewer is reduced. The proposed technological scheme for the regeneration of propane from a deasphaltisate solution and the installation model can be used in the processes of one- and two-stage deasphaltization of tar for their calculation and design.

гудронпропанустановка деасфальтизации гудронараствор деасфальтизатараствор асфальтаэвапораторсепараторотпарная колоннаэнергосбережениеHoneywell UniSim Designtarpropanetar deasphalting unitdeasphalting oil solutionasphalt solutionevaporatorseparatorstripping 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. С. 217-221.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. pp. 217-221. (in Russian).Гольдберг Д.О., Соболев Б.А. Деасфальтизация пропаном. М.: Химия, 1965. 104 с.Goldberg D.O., Sobolev B.A. Deasphaltation with propane. M.: Chemistry, 1965. 104 p. (in Russian).Глазов Г.И., Фукс И.Г. Производство нефтяных масел. М.: Химия, 1976. 192 с.Glazov G.I., Fuchs I.G. Production of petroleum oils. M.: Chemistry, 1976. 192 p. (in Russian).Золотарев П.А., Ольков П.Л., Горелов Ю.С. Проектирование установок деасфальтизации. Уфа: Изд. Уфимск. нефт. ин-та, 1982. 85 с.Zolotarev P.A., Olkov P.L., Gorelov Yu.S. Design of de-asphalting installations. Ufa, Ed. Ufa. oil. in-ta, 1982. 85 p. (in Russian).Хайрудинов И.Р., Мингараев С.С., Хамитов Г.Г. и др. Перспективы развития и повышения эффективности процессов деасфальтизации нефтяных остатков // Тематический обзор. Серия Переработка нефти. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1994. Вып. 5. 72 с.Khairudinov I.R., Mingaraev S.S., Khamitov G.G. et al. Prospects for the development and improvement of the efficiency of the processes of de-asphalting of oil residues. Thematic review. Oil Refining series. Moscow, Tsniiteneftekhim, 1994. no. 5. 72 p (in Russian).Нигматуллин Р.Г., Золотарев П.А., Сайфуллин Н.Р. и др. Деасфальтизация нефтяного сырья пропаном. М.: Техинформ, 2003. 200 с..Nigmatullin R.G., Zolotarev P.A., Saifullin N.R. et al. De-asphalting of petroleum raw materials with propane. Moscow, Techinform, 2003. 200 p. (in Russian).Пат. № 2174532, RU, C10G 21/14. Способ деасфальтизации высоковязкой нефти и природного битума / Старшов М.И., Каюмова Н.Р., Половняк В.К., Ахунов Р.М., Абдулхаиров Р.М. № 2000115642/04; Заявл. 15.06.2000; Опубл. 10.10.2001, Бюл. № 28.Starshov M.I., Kayumova N.R., Polovnyak V.K., Akhunov R.M., Abdulkhairov R.M. Method of de-asphalting of high-viscosity oil and natural bitumen. Patent RF, no. 2174532, 2001.Kupareva A., Mäki‐Arvela P., Murzin D.Y. Technology for rerefining used lube oils applied in Europe: a review // Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2013. V. 88. №. 10. P. 1780-1793. doi: 10.1002/jctb.4137Kupareva A., Mäki‐Arvela P., Murzin D.Y. Technology for rerefining used lube oils applied in Europe: a review. Journal of Chemical Technology & Biotechnology. 2013. vol. 88. no. 10. pp. 1780-1793. doi: 10.1002/jctb.4137Pham D.V., Nguyen N.T., Kang K.H., Seo P.W. et al. Effect of slurry phase catalyst and H2 pressure on hydrocracking of SDA (solvent de-asphalting) pitch // Korean Journal of Chemical Engineering. 2022. V. 39. №. 5. P. 1215-1226. doi: 10.1007/s11814-021-1026-7Pham D.V., Nguyen N.T., Kang K.H., Seo P.W. et al. Effect of slurry phase catalyst and H2 pressure on hydrocracking of SDA (solvent de-asphalting) pitch. Korean Journal of Chemical Engineering. 2022. vol. 39. no. 5. pp. 1215-1226. doi: 10.1007/s11814-021-1026-7Дегтярёв 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 installation of de-asphalting of tar with propane 36/2 m of shop 101 of the oil plant of JSC "ANKHK". Izvestiya vuzov. Applied chemistry and biotechnology. 2013. no. 2 (5). pp. 66-71. (in Russian).Пат. № 2326154, RU, C10G 21/14. Способ деасфальтизации гудрона / Зоткин В.А., Никитин А.А., Войдашевич В.В., Фролов А.И. и др. № 2006109606/04; Заявл. 28.03.2006; Опубл. 10.10.2007, Бюл. № 28.Zotkin V.A., Nikitin A.A., Voidashevich V.V., Frolov A.I. et al. Method of de-asphalting of tar. Patent RF, no. 2326154, 2007.Пат. № 2552419, RU, C10G 21/14. Способ двухколонной пропановой деасфальтизации нефтяных остатков / Биктимиров Ф.С. № 2013130089/04; Заявл. 01.07.2013; Опубл. 10.06.2015, Бюл. № 16.Biktimirov F.S. Method of two-column propane de-asphalting of oil residues. Patent RF, no. 2552419, 2015.Пат. № 2232792, RU, C10G 21/14. Способ деасфальтизации нефтяных остатков / Султанов Ф.М., Хайрудинов И.Р., Кузнецов В.Ю., Теляшев Э.Г. № 2002125778/04; Заявл. 27.09.2002; Опубл. 20.07.2004, Бюл. № 20.Sultanov F.M., Khairudinov I.R., Kuznetsov V.Yu., Telyashev E.G. Method of de-asphalting of oil residues. Patent RF, no. 2232792, 2004.Пат. № 2522155, RU, C10G 21/28. Сверхкритический сепаратор / Курочкин А.В. № 2013130774/04; Заявл. 04.07.2013; Опубл. 10.07.2014, Бюл. № 19.Kurochkin A.V. Supercritical separator. Patent RF, no. 2522155, 2014.Пат. № 2436836, RU, C10G 21/14, 21/28. Способ "сухой" пропановой деасфальтизации нефтяных остатков / Биктимиров Ф.С. № 2009146367/04; Заявл. 14.12.2009; Опубл. 20.06.2011, Бюл. № 17.Biktimirov F.S. Method of "dry" propane de-asphalting of oil residues. Patent RF, no. 2436836, 2011.Пат. № 2051951, RU, C10G 21/28. Способ регенерации пропана из деасфальтизатного раствора / Султанов Ф.М., Бикбулатов М.С., Сайфуллин Н.А., Хайрудинов И.Р. и др. №92 92003568; Заявл. 02.11.1992.Sultanov F.M., Bikbulatov M.S., Sayfullin N.A., Khairudinov I.R. et al. Method of propane regeneration from deasphaltic solution. Patent RF, no. 2051951, 1992.Заббаров Р.Р., Ахмитшин А.А., Валеева Н.Г. Моделирование процесса деасфальтизации природных битумов и тяжелых нефтяных остатков // Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. №. 18. С. 270-271.Zabbarov R.R., Akhmetshin A.A., Valeeva N.G. Modeling of the process of de-asphalting of natural bitumen and heavy oil residues. Bulletin of Kazan Technological University. 2013. vol. 16. no. 18. pp. 270-271. (in Russian).Пат. № 2136720, RU, C10G 21/14, 21/28. Способ деасфальтизации нефтяных остатков / Хайрудинов И.Р., Султанов Ф.М., Сайфуллин Н.Р., Нигматуллин Р.Г. и др. № 98102991/04; Заявл. 19.02.1998; Опубл.10.09.1999.Khairudinov I.R., Sultanov F.M., Sayfullin N.R., Nigmatullin R.G. et al. Method of de-asphalting of oil residues. Patent RF, no. 2136720, 1999.Мясоедов А.В., Попов С.В., Хабибрахманова О.В. Снижение затрат энергоресурсов при регенерации растворителя на установке деасфальтизации гудрона // Вестник ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 2. С. 202–207.Myasoedov A.V., Popov S.V., Khabibrakhmanova O.V. Reduction of energy costs during solvent regeneration at the tar de-asphalting plant. Proceedings of VSUIT. 2021. vol. 83. no. 2. pp. 202-207. (in Russian).Sadi M., Kananpanah S., Bayat M. Adaptive neuro fuzzy inference system to predict average asphaltene particle diameter case study: in thermal de-asphalting process // Petroleum Science and Technology. 2020. V. 38. №. 6. P. 542-549. doi: 10.1080/10916466.2020.1769653Sadi M., Kananpanah S., Bayat M. Adaptive neuro fuzzy inference system to predict average asphaltene particle diameter case study: in thermal de-asphalting process. Petroleum Science and Technology. 2020. vol. 38. no. 6. pp. 542-549. doi: 10.1080/10916466.2020.1769653

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