Optimization of the process of heating an oil and gas condensate mixture by light naphtha vapor in heat – exchanger condenser 10E04

• Autorzy: Shomansurov Fozilbek F. , Auesbaev Alisher U. , Ismailov Oybek , Khurmamatov Abdugaffor M. , Khametov Zamirbek M. , Muminov Jalolidin A.

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2024.08.05

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja procesu podgrzewania mieszaniny kondensatu ropy naftowej i gazu ziemnego parami lekkiej benzyny w wymienniku ciepła skraplacza 10E04

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The constant growth in the cost of energy carriers leads to finding the ways to reduce production costs and efficient use of energy resources by optimizing the technological regimes of oil refineries. Based on the current state of the resource base and the country's growing needs for oil and gas resources, the introduction of modern technologies for maintaining and intensifying the production and processing of oil and gas, the priority is to increase the energy efficiency of the fuel and energy complex. In this aspect, scientific research aimed at the efficient use of the heat of process flows in the stage of thermal preparation of local hydrocarbon raw materials for distillation, the development of new, energy and resource-saving technologies for the production of petroleum products, the optimization of the technological regimes of oil refineries in order to increase their thermal efficiency and reduce the cost of manufacture of petroleum products, the synthesis of technological schemes with a rational number of apparatus for the thermal preparation of raw materials for distillation is of great importance. Based on this, a mathematical model has been developed for the process of thermal preparation of an oil and gas condensate mixture for distillation, which makes it possible to determine the energetically optimal heat exchange surface of the apparatus. Аs a system of equations, the objective function of the optimality criterion is formulated – the specific technological prime cost of the heated oil and gas condensate mixture, which includes changes in the power consumption for its pumping and depreciation deductions for heat exchange equipment depending on parameters the process. On the grounds of investigation of the influence of technological parameters – temperature, composition, and consumption of raw materials in the pipe, as well as steam pressure in the annulus on the efficiency of heat transfer in an industrial heat exchanger, the optimal operating conditions for the heat exchanger 10E-04 at the Bukhara Oil Refinery have been identified: Finter = 219 m2 , Cp = 0.010825 USD/kg, A = 0.010825 USD/kg, Cst = 0.02165 USD/kg, and t = 107.3°C, with a specified throughput of Grm = 105 508.3 kg/h.

PL

: Stały wzrost kosztów nośników energii prowadzi do konieczności znalezienia sposobów na obniżenie kosztów produkcji i efektywnego wykorzystania zasobów energetycznych poprzez optymalizację reżimów technologicznych rafinerii ropy naftowej. W oparciu o obecny stan bazy surowcowej i rosnące zapotrzebowanie kraju na zasoby ropy naftowej i gazu ziemnego, a także wprowadzenie nowoczesnych technologii utrzymania i intensyfikacji produkcji i przetwarzania ropy naftowej i gazu, priorytetem jest zwiększenie efektywności energetycznej kompleksu paliwowo-energetycznego. W tym aspekcie ogromne znaczenie mają badania naukowe mające na celu efektywne wykorzystanie ciepła przepływów procesowych na etapie termicznego przygotowania lokalnych surowców węglowodorowych do destylacji, opracowanie nowych, energooszczędnych i zasobooszczędnych technologii produkcji produktów naftowych, optymalizację reżimów technologicznych rafinerii ropy naftowej w celu zwiększenia ich wydajności cieplnej i obniżenia kosztów produkcji produktów naftowych, a także syntezę schematów technologicznych z racjonalną liczbą aparatów do termicznego przygotowania surowców do destylacji. Na tej podstawie opracowano model matematyczny procesu termicznego przygotowania mieszaniny kondensatu ropy naftowej i gazu do destylacji, który umożliwia określenie optymalnej energetycznie powierzchni wymiany ciepła aparatu. Jako układ równań sformułowano funkcję celu kryterium optymalności – specyficzny technologiczny koszt główny podgrzanej mieszaniny kondensatu ropy naftowej i gazu ziemnego, który obejmuje zmiany zużycia energii do jej pompowania i odpisy amortyzacyjne na urządzenia do wymiany ciepła w zależności od parametrów procesu. Na podstawie badań wpływu parametrów technologicznych – temperatury, składu i zużycia surowców w rurze, a także ciśnienia pary w pierścieniu na efektywność wymiany ciepła w przemysłowym wymienniku ciepła, zidentyfikowano optymalne warunki pracy wymiennika ciepła 10E-04 w rafinerii ropy naftowej w Bucharze: Finter = 219 m2 , Cp = 0.010825 USD/kg, A = 0,010825 USD/kg, Cst = 0,02165 USD/kg i t = 107,3°C, przy określonej przepustowości Grm = 105 508,3 kg/h.

Słowa kluczowe

EN

oil and gas condensate mixture; atmospheric distillation of the mixture; fuel fraction; naphtha; heating; heat exchanger; condenser; modeling; technological cost; optimization; energy efficiency; refinery installation

PL

mieszanina kondensatu ropy naftowej i gazu ziemnego; destylacja atmosferyczna mieszaniny; frakcja paliwowa; benzyna ciężka; podgrzewanie; wymiennik ciepła; skraplacz; modelowanie; koszt technologiczny; optymalizacja; efektywność energetyczna; instalacja rafineryjna

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 80, nr 8
• Strony: 501--510
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., rys.

Twórcy

autor

Shomansurov Fozilbek F.

• Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

autor

Auesbaev Alisher U.

• Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan
• Branch of Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NRU) in Tashkent

autor

Ismailov Oybek

• Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

autor

Khurmamatov Abdugaffor M.

• Institute of General and Inorganic Chemistry of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan

autor

Khametov Zamirbek M.

• Fergana Polytechnic Institute

autor

Muminov Jalolidin A.

• Tashkent Institute of Chemical Technology

Bibliografia

• Akhmetov S.A., 2013. Technology of deep processing of oil and gas. Textbook for universities specializing in “Chemical technology of natural energy carriers and carbon materials”. 2nd ed. Nedra, St. Petersburg, 541.
• Akhmetov S.A. (eds.), Serikov T.P., Kuzeev I.R., Bayazitov I.M., 2006. Tekhnologiia i oborudovanie protsessov pererabotki nefti i gaza. Textbook. Nedra, St. Petersburg, 868.
• Babkin V.A., Buryukin F.A., Kiseleva A.S., Grigoriev A.V., Kositsyna S.S., 2014. Uvelicheniye energeticheskoy effektivnosti v protsesse atmosfernogo peregonki nefti. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Khimiya i Khimicheskiye Tekhnologii,325(3): 56–63.
• Barulin Ye.P., Kuvshinova A.S., Kirillov D.V., 2009. Laboratornyy praktikum po teplovym protsessam. Uchebnoye posobiye. IGKHTU, Ivanovo, 65.
• Bochkarev V.V., 2014. Optimizatsiya khimiko-tekhnologicheskikh protsessov: uchebnoe posobie. Tomsk Polytechnic University, 264. DOI: 10.13140/2.1.1119.6487.
• Boyarinov A.I., Kafarov V.V., 1975. Metody optimizatsii v khimicheskoy tekhnologii. Izd. Vtoroye, Pererab. i Dop. Khimiya, 576.
• Çengel Y.A., Ghajar A.J., 2020. Heat and Mass Transfer – Fundamentals and Applications. 6th ed. McGraw-Hill Education, New York.
• Chen Q., Ren J.X, 2008. Generalized thermal resistance for convective heat transfer and its relation to entransy dissipation. Chinese Science Bulletin, 53(23): 3753–3761. DOI: 10.1007/s11434-008-0526-8.
• Ezgi C.N., 2017. Basic Design Methods of Heat Exchanger. In book: Heat Exchangers – Design, Experiment and Simulation. Chapter 2. <https://www.intechopen.com/books/heat-exchangers-design-experiment-and-simulation/basic-design-methods-of-heat-ex-changer>. DOI: 10.5772/67888.
• Glagoleva O.F., Kapustina V.M., 2006. Tekhnologiya pererabotki nefti. V 2-kh chast’yakh. Chast’ pervaya. Pervichnaya pererabotka nefti. Khimiya, KolosS, 400.
• Grigoryev B.A., Bogatov G.F., Gerasimov A.A., 1999. Teplofizicheskie svoystva nefti, neftеproduktov, gazovykh kondensatov i ikh fraktsiy. Pod obshch. red. prof. B.A. Grigoryeva. Izdatelstvo MEI, 372. Heat exchange equipment market, 2022. <https://www.imrg.ru/heat_exchanger.html> (acces: 10.06.2024).
• Ismailov O.Yu., 2023. Influence of hydrodynamic regimes of hydrocarbon flows on the efficiency of tubular heat exchangers for scale formation. Author’s abstract of thesis Doctor of Technical Sciences, Tashkent, 58.
• Ismaylov O.Y., Khurmamatov A.M., Ismaylov M.K., Auesbaev A.U., Utegenov U.A., 2024. Investigations of the impact of the magnetic field on the process of formation of scaling in thermal devices. Nafta-Gaz, 80(2): 115–121. DOI: 10.18668/NG.2024.02.07.
• Karimi H.H., Ashtiani H.A.D., Aghanajafi C., 2021. Optimization Techniques for Design a shell and tube heat exchanger from economic view. AUT Journal of Mechanical Engineering, 5(2): 9–9. DOI: 10.22060/ajme.2020.18027.5882.
• Kharaji S., 2021. Heat Exchanger Design and Optimization. DOI:10.5772/intechopen.100450.
• Khudaiberdiev A.A., 2012. Sravnitel’nyy analiz svoystv teplosoley dlya nagrevaniya nefti. Uzbekskiy Khimicheskiy Zhurnal, Tashkent,4: 57–60.
• Khudaiberdiev A.A., 2019a. Intensifikatsiya protsessa podogreva neftyanogo syrya. Navroz, Tashkent, 213.
• Khudaiberdiev A.A., 2019b. Study of the static of the process of heating hydrocarbon raw materials in tubular apparatus. International Scientific and Technical Journal Сhemical Technology. Control and Management, 85(1): 63–67.
• Khudaiberdiev A.A., Khudaiberdiev Ab.A., 2010. Analiz konstruktsii teploobmennikov neftepererabatyvayushchikh predpriyatiy. Problemy formirovaniya i vnedreniya innovatsionnykh tekhnologiy v usloviyakh globalizatsii: Sbornik nauchnykh statey mezhdunarodnoy NPK. Chast’ II. TashGU im. Beruni, Tashkent,72–74.
• Khudaiberdiev A.A., Artikov A., Rakhimzhanova Sh.S., Shomansurov F.F., 2022. Optimizatsiya protsessa podogreva neftegazokondensatnoi smesi parami nafty v teploobmennike-kondensatore 10E-03 ustanovki pervichnoi peregonki nefti. Zhurnal Universum: Tekhnicheskie Nauki, Moskva, (97(4): 10–17.
• Khudaiberdiev A.A., Ismailov O.Yu., Sayidmuradov M.M., 2012.Izucheniye vyazkosti nefti, gazovogo kondensata i ikh smesei. Khimicheskaya Tekhnologiya, Kontrol i Upravleniye, Tashkent,6: 50–53.
• Khudaiberdiev A.A., Rakhimzhanova Sh.S., 2021. Technique for refined calculation of heat exchange during condensation of vapors of fractions of oil and gas condensate mixture in the shell and pipe apparatus.Scientific and Technical Journal of Namangan Institute of Engineering and Technology, 6(4): 126–133.
• Khudaiberdiev A.A., Rakhimzhanova Sh.S., 2022. Modelirovaniye statiki protsessa podogreva neftegazokondensatnoy smesi pri kondensatsii parov nafty v gorizontalnom kozhuhotrubchatom apparate. Zhurnal Universum: Tekhnicheskiye Nauki. Moskva, 97(4), 17–21.
• Khurmamatov A.M., Auesbaev A.U., 2023. Analysis of the operating mode of the existing desorber and its modernization using additional contact devices. Nafta-Gaz, 79(6): 412–419. DOI:10.18668/NG.2023.06.05.
• Khurmamatov A.M., Auesbaev A.U., Ismaylov O.Y., Begzhanova G.B., 2023a. Effect of temperature on the physico-chemical properties of n-methyldiethanolamine. Processes of Petrochemistry and Oil Refining, 24(1): 99–107.
• Khurmamatov A.M., Matkarimov A.M., Auesbaev A.U., Utegenov U.A., 2023c. Results of experiments on studying the composition and purification of technical water of oil and gas processing plant. Processes of Petrochemistry and Oil Refining, 24(4): 671–678.
• Khurmamatov A.M., Yusupova N.K., Auesbaev A.U., Abdurakhimov S.S., 2023b. Results of a study on the treatment and separation of water from hydrocarbon waste. Processes of Petrochemistry and Oil Refining, 24(3): 421–430.
• Lahiri S.K., Khalfe N.M., Wadhwa S.K., 2012. Particle swarm optimization technique for the optimal design of shell and tube heat exchangers. Chemical Product and Process Modeling, 7(1). DOI:10.1515/1934-2659.1612.
• Manovyan A.K., 2001. Technology of primary processing of oil and natural gas. A textbook for universities. 2nd ed. Chemistry, 568.
• Pavlov K.F., Romankov P.G., Noskov A.A., 2006. Primeri i zadachi po kursu processov i apparatov khimicheskoi tekhnologii: Uchebnoe posobie dlia vuzov pod red. chl.-korr. AN Rossii P.G. Romankova. 13 izd., stereotipnoe. Perepechatka s izdaniya. OOO TID Al’ians, 576. Report of the Academy of Industrial Market Studies: the market of shell-and-tube heat exchange equipment in Russia, 2008. (acces: 10.06.2024).
• Skoblo A.I., Molokanov Yu.K., Vladimirov A.I., Shchelkunov V.A., 2000. Protsessy i apparaty neftegazopererabotki i neftekhimii. Uchebnik dlya vuzov. 3-e izd., pererab. i dop. OOO NedraBiznestsentr, Moscow, 677.
• Tekhnologicheskiy reglament ustanovki atmosfernoy peregonki smesi nefti i gazokondensata i fraktsionirovaniya gidroochishchennoy nafty Bukharskogo, 2009. NPZ. TR 16472899-001, 2009.
• Whitaker S., 2013. Fundamental Principles of Heat Transfer – Part I. Pergamon Press, Elsevier, Oxford, United Kingdom.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).