ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВАРИАНТОВ МОДЕРНИЗАЦИИ КОЛОННЫ СТАБИЛИЗАЦИИ БЛОКА ГИДРООЧИСТКИ УСТАНОВКИ Л-35/11-1000. АО «ГАЗПРОМНЕФТЬ – ОНПЗ»

Омский НПЗ является одним из крупнейших нефтеперерабатывающих заводов России. Входит в число отраслевых лидеров по эффективности нефтепереработки. Структурно в состав ОНПЗ входит важный узел технологического процесса - установка каталитического риформинга Л-35/11-1000.

Целью установки каталитического риформинга Л-35/11-1000 является получение высокооктанового дебутанизированного риформата, используемого в качестве ценного компонента при производстве товарного автомобильного топлива. В 2005 году была реконструирована - построен блок платформинга интегрированный с блоком непрерывной регенерации платинового катализатора, фирмы UOP [2].

В состав установки входит колонна стабилизации гидрогенизата, идущего с реакторного блока. Конструктивно колонна выполнена в виде двух секций, соединенных коническим переходом. Контактные устройства: клапанные тарелки компании KOCH-GLITSCH ITALIA SRL. Количество тарелок: 40. Общая высота колонны: 41,1 м. Толщина корпуса колонны 25 мм [1].

По текущим технологическим параметрам и химическому составу потоков колонны был произведен технологический расчет в ПО HYSYS 7.3, который показал избыточное количество энергии, подводимой к колонне, в количестве 20,29 ГДж/ч.

Для того чтобы повысить энергоэффективность, а также улучшить устойчивость и производительность по пару и жидкости, были применены регулярные насадки в качестве контактных устройств. Колонны с данным типом насадок считаются в промышленности наиболее эффективными ректификационными аппаратами [3]. Таким образом, целью модернизации колонны К-1 является повышение  энергоэффективности при сохранении заданного качества сырья и характеристик колонны.

Возможны следующие варианты решения данной проблемы:

1.     Оставить исходную тарельчатую колонну;

2.     Новая колонна (с нуля);

3.     Колонна внутри старого корпуса;

4.     Комбинирование низа старой колонны и новой верхней части колонны с регулярной насадкой

Вариант с конструированием новой колонны считается классическим в решении проблемы модернизации тарельчатых колонн. Старая колонна демонтируется и на ее место устанавливается новая насадочная колонна. Все конструктивные части проектируются с нуля, в целом, для конструктора созданы условия для работы в стиле "carte blanche".

Исполнение новой колонны в корпусе старой является относительно молодым, но перспективным решением. Данное решение позволяет снизить материалоемкость новой колонны за счет противодавления, создаваемого между корпусами новой и старой колонны. Но данный вариант имеет ряд особенностей при разработке и на этапе монтажа колонны:

1.     Необходимо провести экспертизу возможности использования старого корпуса для данной технологии;

2.     Размеры корпуса новой колонны должны обеспечить возможность и удобство монтажа колонны.

Но, несмотря на вышеуказанные особенности, данный вариант является приоритетным по отношению к варианту с новой колонной, т.к. общие затраты при установке колонны внутри старого корпуса меньше, чем при установке с нуля. Также при монтаже в старый корпус сохраняется большая часть технологической обвязки, что является неоспоримым преимуществом данного метода.

Суть комбинированного варианта заключается в демонтировании верхней части колонны со штуцером подачи питания, с сохранением нижней части с клапанными тарелками в количестве 20 реальных тарелок, на которую в свою очередь устанавливается пакет насадки на 8 теоретических тарелок диаметром 2000 мм. Далее монтируется выше точки питания регулярная насадка на 22 теоретические тарелки диаметром 900 мм.

После гидродинамического расчета исходной колонны вариант "колонна в колонне" не представляется осуществимым, так как полученные в гидродинамическом расчете диаметры незначительно отличаются от диаметров исходной колонны (0,9 м - 2 м и 2 - 3,2 м соответственно), что вызовет трудности монтажа и дальнейшего эксплуатирования новой колонны. Таким образом, данный вариант модернизации далее не рассматривается.

Первый вариант не считается предпочтительным, вследствие полученных данных из технологического расчета о неэнергоэффективности.

Вариант с новой колонной подходит для колонн, практически отработавших свой ресурс.

Рисунок 1. Исходная колонна (слева) и возможные варианты модернизации: комбинированная колонна и новая колонна

Так как колонна была установлена в 2005 году, то она отработала только половину своего срока службы (20 лет). Кроме того, при её избыточной толщине стенки в 25 мм со скоростью коррозии равной 0,15 мм в год, данная колонна ориентировочно может еще проработать около 20 лет, при условии выдачи соответствующего заключения экспертной комиссии. Таким образом, вариант с новой колонной нецелесообразен.

При выборе комбинированного варианта завод выигрывает в энергетике за счет увеличения количества теоретических тарелок и снижения флегмового числа, при этом новые части корпуса и насадки получаются менее металлоемкими и менее затратными по сравнению с новой насадочной колонной. Также положительным моментом является то, что низ колонны и большая часть обвязки останется нетронутой.

Для оценки экономической целесообразности проекта был произведен расчет финансовых показателей инвестиционного проекта модернизации отпарной колонны К-1.

Общие затраты (инвестиции) на модернизацию колонны включают в себя: стоимость материала корпуса колонны, стоимость изготовления корпуса изделия при использовании данной марки стали, стоимость насадки, стоимость монтажных и пусконаладочных работ.  В приближенном расчете будут участвовать такие составляющие как стоимость корпуса колонны и стоимость насадочного материала. В таблице 1 представлен итог расчета экономических показателей выбранных вариантов модернизации:

Таблица 1.

Экономические показатели выбранных вариантов модернизации

Анализ полученных показателей показал, что экономически целесообразным вариантом является комбинирование старого корпуса колонны с новой насадочной частью.

Стоимость корпуса колонны рассчитывается исходя из металлоемкости аппарата, стоимости проката и стоимости работ, горячекатаный лист из стали 09Г2С.

(1)

где  - масса корпуса аппарата, т;  - стоимость тонны проката стали 09Г2С, руб.;  - стоимость изготовления корпуса изделия при использовании стали 09Г2С, руб.

Стоимость насадочного материала рассчитывается по следующей формуле:

где  - объем регулярной насадки ПР-350, м³;  - стоимость насадки, руб/м³.

Итоговые инвестиции:

Доход от модернизации аппарата будет заключаться в снижении энергозатрат на функционирование процесса, а именно, снижения расхода подаваемого энергоносителя (природного газа).

В ходе моделирования было определено, что экономия при новой конструкции будет составлять 5,260 ГДж/ч или 159,1 м³/ч природного газа (с теплотворной способностью 0,0079 Гкал). Минимальная оптовая стоимость 1000 м³ составляет 3842 руб для предприятий Омской области по состоянию на 2017 год [4].

Время работы установки в год: 8000 ч. Срок службы установки: 20 лет.

NPV (ЧДД) - чистый дисконтированный доход, один из основных показателей при оценке экономической эффективности проекта.

где I - первоначальные инвестиции, CF (доход-расход) - денежный поток (за период эксплуатации),  - ставка дисконтирования,  - срок эксплуатации, k = 0,8 - коэффициент, учитывающий налог на прибыль.

PI (ИП) - индекс прибыльности, показывает относительную прибыльность модернизации, сколько дисконтированной прибыли приходится на вложенные инвестиции.

IRR (ВНД) - внутренняя норма доходности, показывает при какой ставке дисконтирования, точно произойдет возврат вложенных инвестиций в проект.

Данный проект модернизации колонны целесообразен, так как IRR больше ставки дисконтирования - . Расчет производился в ПО Microsoft Excel 2007 при помощи функции ВСД().

PP (cрок окупаемости вложений) - критерий, характеризующий временной отрезок, за который накопленный доход (СF) превысит вложенные инвестиции.

где .

где  и  - денежные потоки, полученные по итогам первого и второго года.

Вывод

В результате проведенных исследований была решена задача модернизации отпарной колонны К-1 блока стабилизации установки Л-35/11-1000 путем комбинирования низа старой колонны и новой насадочной части.

Внедрение модернизации позволит снизить затраты на подвод тепла к колонне К-1 стабильным гидрогенизатом, циркулирующим насосом через шатровую печь. Экономия энергии составит 5,260 ГДж/ч или 159,1 м³/ч природного газа. Данное решение позволяет снизить себестоимость конечного продукта без снижения его качества.

Отличительная особенность данного варианта модернизации: низ колонны и большая часть технологической обвязки остается нетронутой.

Ожидаемый чистый дисконтированный доход от проведенных мероприятий за 20 лет составит 20,5 млн. руб.

Список литературы:

1. АО «Газпромнефть - Омский НПЗ». Технологический регламент установки каталитического риформинга Л-35/11-1000;
2. Сайт АО «Газпромнефть - ОНПЗ». - Режим доступа. - URL: http://onpz.gazprom-neft.ru (дата обращения: 05.02.2018);
3. Gualito, J.J., Cerino, F.J. Design Method for Distillation Columns Filled with Metallic, Ceramic, or Plastic Structured Packings., Ind. Eng. Chem. Res. 1997, 36, 1747-1757;
4. Сайт Газпром Межрегионгаз Омск. - Режим доступа. - URL: https://www.omskregiongaz.ru/consumers/price.htm (дата обращения 05.02.2018).