INFORMATION AND MANAGEMENT

Energy efficiency of automated gas treatment plants: analysis of modern solutions

Authors

  • Ilya D. Kozyakov Moscow Institute of Modern Academic Education, 115191, Moscow, Gamsonovsky per., 2, bldg. 1

How to cite

GOST Kozyakov I. D. Energy efficiency of automated gas treatment plants: analysis of modern solutions // Environmental Management Issues. 2025. Vol. 4. No. 7. P. 72-81. DOI: 10.25726/p8454-0511-4811-e
APA Kozyakov, I. D. (2025). Energy efficiency of automated gas treatment plants: analysis of modern solutions. Environmental Management Issues, 4(7), 72-81. https://doi.org/10.25726/p8454-0511-4811-e

Abstract

The article examines the energy efficiency of automated integrated gas treatment units (UKPG) and aims to quantitatively assess the contribution of contemporary technical and algorithmic solutions to reducing specific energy consumption and the carbon footprint at the level of the entire process complex; the empirical base comprises SCADA archives of four UKPGs in different climatic zones for 2019-2023 (over 2,5 million records), and the methodology applies statistical and correlation–regression analysis, stepwise construction of multivariate least-squares models, as well as thermodynamic and simulation modeling in MATLAB/Simulink to evaluate the potential for waste-heat recovery. It is shown that retrofitting gas compressor units with variable-speed drives reduces specific energy consumption for compression by 20,36% while increasing the load factor from 74,3% to 91,2% and decreasing operating variability; switching absorption dehydration from diethylene glycol to the composite TEG-M reduces the specific heat duty for regeneration by 14,5%, while delivering a lower dew point and cutting absorbent losses by 36,1%. Engineering integration of a recuperative heat exchanger to preheat the rich absorbent using exhaust heat raises the inlet temperature to the desorber by 40.3 °C, yielding 27,5% savings in fuel gas and a substantial reduction in CO2 emissions; a regression model with R2=0.723 identifies key drivers of energy use (inlet pressure – strong negative; ambient temperature – strong positive; throughput – moderate positive), laying the groundwork for a predictive optimization loop in the automated process control system (APCS). The discussion emphasizes that isolated measures deliver limited benefits, whereas the synergy of VSDs, advanced absorbents, and heat recovery provides a combined reduction in specific energy consumption of 35-40% under comparable operating conditions; practical implications include deploying advisor models, shifting to proactive setpoint management, and preparing UKPG digital twins for scenario optimization under climatic and feed variability.

Keywords

energy efficiency UKPG variable-speed drive heat recovery predictive optimization

References

Бирюк В.В., Лившиц М.Ю., Шелудько Л.П. Перспективы применения на компрессорных станциях энергетических газотурбо-детандерных установок // Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности: мат. VII Межд. науч.-тех. конф. Воронеж, 2017. С. 110-120.

Богодухова О.В., Таранова Л.В. Анализ энергосберегающих подходов в процессах подготовки и переработки попутного нефтяного газа // Новые технологии нефтегазовому региону: мат. Межд. науч.-прак. конф студ., асп. и мол. уч. Под ред. П.В. Евтина. 2019. С. 68-69.

Бухаркин Е.Н. О повышении экономичности теплофикационной ГТУ, работающей по схеме с вводом пара в газовый тракт // Промышленная энергетика. 2006. № 6. С. 26-33.

Бывшев Д.В., Аннушкин С.Л., Волков И.А., Маркушев В.М., Бузинов Р.А. Комплексное решение для систем АСУ энергоснабжения газокомпрессорных станций // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2015. № 5. С. 15-22.

Василенко А.И. Исследование и оптимизация аэродинамических систем установок комплексного использования теплоты продуктов сгорания природного газа: дис. ... д-ра техн. наук. Ростов н/Дону: филиал Московского государственного педагогического университета им. М.А. Шолохова, 2000. 40 с.

Дмитриев Н.В. О повышении эффективности газогенераторных установок // Сборник научных трудов профессорско-преподавательского состава Рязанской государственной сельскохозяйственной академии: мат. науч.-прак. конф. Рязань, 2006. С. 323-326.

Дудов А.Н., Хафизов А.Р., Чеботарёв В.В. Анализ технологических схем и основные проблемы при сборе и подготовке природного газа // Наука и технология углеводородных дисперсных систем: мат. симпозиума в рамках выполнения Федеральной целевой программы Государственная поддержка интеграции высшей школы и фундаментальных исследований (государственный контракт No H0020). Уфа, 2000. С. 133-134.

Дяченко А.И. Эффективность использования различных типов энергопривода на компрессорных станциях: дис. ... канд. техн. наук. М.: Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина, 2004. 23 с.

Исхаков А.Р. Энергоэффективные аппараты газоочистки в топливно-энергетическом комплексе. НИР (грант No СП2632.2015.1). М.: Совет по грантам Президента Российской Федерации, 2015.

Кущ Л.Р., Злобин В.Н., Фокин В.М. Повышение эффективности работы энерготехнологических установок // Социально-экономические и технологические проблемы развития строительного комплекса региона. Наука. Практика. Образование: мат. III Всерос. науч.-тех. конф. Под ред. С.Ю. Калашникова, А.Н. Богомолова, Т.К. Акчурина, Т.А. Забазновой, М.К. Беляева, Б.Л. Навроцкого, В.А. Бабкина. 2009. С. 180-182.

Нигматуллин Р.Р. Энергоэффективность газотурбинных установок при транспорте газа // Нефтегазовый терминал: мат. Межд. науч.-тех. конф. магистр. им. проф. Н.А. Малюшина. 2017. С. 129-132.

Новгородский Е.Е., Бесчетнов В.В. Энергоэффективные системы использования природного газа в промышленности: уч. пос. Ростов н/Дону, 2011. 108 с.

Путера А.Е., Романов Л.Р., Еразумов М.И., Крюков О.В., Гуляев И.В. Оценка энергетической эффективности технологических объектов газового промысла в сопоставимых условиях эксплуатации // Автоматизация и IT в нефтегазовой области. 2024. № 3(57). С. 36-43.

Сабиров Р.Ф. Энергоэффективная технология подготовки топливного и пускового газа газоперекачивающего агрегата // Новые направления и тренды инновационной деятельности на предприятиях газовой промышленности: мат. XIV Науч.-прак. конф. мол. уч. и спец. ООО Газпром трансгаз Казань. Казань, 2024. С. 35-37.

Седнин В.А., Абразовский А.А. Анализ эффективности энерготехнологических установок на базе газоперекачивающего агрегата компрессорной станции магистрального газопровода // Энергия и менеджмент. 2016. № 5(92). С. 12-16.

Issue

Section

INFORMATION AND MANAGEMENT
Want to publish with us?
Submit an article

Machine-readable metadata

Similar Articles

1 2 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.