Интеграция турбодетандеров в реакторные блоки процессов дегидрирования легких алканов

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Выполнен анализ эффективности новых схем интеграции турбодетандеров в системы нагрева газосырьевой смеси различных процессов дегидрирования легких олефинов. Выполнены теоретические расчеты энергозатрат рассматриваемых схем. Так, в энерготехнологической схеме необходимо увеличение тепловой нагрузки, при этом практически вся добавленная тепловая энергия преобразуется в электрическую, что характеризует предлагаемые схемы как высокоэффективный способ производства электроэнергии собственной выработки на нефтехимическом производстве. Проведена оптимизация совмещенной схемы, и выполнен технико-экономический анализ. В качестве потенциальных рабочих жидкостей процесса совмещенной электрогенерации рассмотрены составы сырьевых потоков наиболее распространенных промышленных процессов дегидрирования легких алканов.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Утемов

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: Dmitry.sla@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. Н. Матвеева

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Email: Dmitry.sla@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

Е. В. Сладковская

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Email: Dmitry.sla@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

Д. Ю. Мурзин

Университет Або Академи

Email: Dmitry.sla@gmail.com
Finland, Турку

Д. А. Сладковский

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)

Author for correspondence.
Email: Dmitry.sla@gmail.com
Russian Federation, Санкт-Петербург

References

  1. Handbook of Petroleum Refining Processes / Eds. Meyers R.A. New York: McGraw-Hill, 2004.
  2. Tokmurzin D., Otarov R., Aiymbetov B., Bulatov I., Smith R. Case study of power generation and CO2 emissions reduction potential from introduction of Organic Rankine Cycle on Atyrau Oil Refinery Plant Vacuum Distillation Unit // Mater. Today Proc. 2018. V. 5. № 11. P. 22859.
  3. Jung H., Krumdieck S., Vranjes T. Feasibility assessment of refinery waste heat-to-power conversion using an organic Rankine cycle // Energy Convers. Manag. 2014. V. 77. P. 396.
  4. Carson D.B. Electrical Power Generation by Fractionation Column Reboiler. Pat. 4428202 USA. 1984.
  5. Sladkovskiy D.A., Murzin D.Y. Integrated Power Systems for Oil Refinery and Petrochemical Processes // Energies. 2022. V. 15. № 17. P. 6418.
  6. Информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. Производство основных органических веществ. М.: Бюро НДТ, 2016.
  7. Пахомов Н.А., Парахин О.А., Немыкина Е.И., Данилевич В.В., Чернов М.П., Печериченко В.А. Разработка и опыт промышленной эксплуатации микросферического алюмохромового катализатора КДМ дегидрирования изобутана в кипящем слое // Катализ в промышленности. 2012. № 3. С. 65.
  8. Пахомов Н.А. Современное состояние и перспективы развития процессов дегидрирования // Промышленный катализ в лекциях. 2006. № 6. С. 53.
  9. Solovev S.A., Soloveva O.V., Bekmukhamedov G.E., Egorova S.R., Lamberov A.A. CFD-Simulation of Isobutane Dehydrogenation for a Fluidized Bed Reactor // Chem. Engineering. 2022. V. 6. № 6. P. 98.
  10. Кирпичников П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологических схем основных производств промышленности синтетического каучука. Л.: Химия, 1986.
  11. Farsi M., Jahanmin A., Rahimpour M.R. Steady state modeling and simulation of the Oleflex process for isobutane dehydrogenation considering reactor network // Asi-Pac. J. Chem. Eng. 2013. V. 8. № 6. P. 862.
  12. Maddah H.A. A comparative study between propane dehydrogenation (PDH) technologies and plants in Saudi Arabia // American Scientific Research Journal for Engineering, Technology, and Sciences. 2018. V. 45. № 1. P. 49.
  13. Buyanov R.A., Pakhomov N.A. Catalysts and processes for paraffin and olefin dehydrogenation // Kinet. Catal. 2001. V. 42. № 1. P. 64.
  14. Farsi M. Dynamic modelling, simulation and control of isobutane dehydrogenation in a commercial Oleflex process considering catalyst deactivation // J. Taiwan Institute Chem. Eng. 2015. V. 57. P. 18.
  15. Nawaz Z. Dynamic modeling of CATOFIN® fixed-bed iso-butane dehydrogenation reactor for operational optimization // Int. J. Chem. Reactor Eng. 2016. V. 14. № 1. P. 491.
  16. Паушкин Я.М., Адельсон С.В., Вишнякова Т.П. Технология нефтехимического синтеза, в двух частях. Ч. 1. Углеводородное сырье и продукты его окисления. М.: Химия, 1973.
  17. Ламберов А.А., Дементьева Е.В., Кузьмина О.В., Гильманов Х.Х., Гильмуллин Р.Р. Опытно-промышленные испытания нового отечественного катализатора ЖКД дегидрирования изоамиленов в изопрен // Катализ в промышленности. 2012. № 3. С. 76.
  18. Овсянник А.В., Ключинский В.П. Выбор, расчет и термодинамический анализ турбоустановок на органическом цикле Ренкина // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2022. Т. 65. № 1. С. 76.
  19. Bao J., Zhao L. A review of working fluid and expander selections for organic Rankine cycle // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. V. 24. P. 325.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of the reactor block of the dehydrogenation process at NPO Yarsintez.

Download (202KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Results of calculating the energy costs of the reactor block of the isobutane dehydrogenation process.

Download (340KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. View of the model developed in Aspen Hysys.

Download (269KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Scheme of integration of turboexpander into reactor block of dehydrogenation process. Analysis of energy costs.

Download (361KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Analysis of energy costs of the energy-technological scheme of dehydrogenation using reactors with a moving catalyst bed.

Download (274KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Temperature-enthalpy diagram of the dehydrogenation process with an integrated expander. Lines: 1, 2 – reactant saturation line; 2 – dehydrogenation reaction product saturation line; 3, 4 – feedstock isobar at reaction process pressure and elevated pressure, respectively; 5 – product isobar at process pressure.

Download (104KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Dependence of the temperature before the expander and the specific output power of the expander on the input flow pressure for different media and expansion pressure. a – dependence of the flow temperature before the expander. b – dependence of the specific (per unit mass of the feedstock flow) output power of the expander. Lines: 1 – propane with expansion to 25 kPa; 2 – isobutane with expansion to 25 kPa; 3 – propane with expansion to 150 kPa; 4 – isobutane with expansion to 150 kPa.

Download (312KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences