Главная
АИ #22 (204)
Статьи журнала АИ #22 (204)
Пинч-анализ – комплексный подход к энергоэффективности в нефтепереработке

Пинч-анализ – комплексный подход к энергоэффективности в нефтепереработке

Научный руководитель

Черкасова Елена Игоревна

Рубрика

Нефтяная промышленность

Ключевые слова

пинч-анализ
энергоэффективность
нефтепереработка
рекуперация тепла
оптимизация

Аннотация статьи

Статья посвящена исследованию методологии пинч-анализа как комплексного подхода к оптимизации энергопотребления в нефтеперерабатывающей промышленности. Рассматриваются фундаментальные принципы и алгоритмы проведения пинч-анализа, а также анализируются современные тенденции и инновационные разработки в данной сфере, включая научный вклад российских специалистов. Подчеркивается актуальность пинч-анализа в контексте перехода к устойчивому развитию энергетического сектора и его значимость для повышения конкурентоспособности российских нефтеперерабатывающих предприятий на глобальном рынке.

Текст статьи

Нефтеперерабатывающая промышленность является одним из наиболее энергоемких секторов мировой экономики. В условиях растущей озабоченности изменением климата и необходимостью перехода к устойчивой энергетике, оптимизация энергопотребления становится критически важным фактором для повышения конкурентоспособности и экологической ответственности предприятий.

Пинч-анализ – это методология, используемая для оптимизации энергозатрат в процессах, связанных с теплообменом. В нефтепереработке, где нагрев и охлаждение играют ключевую роль, пинч-анализ является ценным инструментом для повышения эффективности и снижения негативного воздействия на окружающую среду [1].

Суть методологии пинч-анализа

Пинч-анализ основан на следующих ключевых принципах:

1. Температурный пинч-поинт (точка пинча): Это точка с минимальной разницей температур между горячим и холодным потоками. Она определяет теоретически достижимый минимум потребления энергии.

2. Композитные кривые: Графическое представление тепловых потоков в зависимости от температурных показателей. Позволяет визуализировать потенциал рекуперации тепла и определить целевые значения энергозатрат (рис. 1).

image.png

Рис. 1. Композитная кривая установки ЭЛОУ АВТ

3. Сети теплообменников: Разработка оптимальной конфигурации теплообменников для достижения максимальной рекуперации тепла и минимизации потребления энергии (рис. 2).

image.png

Рис. 2. Диаграмма взаимосвязи теплообменников

К этапам проведения методологии пинч-анализа относятся:

  1. Сбор данных: Консолидация информации о материальных потоках, теплообменниках и источниках энергии.
  2. Построение композитных кривых: Определение тепловых потоков горячих и холодных потоков в зависимости от температуры.
  3. Определение пинч-поинта: Нахождение точки с минимальной разницей температур.
  4. Разработка сети теплообменников: Выбор оптимальных типов и размеров теплообменников, минимизирующих потребление энергии.
  5. Оценка экономической эффективности: Расчет экономии энергии и затрат на реализацию предложенных мероприятий.

В России пинч-анализ активно исследуется и применяется в различных отраслях промышленности, включая нефтепереработку. Научные изыскания направлены на развитие и адаптацию методологии к условиям отечественной промышленности. Некоторые из ключевых направлений исследований включают:

  • Разработка специализированного программного обеспечения: В России создаются программные комплексы, позволяющие автоматизировать проведение анализа и упростить его использование для инженеров [1, 2].
  • Интеграция с технологическими процессами: Исследования направлены на оптимизацию теплообменных сетей с учетом специфики конкретных технологических процессов, таких как ректификация, гидрокрекинг и каталитический риформинг [3].
  • Применение пинч-анализа для модернизации существующих установок: Разработка методик для анализа и оптимизации теплообменных сетей на действующих предприятиях, с учетом ограничений и возможностей модернизации.
  • Учет экологических аспектов: Исследования направлены на оценку влияния данного метода на снижение выбросов парниковых газов и других загрязняющих веществ.

Пинч-анализ успешно применяется на российских нефтеперерабатывающих заводах, приводя к значительной экономии ресурсов и снижению негативного воздействия на окружающую среду [4, с. 297-303].

  • ОАО «ТАИФ-НК»: Проект по оптимизации энергозатрат на установке гидрокрекинга позволил снизить потребление пара на 15%.
  • ПАО «ЛУКОЙЛ»: Внедрение пинч-анализа на нефтеперерабатывающем заводе в Перми привело к экономии топлива на 10%.
  • ООО «КИНЕФ»: Проект по модернизации теплообменной сети на установке каталитического риформинга позволил снизить энергозатраты на 20%.

К преимуществам пинч-анализа относятся:

  • Значительная экономия энергии и ресурсов: Потенциал снижения энергозатрат может достигать 20–50%, что приводит к существенной экономии средств.
  • Уменьшение капитальных затрат: Оптимизация сети теплообменников позволяет снизить затраты на оборудование, что особенно важно при проектировании новых установок.
  • Повышение экологической эффективности: Снижение энергопотребления приводит к уменьшению выбросов парниковых газов, что способствует борьбе с изменением климата и повышению показателя углеродной нейтральности [5, с. 32-37].
  • Улучшение эксплуатационных характеристик: Оптимизированная теплообменная сеть функционирует более стабильно и надежно, что снижает риски аварийных ситуаций и внеплановых простоев технологических установок [6].

Подводя итоги, необходимо отметить, что пинч-анализ является мощным инструментом для повышения энергоэффективности и снижения экологического воздействия нефтеперерабатывающих предприятий. Исследования российских ученых и инженеров способствуют развитию и адаптации методологии к условиям отечественной промышленности. Данная методология становится все более актуальной в контексте перехода к устойчивой энергетике и способствует повышению конкурентоспособности российских нефтеперерабатывающих предприятий на мировом рынке.

Список литературы

  1. Соколов В.П., Сотников А.И. Пинч-анализ и термодинамическая оптимизация энерготехнологических систем // М.: Энергоатомиздат. – 2005.
  2. Башкирцев В.И., Данилов О.Л. Пинч-технология – основа энерго- и ресурсосбережения // Москва: Химия – 2003.
  3. Булатов А.И., Гафаров Р.Р. Пинч-анализ: теория и практика // Казань: Изд-во КГТУ – 2009.
  4. Дубов А.В., Карпов С.А. Применение пинч-анализа для повышения энергоэффективности нефтеперерабатывающих предприятий // Химическая технология – 2018. – 20(5). – С. 297-303.
  5. Капустин В.М., Севастьянова О.В. Экологические аспекты применения пинч-анализа в нефтеперерабатывающей промышленности // Экология и промышленность России – 2019. – 23(10). – С. 32-37.
  6. Smith R. Chemical Process Design and Integration // 2nd ed. John Wiley & Sons – 2016.

Поделиться

308

Шафеев Н. М. Пинч-анализ – комплексный подход к энергоэффективности в нефтепереработке // Актуальные исследования. 2024. №22 (204). Ч.I.С. 24-26. URL: https://apni.ru/article/9490-pinch-analiz-kompleksnyj-podhod-k-energoeffektivnosti-v-neftepererabotke

Похожие статьи

Актуальные исследования

#30 (212)

Прием материалов

20 июля - 26 июля

осталось 6 дней

Размещение PDF-версии журнала

31 июля

Размещение электронной версии статьи

сразу после оплаты

Рассылка печатных экземпляров

13 августа