Регистрация / Вход
Прислать материал

Проведение исследований и разработка технологии глубокой переработки тяжелых нефтей, природных битумов, сланцевых смол в синтетическую нефть методом каталитической гидроконверсии в присутствии ультрадисперсных катализаторов

Докладчик: Кадиев Хусаин Магамедович

Должность: зав.сектором, ведущий научный сотрудник

Цель проекта:
Тяжелые нефти, битумы и сланцы в условиях истощения традиционных энергетических ресурсов приобретают все большее значение в мировой экономике. Особое значение они имеют в России, где месторождения легкой нефти выработаны более чем наполовину. Тяжелые нефти и битумы отличаются от традиционных легких и средних нефтей большей плотностью, вязкостью, высоким содержанием гетероатомных соединений, смол, асфальтенов. По разведанным запасам тяжелой нефти и битумов Россия занимает третье место в мире после Канады и Венесуэлы. По запасам горючих сланцев Россия занимает второе место в мире после США. В настоящее время добыча и переработка тяжелых нефтей и природных битумов в промышленном масштабе осуществляется в Канаде, США, Венесуэле и ряде других стран. В России переработка тяжелых нефтей и битумов в синтетическую нефть не проводится. Зарубежные традиционные технологии переработки тяжелого сырья являются многостадийными и дорогими; включают набор известных технологических процессов: деасфальтизацию, коксование, висбрекинг, каталитический крекинг и т. д. Из-за присутствия в составе сырья смол и асфальтенов, являющихся нежелательным компонентом при переработке нефти традиционными методами , выход целевых дистиллятных продуктов не превышает 60 %. Задачей данного проекта является разработка одностадийной технологии получения синтетической нефти из тяжелых нефтей, битумов и сланцев , обеспечивающей глубину переработки сырья не ниже 90 % и селективность по жидким углеводородам не менее 80 %. В основу технологии положены результаты исследований ИНХС РАН получения моторных топлив из различных видов углеродсодержащего сырья (углей, нефтяных остатков, древесной биомассы и др.) методом каталитической гидроконверсии сырья в присутствии ультрадисперсных катализаторов. В соответствии с этим целью работы явилась разработка новых технических решений в области глубокой переработки нетрадиционного углеводородного сырья (битуминозных пород, углеродистых сланцев, тяжелых нефтей, в том числе арктического региона Российской Федерации) в синтетическую нефть с высоким содержанием светлых фракций.

Основные планируемые результаты проекта:
В настоящем проекте для получения синтетической нефти из тяжелого нефтяного сырья и сланцев будет использован метод каталитической гидроконверсии в присутствии ультрадисперсных катализаторов с радиусами частиц 10 – 250 нм, синтезируемых непосредственно в реакционной зоне из прекурсоров катализатора. В отличие от разрабатываемых за рубежом аналогичных технологических процессов ( LC-Fining (Шеврон), Uniflex (ЮOП), EST (Эни сларри технология), VCC (KBR) в качестве прекурсоров будут использованы доступные соли металлов, вводимые в сырье в форме водной эмульсии. Высокая удельная поверхность, высокая концентрация активных центров, равномерное распределение в реакционном объёме, малое время контакта, в течении которого катализатор не успевает дезактивироваться, обеспечивают его высокую каталитическую активность.
Для выполнения экспериментальных исследований будут модернизированы лабораторный стенд гидроконверсии ИНХС РАН и укрупненный экспериментальный стенд индустриального партнера – ОАО ЭлИНП. Эксперименты по гидроконверсии будут выполнены на 3-ёх видах сырья: тяжелой нефти, природном битуме и сланцевой смоле в интервале температур 430 – 450 0С, давлений 6 – 9 МПа, объёмной скорости 1- 3 ч-1, содержании катализатора 0,01 – 0,1 %.
В результате выполнения работы будут установлены основные закономерности гидроконверсии нетрадиционных видов сырья в синтетическую нефть и разработаны научные основы соответствующего технологического процесса. В отличии от процессов, разрабатываемых за рубежом, в технологии гидроконверсии ИНХС РАН будет достигнут максимальный выход синтетической нефти по сравнению с лучшими зарубежными аналогами при более мягких условиях, требующих меньше затрат.
Новизна разработанных технических решений будет подтверждена патентами на изобретения.
Достоверность полученных результатов будет проверяться на укрупненном экспериментальном стенде индустриального партнера
На основе полученных результатов будут разработаны «Рекомендации по возможности внедрения разработанных технических решений переработки нетрадиционных видов углеводородного сырья» и «Проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание пилотной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтей, природных битумов и сланцевой смолы».

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты ПНИ по данному проекту будут использованы при разработке исходных данных для проектирования опытных, опытно-промышленных и промышленных установок переработки тяжелых нетрадиционных видов сырья.
На первой стадии планируется использовать результаты ПНИ по проекту при разработка проекта технического задания на проведение ОКР по теме :«Создание пилотной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтей, природных битумов и сланцевой смолы».
Поскольку процесс гидроконверсии существенно сокращает набор традиционных технологий для переработки тяжелого сырья, тем самым уменьшает материальные издержки , можно ожидать, что данный процесс вызовет интерес у нефтепереработчиков
Результаты работы будут необходимы существующим нефтеперерабатывающим предприятиям для расширения сырьевой базы предприятия и вовлечения в технологический процесс тяжелых видов нефтяного сырья. Кроме того разработанные технологические решения могут быть использованы для углубления переработки нефти путем использования в качестве сырья гидроконверсии остатков дистилляции нефти.
Успешная реализация проекта позволить существенно ускорить разработку и реализацию в промышленном масштабе новой высокоэффективной технологии переработки нетрадиционных видов нефтяного сырья, что обеспечит российской нефтепереработке лидирующее положение в мире.

Текущие результаты проекта:
На основе выполненного анализа научно-технической, нормативной, методической литературы, результатов патентных исследований в области разработки методов переработки нетрадиционных видов углеводородного сырья для получения синтетической нефти выбрано наиболее эффективное направление исследований – гидроконверсия сырья с применением наноразмерных и ультрадисперсных катализаторов, обеспечивающих проведение процесса при сравнительно низком давлении и существенно меньшем расходе прекурсора катализатора.
Разработана программа и методики проведения экспериментальных исследований переработки нетрадиционных видов углеводородного сырья (тяжелые нефти, природный битум и сланцевая смола ) с получением синтетической нефти.
Разработана эскизная конструкторская документация и осуществлена модернизация экспериментального лабораторного стенда гидроконверсии ИНХС РАН. Стенд дооборудован сырьевой ёмкостью, реактором с улучшенной системой нагрева, сепаратором и системой очистки отходящих газов от сероводорода и аммиака, системой автоматического контроля технологическими параметрами (температура, давление, расход разов и др.)
Укрупненный экспериментальный стенд гидроконверсии индустриального партнера ОАО ЭлИНП дооборудован блоком подготовки катализатора, системой дозирования катализатора и сырья.
Проведены испытания лабораторного и укрупненного экспериментального стендов.