Михаил Болдырев

Рабочий диапазон различного оборудования, систем, установок. Нижняя граница.

Recommended Posts

Большинство установок к которым мы привыкли в нефте/газопереработке имеют рабочий диапазон 30 - 110% (или уже. Кстати, откуда это взялось?). Если нужно расширить диапазон вниз что нужно учесть, заменить? Не знаком ли кто-либо с учебником, статьей или другими материалами в которых обзорно разбирались бы нюансы работы различных устройств и оборудования на нижнем пределе работоспособности? Может быть кто-то участвовал в модернизации производства с целью расширения диапазона работоспособности вниз?

Приводящие к вопросу мысли ниже.

Достаточно часто (если не всегда) при проектировании нового газового объекта реальная загрузка будущего предприятия не ясна. В таких условиях очень часто принимаются решения построить завод "с запасом", на некий оптимистичный сценарий. И в реальности довольно часто получаются переразмеренные заводы, которые никогда в течении своего жизненного цикла даже не приближаются к своей максимальной проектной мощности. Думаю, что по различным причинам это верно не только для газопереработке, но и для других отраслей. 

В случае крупных предприятий с какими-либо сложными процессами реальная загрузка на 60% - это, наверное, крайне неприятная ситуация с очевидной перетратой денег (ИМХО, и это не так страшно: не столько на размеры деньги траться как на "полезные опции, прописанные в многостраничных заданиях"). В случае относительно небольшой газовой установки (мой случай), принципиальная разница в стоимости предприятия на 70 млн. нм3/год газа и, скажем, на 200 млн. нм3/год только в динамическом оборудовании. Без учета компрессоров такая установка на 15-20% дороже*

Отсюда и вырисовывается стратегия: не знаешь сколько газа, построй установки побольше, запроектируй компрессоры на максимальную загрузку, но сразу не закупай - разбей именно компрессоры на этапы и реализуй эти этапы только в случае "когда и если".  Так и делается.

А теперь вопрос. Если мы переразмерили установку, то было бы желательно еще и расширить (вниз) диапазон ее работоспособности. Что потребуется изменить? Вычислить критические для процесса и продублировать некоторые управляющие клапаны; разбить на меньшие некоторые теплообменники; заранее учесть широкий диапазон в выборе внутренних устройств  различных колон и/или добавить возможность рециркуляции для дистилляционных колон; в каких-то точках усложнить трубопроводную обвязку (где не обеспечивается необходимая стабильность потока, где возможно избыточное накопление мех.примесей... в общем, там где критично падение скорости протекание среды ниже привычных значений) и пр.

В общем, получается что много чего нужно перепроверить и посчитать не так, как это принято в обычном случае (в конце концов, многое считается по эмпирическим формулам, которые применимы к обычному "узкому по рабочему диапазону" дизайну). В железе, в итоге, поменяется мало, но расчетов по хорошому должно быть в разы больше.

Впрочем, в простых процессах все не так страшно:  оба наших мини-ГПЗ, пущенных в 2011-2014. очень долго работали с загрузкой  15 - 30% и ничего специфичного мы не заметили (или нам не сказали))). Но нюансы однозначно есть и было бы неплохо их знать.

* Для статического оборудования есть прикидочное правило "корня из 2-х": т.е. если оборудование вдвое больше, то оно в корень из 2-х раз дороже. В случае небольших блочно-модульных установок, на мой взгляд, от этого правила есть отклонение в меньшую строну. Составная инженерных часов и работ при изготовлении такого оборудования очень велика и эти величины почти константы: что маленькую аминку считать, что большую; что компоненты на маленькую аминку закупать, что на большую (кол-во позиций одинаково); что маленький сосуд варить-красить-изолировать, что немного больший сосуд - трудится столько же... 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Михаил, приветствую!

Думал написать в личку, но данные вопросы не так редко встречаются. Только изначально ты поставил слишком широкий диапазон. Чаще всего имеем место с 60-110 (120)%.

Конечно, диапазон может быть и ниже, но именно 60-120 (то есть диапазон 50 %, если считать от 120) - это в первую очередь диапазон нормальной работы регулирующих клапанов и расходомеров. Это что касается самого общего, хотя современные регулирующие клапаны и расходомеры имеют диапазон работы пошире.

Далее нужно рассматривать все, начиная от труб и трансферов, заканчивая колоннами. И считать, считать...

Я имел опыт снижения производительности до 15-20% без существенной замены оборудования. Самое простое решение - рециклы. Тут становится вопрос экономики, и не капексов - так как Миша про них сказал правдивые сведения - опексы страдают. Но иногда жертвуют и ими.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Недавно участвовал в обсуждении хим.продукции для нового гидрокрекинга. Там закладывали диапазон до 150%.

Учитывается: производительность дозирующих насовов, объём ёмкости для подачи реагента. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Кирилл Кудрин сказал:

Недавно участвовал в обсуждении хим.продукции для нового гидрокрекинга. Там закладывали диапазон до 150%.

Учитывается: производительность дозирующих насовов, объём ёмкости для подачи реагента. 

Это  из  другой  области.  Дозировочные  насосы,  как  приборы  КИП, надежнее  работают  в  средней  части  шкалы.   Емкости  для  реагентов  обычно  выбирают  исходя  из  нормы  запаса,  а  это  может  быть неделя, месяц,  квартал...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сменить дозировочный насос под нужную производительность установки, как и галстук под костюм. Ни каких проблем. Только платить деньги.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 часов назад, Александр Гадецкий сказал:

Вопрос то в чем? или он риторический?

Практический вопрос в источниках информации, где бы подобного рода вопросы освещались. В идеале, что-то вроде статьи "case study", где кто-нибудь просуммировал все узкие места. Не велика вероятность, что такое есть, но вдруг. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
39 минут назад, Михаил Болдырев сказал:

Практический вопрос в источниках информации, где бы подобного рода вопросы освещались. В идеале, что-то вроде статьи "case study", где кто-нибудь просуммировал все узкие места. Не велика вероятность, что такое есть, но вдруг. 

Ни где. Вернее есть бла-бла общего плана, но практически не применимо. Если повезет можно в инете найти аудиты формата "как изменить проект" по конкретным установкам, но они редки, как то ставили фильтр на поиск на всю ночь, по расширению ЭП-300, нашлось три аудита один из них наш)))), да и то в форме реферата. Не потому, что такая работа не делается в мире. Делается и очень часто и мы делаем, но в договоре жестко о не болтать.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 27.04.2018 в 15:50, Михаил Болдырев сказал:

Практический вопрос в источниках информации, где бы подобного рода вопросы освещались. В идеале, что-то вроде статьи "case study", где кто-нибудь просуммировал все узкие места. Не велика вероятность, что такое есть, но вдруг. 

В большую сторону проблем найти нет.

В меньшую встречал в HP, но вот не подскажу, в каком номере, год-два назад - обсуждали там потобные вопросы. Подобные проблемы части на начальной стадии освоения месторождения.

Share this post


Link to post
Share on other sites

К вопросу откуда пошли требования по минимальной производительности установки (и вообще диапазону нормальной работы), можно посмотреть ВНТП 81-85 Нормы технологического проектирования предприятий по переработке нефти и производству продуктов органического синтеза, Раздел 3:

Цитата

... Минимальная производительность установки указывается в процентах от номинальной и, как правило, по должна быть ниже 60%.  ...

И далее по отраслевым стандартам похожие требования так же встречаются, например РД 39-135-94 Нормы технологического проектирования газоперерабатывающих заводов:

Цитата

10.2.5. Нормальная работа установки сероочистки должна обеспечиваться при колебаниях в подаче сырья (газа), указанных в задании на проектирование. В случае отсутствия в задании такого требования работоспособность установки должна обеспечиваться при колебаниях подачи газа от 50 % до 115 % от номинальной производительности установки.

Какого-то  сборного источника, с анализом работы установок на пониженной нагрузке я не встречал, но интересные моменты есть в книге Либерман Норман П. Выявление и устранение проблем в нефтепереработке. Практическое руководство (и прочие книги автора на русском и английском языках), но у него все проблемы сводятся к конкретным узким местам оборудования: колонн, печей, теплообменников и т.д.

У нас из свежего опыта, это прогоревшие змеевики на одной из печей заказчика, печь работала на пониженной нагрузке по продукту, а вот горелки на это были не рассчитаны, змеевик закоксовался и прогорел. Обычно эти проблемы можно избежать рассчитав минимально безопасные нагрузки. Первое что приходится в таких случаях делать это менять КИП (особенно расходомеры) и регулирующие клапаны.

Вообще, ситуация, когда установка или завод работают на 15% от проектной мощности, по-моему,  это больше проблемы ТЭО притянутого за уши, в результате которого они (заводы) построены.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 часа назад, Максим Хило сказал:

К вопросу откуда пошли требования по минимальной производительности установки (и вообще диапазону нормальной работы), можно посмотреть ВНТП 81-85 Нормы технологического проектирования предприятий по переработке нефти и производству продуктов органического синтеза, Раздел 3:... далее по отраслевым стандартам похожие требования так же встречаются, например РД 39-135-94 Нормы технологического проектирования газоперерабатывающих заводов:

 

Интересно, к этому были какие-то технические или экономические предпосылки? Что двигало тем, кто писал это?

13 часа назад, Максим Хило сказал:

 

Какого-то  сборного источника, с анализом работы установок на пониженной нагрузке я не встречал, но интересные моменты есть в книге Либерман Норман П. Выявление и устранение проблем в нефтепереработке. Практическое руководство (и прочие книги автора на русском и английском языках), но у него все проблемы сводятся к конкретным узким местам оборудования: колонн, печей, теплообменников и т.д.

 

Спасибо за ссылку. Качнул, сейчас посмотрим.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 часа назад, Максим Хило сказал:

 

Вообще, ситуация, когда установка или завод работают на 15% от проектной мощности, по-моему,  это больше проблемы ТЭО притянутого за уши, в результате которого они (заводы) построены.

 Человек предполагает, а бог располагает.

Например, второй наш проект. Пока строили объект по утилизации ПНГ, сознательно отклонились от плана по вводу новых скважин; когда построили объект - в корне изменилась экономическая ситуация и цена на нефть, в частности... и второй раз сознательно отклонились от плана ввода новых скважин. Прямо, скажем, что на месторождении с потенциальной добычей в 1 млн. тонн нефти/год, мини-ГПЗ с общими капитальными затратами в 30 - 35 млн. долларов и "бумажной" окупаемостью в 4-6 лет - это далеко не основной объект... Т.е. на самом деле, ТЭО на покупку месторождения, а то и вовсе, на покупку каких-либо активов в Казахстане, было неверным...)

Но не забывайте, что ТЭО - это не про бизнес; ТЭО - это для чиновников (и горе той компании в три человека, которая состоит из трех чиновников). Как с ТЭО сделать "сланцевую революцию"? Или, прости господи, "импортозамещение"?  ИМХО, полноценное зрелое и честное ТЭО в 99% случаев должно иметь вывод: займись чем-нибудь ещё)

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
21 час назад, Максим Хило сказал:

И далее по отраслевым стандартам похожие требования так же встречаются, например

ТКП 440-2012

Цитата

6.1 ... Минимальная производительность установки указывается в процентах от номинальной и, как правило, не должна быть ниже 60%.

 

8 часов назад, Михаил Болдырев сказал:

Интересно, к этому были какие-то технические или экономические предпосылки? Что двигало тем, кто писал это?

Возможно 30% это граница применимости центробежных насосов, например см. указания ВНИИнефтемаш.

Возможно проблема в диапазоне регулирования регклапанов. Грубый расчёт переменного сопротивления гидравлической сети при условии квадратичного даёт диапазоны:

- при диапазоне сети 60-110% диапазон регклапана 3,36

- при диапазоне сети 30-110% диапазон регклапана 13,44

Для сравнения допустимый диапазон обычного одна-, двухседельного регклапана из внутренней нормали ExxonMobil составляет 8, что грубо соответствует диапазону 40-110%.  Т.е. по мнению ExxonMobil (повторюсь - грубый расчёт) диапазон сети 30-110% потребует параллелить регклапаны или занижать точность регулирования.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 часов назад, Михаил Болдырев сказал:

Интересно, к этому были какие-то технические или экономические предпосылки? Что двигало тем, кто писал это?

Михаил, похоже Ваш вопрос для затравки дискуссии.  :smile:  Наверняка  Вы понимаете,  что гидравлические и термодинамические параметры оборудования близки к оптимальным в диапазоне 90-100% проектной  производительности(естественно, если проектировщик нормальный). Все остальное - временные режимы  "чтобы продержаться". Экономические параметры объекта при загрузке 50-60 % от номинала явно не могут конкурировать  с параметрами при номинальной загрузке...

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 02.05.2018 в 17:49, Юрий Морошкин сказал:

Михаил, похоже Ваш вопрос для затравки дискуссии.  :smile:  Наверняка  Вы понимаете,  что гидравлические и термодинамические параметры оборудования близки к оптимальным в диапазоне 90-100% проектной  производительности(естественно, если проектировщик нормальный). Все остальное - временные режимы  "чтобы продержаться". Экономические параметры объекта при загрузке 50-60 % от номинала явно не могут конкурировать  с параметрами при номинальной загрузке...

Не совсем. Всегда нужно принимать во внимание минимальные расходы. Как я повторюсь, в моей практике по газопепереработке на месте подгтовки нефти, были случаи и начала от 10%. И они были не единичны - это нужно учитывать. Экономика складывается не всегда с учетом 100% загрузки, но и работы в принципе. Например, очередность ввода в эксплуатацию объекта. Не все могут позволить себе поставить 6-12 очередей, как это делает Газпром, так как обозначил выше Михаил, ГПЗ зачастую не является определяющим объектом, например в той же добыче нефти.

Share this post


Link to post
Share on other sites
В 02.05.2018 в 17:12, Радомир Илюшечкин сказал:

ТКП 440-2012

 

Возможно 30% это граница применимости центробежных насосов, например см. указания ВНИИнефтемаш.

Возможно проблема в диапазоне регулирования регклапанов. Грубый расчёт переменного сопротивления гидравлической сети при условии квадратичного даёт диапазоны:

- при диапазоне сети 60-110% диапазон регклапана 3,36

- при диапазоне сети 30-110% диапазон регклапана 13,44

Для сравнения допустимый диапазон обычного одна-, двухседельного регклапана из внутренней нормали ExxonMobil составляет 8, что грубо соответствует диапазону 40-110%.  Т.е. по мнению ExxonMobil (повторюсь - грубый расчёт) диапазон сети 30-110% потребует параллелить регклапаны или занижать точность регулирования.

Радик, я писал ранее про КИП. Он является основным. 

По основному технологическому - все можно поставить на рецикл.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.