Системный анализ как инструмент реализации малоотходного и безотходного производства на предприятиях нефтегазовой отрасли

Внедрение малоотходных и безотходных технологий является перспективным направлением развития для предприятий нефтегазовой отрасли, в частности для нефтеперерабатывающих заводов. Разработка методологических подходов анализа и синтеза сложных энергетических систем с целью повышения эффективности и экологической безопасности исследуемых объектов посредством внедрения малоотходных и безотходных технологий, реализации приближенных к замкнутым технологических циклов. Решение поставленной задачи выполнено в соответствии с основными принципами системного анализа сложных объектов, поэтапно: анализ структуры объекта с использованием декомпозиционно-агрегативного подхода; определение внутренних и внешних связей между элементами системы; определение закономерностей функционирования объекта и комплекса влияющих факторов. Разработана блочно-иерархическая структура предприятия переработки нефти, устанавливающая количественные и качественные связи между элементами системы на всех уровнях иерархии. Предложена система показателей эффективности, в соответствии с которой дана оценка текущему состоянию исследуемого объекта. Определены наиболее энергоемкие производства предприятия переработки нефти, рассчитаны их эксергетические балансы. Проведенный анализ позволил оценить потенциал повышения экологической и энергетической эффективности, основные направления реализации малоотходных и безотходных технологий. Определены научно обоснованные направления повышения экологической безопасности и энергетической эффективности объекта исследования. Предложены несколько вариантов схем энергообеспечения с комплексной утилизацией производственных отходов, проведена оценка энергетической и технико-экономической эффективности интеграции предложенных решений в энергетический комплекс нефтеперерабатывающих предприятий. Полученные показатели подтверждают целесообразность интеграции предложенной схемы на действующем предприятии.

1. Васильев А. В. Анализ и оценка загрязнения биосферы при воздействии нефтесодержащих отходов: моногр. Самара: Изд-во Самарского федерального исследовательского центра РАН, 2022. 106 с.

2. Глаголева О. Ф., Пискунов И. В. Энергосбережение — приоритетная задача современной нефтегазопереработки // Деловой журнал Neftegaz.ru. 2021. № 1 (109). С. 32–35.

3. Федюхин А. В., Звончевский А. Г. Перспективные направления использования теплоты низкопотенциальных источников химических производств // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 3. С. 15–27. DOI: 10.30724/1998-9903-2022-24-3-15-27.

4. Таймаров М. А., Ильин В. К., Осипов А. Л. [и др.]. Теплонасосный комплекс для утилизации вторичных энергоресурсов нефтехимических заводов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. Т. 21, № 3-4. С. 8–16. DOI: 10.30724/1998-9903-2019-21-3-4-8-16.

5. Кафаров В. В., Мешалкин В. П., Гурьева Л. В. Оптимизация теплообменных процессов и систем. Москва: Энергоатомиздат, 1988. 192 с.

6. Бояринов А. И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии. Москва: Химия, 1969. 564 с.

7. Андрющенко А. И. Системная эффективность бинарных ПГУ-ТЭЦ // Теплоэнергетика. 2000. № 12. С. 11–15.

8. Бродянский В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа. Москва: Энергия, 1973. 296 с.

9. Ларин Е. А., Долотовский И. В., Долотовская Н. В. Энергетический комплекс газоперерабатывающих предприятий. Системный анализ, моделирование, нормирование. Москва: Энергоатомиздат, 2008. 440 с.

10. Чахирев Л. В., Плотников В. В., Плотникова Л. В. Использование программного обеспечения системного анализа для управления энергоэффективностью и структурой энергетических систем // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики: материалы 92-го заседания Междунар. науч. семинара им. Ю. Н. Руденко, Казань, 21–26 сентября, 2020. Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2020. Вып. 71, кн. 3. С. 90–99.

11. Клер А. М., Маринченко А. М., Потанина Ю. М. Оптимизация теплофикационных теплоэнергетических установок // Теплоэнергетика. 2009. № 9. С. 55–59.

12. Zhang Q., Romaniuk V. N., Khroustalev B. M. Thermodynamic Evaluation of Asphalt Concrete Properties and its Mixing Energy Consumption by Exergy Structure // Science and Technique. 2023. Vol. 22, no. 1. P. 34–41.

13. Кульбякина А. В., Озеров Н. А., Батраков П. А. [и др.]. Аспекты применения эксергии для анализа энергетического комплекса предприятий переработки углеводородного сырья // Динамика систем, механизмов и машин. 2022. Т. 10, № 3. С. 48–55. DOI: 10.25206/2310-9793-2022-10-3-48-55.

14. Луканин П. В. Оценка энергетической эффективности производства сульфатной целлюлозы методом приращения эксергий // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2020. Т. 22, № 2. С. 3–11. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-2-3-11.

15. Долотовский И. В., Ларин Е. А. Технология полигенерации и оборудование систем энерго- и водообеспечения нефтегазовых предприятий // Энергобезопасность и энергосбережение. 2021. № 6. С. 11–19. DOI: 10.18635/2071-2219-2021-6-11-19.

16. Kulbyakina A. V., Ozerov N. A., Savelyeva A. I. [et al.]. Efficiency improvement of oil and gas facilities power supply systems // Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing Ltd. 2021. P. 012016. DOI: 10.1088/1742-6596/1791/1/012016.

17. Кульбякина А. В., Озеров Н. А., Батраков П. А. Термодинамический анализ эффективности систем топливообеспечения предприятий переработки углеводородного сырья // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6, № 3. С. 142–150. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-3-142-150.

18. Пат. 134993 Российская Федерация, МПК F 01 К 17/02. Установка электро-тепло-водоснабжения / Долотовский И. В., Ленькова А. В., Долотовская Н. В. № 2013130457/06; заявл. 02.07.13; опубл. 27.11.13, Бюл. № 33.

19. Пат. 2713936 Российская Федерация, МПК F 01 К 17/02. Установка энергообеспечения с комплексной утилизацией отходов предприятий нефтегазового сектора / Кульбякина А. В., Озеров Н. А. № 2018143274; заявл. 06.12.19; опубл. 11.02.20, Бюл. № 5.