1Совершенствование технологии с целью снижения удельной энергоемкости.

Среди основных направлений снижения удельной энергоемкости продукции путем совершенствования технологии выделяют следующие:

1.1Выбор оптимального вида сырья

Выбор оптимального сырья является одним из существенных элементов при разработке энергосберегающей технологии. С этой точки зрения следует еще раз проанализировать альтернативные варианты производства однотипной продукции из различных видов сырья, оценив энергозатраты в этих вариантах по замыкающим затратам, и выбрать оптимальный вариант.

Сырье, применяемое в процессах нефтепереработки и нефтехимии, должно обеспечивать:

• минимальное число стадий переработки в конечный продукт;

• агрегатное состояние, требующее наименьших энергетических затрат для перевода в условия, необходимые для осуществления химической реакции;

• максимум эксергии, т.е. минимальные рассеяние или переход исходной энергии в такие виды и состояние, из которых ее невозможно полезно регенерировать;

• высокую селективность переработки и минимальную потерю энергии с побочными потоками и продуктами;

• низкий энергетический барьер (уровень температуры, давления, расход энергии на изменение агрегатного состояния реагирующих веществ), обеспечивающий невысокие энергозатраты на протекание процесса;

• максимальную концентрацию целевого продукта в реакционной смеси.

Одним из важнейших элементов энергосберегающей технологии является стадия подготовки сырья. Тщательно подготовленное сырье (по химическому составу и агрегатному состоянию, содержанию примесей), как правило, обеспечивает снижение энергозатрат на процесс в целом. Так например, подготовка сырья для производства ароматических углеводородов (гидроочистка, четкое фракционирование) позволяет снизить суммарные энергетические затраты на 23 %.

1.2Применение более эффективных катализаторов.

Сегодня около 85 % промышленных процессов в области переработки нефти и нефтехимии протекает в присутствии катализаторов. Снижение энергоемкости химических производств достигается за счет применения эффективных каталитических систем.

Удельные энергозатраты существенно снижаются путем повышения активности, селективности и стабильности катализатора. Так, в процессе риформинга при повышении селективности катализатора на 1 % энергозатраты снижаются на 1,8 %, при повышении его активности на 1 % – на 2,9 %.

Благоприятно влияет на уровень энергозатрат переход на гомогенный катализ. Гомогенные катализаторы ускоряют протекание каталитического процесса, не требуют столь высоких температур и связанных с ними расходов энергии как гетерогенные катализаторы. Использование гомогенных катализаторов приводит к устранению необходимого для гетерогенного катализатора цикла регенерации, который характеризуется непроизводительными затратами энергоресурсов. При применении гетерогенного катализа положительное влияние на снижение энергозатрат оказывает увеличение стабильности катализатора.

1.3Применение более эффективных физико-химических процессов выделения целевых продуктов.

На стадию выделения готового продукта в большинстве процессов нефтепереработки и нефтехимии приходится от 30 до 50% общих энергетических затрат. Особенно энергоемким является широко распространенный процесс ректификации, энергетический КПД которого очень низок, особенно при разделении высококипящих и термически нестабильных продуктов.

Основными источниками энергосбережения при ректификации являются:

1. снижение флегмового числа за счет повышения КПД колонны;

2. использование тепла паров верха колонны;

3. использование комплексов со связанными тепловыми потоками;

4. совмещенные (с абсорбцией, экстракцией и химической реакцией) процессы;

5. рекуперация тепла и холода;

6. снижение гидравлического сопротивления колонны, изменение последовательности разделения;

7. АСУТП.

Основные пути снижения энергозатрат процессов разделения смесей при проведении процессов ректификации:

1. Минимальная реконструкция контактных устройств. В качестве минимальной реконструкции массообменных тарелок можно отметить следующие изменения и дополнения в конструкциях:

• секционирование потоков;

• изменение формы и высоты перегородок;

• установка отбойников;

• организация второй зоны контакта фаз;

• оптимизация свободного сечения контактных устройств.

2. Оптимизация режимов работы. Такими мероприятиями являются:

• оптимизация флегмового числа в зависимости от расхода и состава питания;

• оптимизация давления, при котором проводится процесс разделения;

• обеспечение высокой эффективности некоторых типов контактных устройств путем поддерживания нагрузки по сырью.

3. Оптимизация технологической схемы. При оптимизации решаются следующие задачи:

• выбор тарелок питания;

• оптимизация по высоте ректификационной колонны подвода и отвода тепла;

• ввод питания в виде пара с предыдущей колонны, т.е. организация парциального дефлегматора в ней.

4. Замена контактных устройств на новые;

• тарелки с двумя зонами контакта фаз (комбинированные);

• нерегулярные насадки;

• регулярные (упорядоченные) насадки;

• вихревые контактные устройства;

• контактные устройства с нестационарным взаимодействием фаз и др.;

5. Совмещение различных процессов в одном аппарате;

6. Рекуперация тепла продуктов разделения.

Другим направлением экономии энергоресурсов в процессах разделения может быть замена крайне энергоемкого процесса ректификации, отличающегося значительными безвозвратными потерями энергии, на процессы экстракции или сорбции, характеризуемые гораздо меньшими потерями энергии.