Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технических решений для получения низкозастывающих дизельных топлив и высокоплотных керосинов для арктических условий с использованием возобновляемого и нефтяного сырья.

Докладчик: Лысенко Сергей Васильевич

Должность: профессор, профессор

Цель проекта:
Разработка основ технологии комплексной переработки минерального и растительного сырья в жидкие энергоносители с помощью процессов гидроконверсии, обеспечивающих получение авиационных керосинов и дизельных топлив с пониженной температурой застывания, предназначенных для эксплуатации в арктических условиях. Расширение сырьевой базы для получения низкозастывающих моторных и авиационных топлив мирового стандарта за счёт вовлечения в переработку возобновляемого растительного сырья. Повышение степени переработки биомассы в жидкие энергоносители в пересчете на сухой вес до 15% за счет использования базидиальных грибов для переработки лигноцеллюлозы.

Основные планируемые результаты проекта:
1) Создание основ технологии получения низкозастывающих дизельных топлив и высокоплотных керосинов для арктических условий из нефтяного и растительного сырья; Создание процесса конверсии биомассы масличных культур в липиды грибов; Комплексная методика исследования сырья и продуктов; Создание демонстрационной установки , производительностью не менее 0,1 кг/ч по конечному продукту; Рекомендации по внедрению результатов проведенных ПНИ в реальный сектор экономики, а также в дальнейшие исследования и разработки;Технические требования и предложения по разработке технологии переработки минерального и непищевого растительного сырья в низкозастывающие моторные топлива и высокоплотные авиационные керосины для арктических условий с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
Повышение энергоэффективности основных стадий получения низкозастывающих моторных топлив не менее чем на 25% по сравнению с аналогами мирового уровня.
2) Основы технологии комплексной переработки минерального и растительного сырья предназначены для получения керосиновой и дизельной целевых фракций, пригодных для дальнейшего использования в арктических условиях и авиации. Полученные керосиновые фракции должны быть пригодны для получения топлив в реактивной технике. Низкозастывающие дизельные топлива и высокоплотные авиационные керосины будут характеризоваться хорошими экологическими характеристиками - низким содержанием ароматических углеводородов и серы.
3) В части нефтяного сырья предполагается использование вторичного сырья – газойлей каталитического крекинга в смеси с первичным сырьем – липидной биомассой или высокопарафинистыми дизельными фракциями. Применение такого сырья позволит получать топлива с высокой плотностью – как авиакеросины, так и дизельные топлива; уменьшить температуру помутнения и застывания за счет получения нафтенов; использование прямогонных высокопарафинистых фракций или липидной биомассы после изомеризации призвано обеспечить высокое цетановое число получаемых топлив. Для получения компонентов высокоплотных авиакеросинов из биосырья предполагается использование отходов целлюлозно-бумажного производства, газойлевых фракций, смоляных кислот. Для получения липидов с высокой эффективностью из биосырья предполагается использовать подход, основанный на использовании базидиальных грибов для переработки лигноцеллюлозы в высокоэнергетические липиды. Данный подход позволит перерабатывать сырье любого качества и увеличит степень извлечения липидных компонентов из масличных культур с 10 до 19 процентов, а общий выход углеводородов из сухой биомассы (при использовании метода гидроконверсии липидов) – вплоть до 15%.
Для процесса получения топлив, вне зависимости от характера используемого сырья (нефтяное, возобновляемое, смесевое), будет использован процесс двухстадийной гидроконверсии. При этом на первой стадии предполагается обеспечить удаление гетероатомов в нефтяном сырье и деоксигинацию биосырья на оригинальных Ni,Mo-; Co,Mo- Ni-W мезопористых катализаторах. Процесс будет сопровождаться гидрированием двойных связей и части полиароматических соединений (нефтяное сырье). Дегидроциклизация (при использовании в качестве компонента нефтяного сырья и смоляных кислот) и гидроизомеризация н-парафинов будет осуществлена с использованием мезопористых алюмосиликатных катализаторов, содержащих металлы платиновой группы. Получаемые при использовании смоляных кислот и ароматического нефтяного сырья керосины и дизельные фракции будут характеризоваться наряду с необходимыми низкотемпературными свойствами высокой плотностью и могут быть использованы как для компаундирования дизельных топлив, так и для получения авиационных высокоплотных керосинов. Для проведения работ будет создана лабораторная установка, обеспечивающая реализацию двухстадийного процесса.
Будет подробно исследован состав и физико-химические свойства полученных топлив. Будут проведены испытания получаемых дизельных топлив и авиационных керосинов с целью подтверждения их пригодности для применения с использованием уже имеющихся сертифицированных методов, что должно обеспечить возможность последующего их использования в авиационной технике (керосины) и дизельных двигателях.
4) Планируется, что новизна проводимых работ обеспечит получение результата, способного к правовой охране. Результаты работ будут сравнимы с результатами аналогичных работ, определяющих мировой уровень.
5) Для достижения заявленных результатов, проект выполняет консорциум исполнителей, в состав которого входят МГУ, ИНХС РАН, РГУ нефти и газа, НИИСУ. Организации обладают значительным опытом работ в области выполняемых частей проекта. Знание и опыт исполнителей проекта, материально-техническая база организаций-исполнителей, а также использование научного оборудования центров коллективного пользования научным оборудованием снижает риски недостижения заявленных результатов к минимуму.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Область применения - транспорт, авиация, реактивная техника, биотехнология, экология, энергоэффективность, ресурсосбережение и ресурсосберегающие технологии. Отрасль промышленности - нефтехимия, сельское хозяйство. Продукция предназначена для использования в авиации и в арктических условиях.
2) Для внедрения технологии необходима реализация ОКР по теме «Разработка технологии и создание опытной установки для переработки минерального и непищевого растительного сырья в низкозастывающие моторные топлива и высокоплотные авиационные керосины для арктических условий». В рамках ОКР необходимо создание пилотной устанвоки мощностью 50- 100 кг в стуки для отработки отдельных элементов технологии и обеспечения работ по допуску к применению указанных топлив на дизельных и реактивных двигателях. Для допуска к применению указанных керосинов должна быть осуществлена наработка авиакеросина и дизельного топлива, достаточного не только для проведения полного цикла химмотологических испытаний, но и для проведения натурных испытаний на реальных авиационных двигателях (в случае керосина, а особенно в случае применения его для реактивной и ракетной техники). По результатам испытаний с участием компетентных организаций (ЦИАМ, НИИСУ, НИИ № 25 Министерства обороны РФ, Роскосмос) и привлечением заинтересованных компаний-экспортеров и отечественных потребителей (КАМАЗ, Аэрофлот, Сибирь и др) возможно получение допуска к использованию топлив на соответствующих видах техники.
3) Конечными потребителями предлагаемой технологии, наряду с инжиниринговыми компаниями, в том числе и зарубежными, могут стать российские нефтяные компании, производство керосина и дизельного топлива которыми может быть ориентировано не только на отечественного, но и зарубежного потребителя (ОАО НК «Роснефть», ОАО «Газпром нефть», ОАО «Лукойл», ОАО «Сургутнефтегаз»). Начало производства авиакеросина или добавок к нему из возобновляемого растительного сырья позволит добиться соответствия его свойств требованиям стандарта JET-A-1, предотвратит риск «закрытия» рынка в случае введения обязательных требований к использованию биодизельного топлива и биокеросина в компаундированных продуктах, и обеспечит расширение сырьевой базы производства указанных топлив, позволит производить авиатопливо с улучшенными технико-экономическими характеристиками. Производство дизельного топлива с плотностью, превышающей таковую для обычного биодизеля второго поколения, позволит существенно увеличить конкурентоспособность получаемых топлив. Возможность производства керосина высокой плотности является перспективной для производства авиационного керосина для реактивной военной техники из возобновляемого сырья и постановки работы в интересах Министерства обороны.

Текущие результаты проекта:
В соответствии с Планом-графиком выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы в области проекта с обоснованием и выбором направления исследований и способов решения поставленных задач; проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96; проведены теоретические исследования методов и средств технологии комплексной переработки минерального и растительного сырья в низкозастывающие авиакеросины и дизельные топлива с помощью процессов гидроконверсии и гидроизодепарафинизации; разработаны и исследованы варианты возможных решений задач ПНИ и выбран оптимальный вариант; разработан лабораторный регламент синтеза катализаторов гидроконверсии и гидроизодепарафинизации для переработки растительного и нефтяного сырья; разработана комплексная методика физико-химического анализа сырья; произведена закупка материалов, оборудования и комплектующих.