Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии переработки органосодержащего сырья в жидкие синтетические углеводороды при использовании термохимических жидкофазных металло-оксидных циклов.

Докладчик: Чусов Игорь Александрович

Должность: научный сотрудник, Заведующий кафедры "Теплофизика"

Цель проекта:
Создание технологии, востребованной отраслями экономики, что является необходимым условием обеспечения их модернизации и ускоренного технологического развития отраслей экономики. Цель проекта: Расчетно-экспериментальное обоснование новых методов и средств производства синтез-газа из органосодержащего сырья при применении термохимических металл-оксидных циклов с использованием расплавов тяжелых металлов (свинец, эвтектика свинец-висмут) и их оксидов, а также создание научно-технического задела разработок новых технологий производства синтетических жидких углеводородов. Конечный продукт: Основы технологии получения химической продукции за счет сопряжения термохимических металл-оксидных циклов, с использованием расплавов тяжелых металлов и их оксидов, с химическими процессами переработки различных типов углеродсодержащего сырья (техногенные отходы, промышленные и попутные газы, нефтяные отходы, гудроны, мазут и т.д.).

Основные планируемые результаты проекта:
В рамках настоящей работы необходимо провести расчетно-аналитические исследования, результатом которых станет обоснованный оптимальный вариант решения поставленной задачи - разработки технологии переработки органосодержащего сырья в жидкие синтетические углеводороды при использовании термохимических жидкофазных металло-оксидных циклов.
Должно быть разработано необходимое методическое обеспечение для решения поставленной задачи.
На созданных лабораторных установках будут изучены основные особенности процессов получения синтез-газа из различного органосодержащего сырья, а также переработки полученного синтез-газа в жидкие углеводороды.
На основании полученных результатов будут разработаны лабораторные регламенты (основы технологии) превращения различных типов углеродсодержащего сырья в синтез-газ за счет применения термохимических металл-оксидных циклов, получения жидких углеводородов из синтез-газа, а также получения катализаторов переработки синтез-газа в химические продукты.
Для демонстрации преимуществ разрабатываемой технологии будет создана экспериментальная установка получения синтетических жидких углеводородов из синтез-газа, произведенного из органосодержащего сырья, состоящая из модуля получения синтез-газа и модуля производства жидких углеводородов.
На созданной лабораторной установке будут проведены экспериментальные исследования получения смесей углеводородов (газообразных и жидких), полученных в результате конверсии синтез-газа в углеводородные топлива. Полученные результаты станут основой для разработки вариантов схемных и технологических решений, обеспечивающих высокую эффективность энергонапряженных процессов переработки углеродсодержащего сырья в химические продукты за счет их сопряжения с процессом получения синтез-газа с использованием высокотемпературных теплоносителей на основе расплавов металлов.
Последним этапом проводимых прикладных научных исследований будет проведение маркетинговых исследований по рынку синтетических углеводородов, обобщение и подготовка выводов проведенных работ, разработка проекта ТЗ на последующие ОКР.

Для доведения результатов настоящих прикладных научных исследований до конкретного потребителя необходимо в дальнейшем:
1. Проведение необходимых опытно-конструкторских работ по теме «Разработка опытного образца установки для производства жидких углеводородов из синтез-газа, полученного из органосодержащего сырья с использованием термохимических жидкофазных металло-оксидных циклов».
2. Коммерциализация результатов проведенных разработок, передача прав на результаты интеллектуальной деятельность по лицензионному договору организации индустриальному партнеру, серийное производство разработанных аппаратов получения жидких углеводородов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Полученные результаты могут найти применения в следующих областях:
- Энергоэффективное производство синтез-газа из природного газа в термохимических металлооксидных циклах. Способ использования: Производство и продажа модулей для производства синтез-газа из природного газа многоцелевого назначения.
- Производство синтетических топлив из природного газа с применением термохимических жидкофазных металлооксидных циклов. Способ использования: Внедрение технологической линии производства синтетических топлив в нефтяную и газовую промышленность.
- Расширение области применения разработанной технологии в части исходного сырья (угольная пыль, тяжелые нефтяные фракции, органические техногенные отходы и др.). Способ использования: Проведение недостающих научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработок, оформление результатов интеллектуальной деятельности, продажа лицензий, предоставляющих права на использование полученных результатов интеллектуальной деятельности, получение роялти с продаж.

В результате проведения работ будут получены значимые научные результаты, обеспечивающие создание принципиально новых высокоэффективных металлсодержащих катализаторов получения жидких углеводородов из синтез-газа в условиях трехфазного синтеза по методу Фишера-Тропша.
Основные преимущества предложенных катализаторов будут связаны с высокой степенью превращения синтез-газа, обеспечением высокого выхода углеводородов (не менее 120 г/м3) и энергоэффективности указанного процесса (снижение потребления на 1 т продукта как минимум на 10%).

Созданный опережающий научно-технический задел должен лечь в основу прикладных НИР, а затем ОКР и ОТР по разработке новых высокоэффективных технологий получения углеводородов из синтез-газа в условиях трехфазного синтеза по методу Фишера-Тропша. При успехе соответствующих ОКР и ОТР будет разработан комплекс новых каталитических технологий, обеспечивающих увеличение доли газового сырья в производстве синтетических жидких углеводородов – компонентов экологически чистых моторных топлив с ростом эффективности его использования не менее чем на 20 % со снижением себестоимости не менее чем на 20% по сравнению с традиционными способами производства.
Разработанные новые катализаторы будут обеспечивать одностадийную переработку синтез-газа в компоненты экологически чистых моторных топлив с выходом жидких углеводородов не менее 120 г/м3 и затратами энергии на производство - как минимум на 20% ниже аналогичных процессов, со снижением расходов сырья как минимум на 10% по сравнению с существующими процессами.

Текущие результаты проекта:
Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ. Выявлено более 50 источников по теме проекта, в том числе более 15 за последние 5 лет (2009-2014 годы).
Проведены патентные исследования по техническим решениям, имеющим отношение к разрабатываемой технологии переработки органосодержащего сырья в жидкие синтетические углеводороды при использовании термохимических жидкофазных металло-оксидных циклов. Предлагаемые для разработки вышеуказанной технологии технические решения обладают патентной чистотой и могут быть использованы на территории России без нарушения исключительных прав патентообладателей. По результатам исследований выпущен отчет о патентных исследованиях.
Осуществлен выбор направления исследований, разработаны возможных направлений проведения исследований процессов превращения различных типов углеродсодержащего сырья в синтез-газ и дальнейшей его конверсии в жидкие углеводороды.
Проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований.
Разработаны варианты возможных решений задачи, выбран и обоснован оптимальный вариант решения задачи.
Разработаны и изготовлены две лабораторные установки: 1) превращения различных типов углеродсодержащего сырья в синтез-газ за счет применения термохимических металл-оксидных циклов; 2) получения жидких углеводородов из синтез-газа.
Разработаны программы и методики экспериментальных исследований на созданных лабораторных установках.