Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка основ новой технологии утилизации тяжелых нефтяных отходов на базе процесса гидроконверсии с получением экспериментальных образцов товарных продуктов

Докладчик: Максимов Антон Львович

Должность: ведущий научный сотрудник

Цель проекта:
1. Добыча, транспортировка и переработка нефтяного сырья неизменно сопряжена с проблемой появления нефтяных отходов различного типа и ведет к существенному загрязнению окружающей среды и потере ценного углеродсодержащего сырья, содержащегося в накапливаемых в значительном количестве тяжелых отходах, таких как нефтяные шламы различного типа, гудроны, тяжелые остаточные фракции, кубовые остатки, остатки в резервуарах для хранения нефти и т.п. Нефтяные отходы, как правило, представляют собой тяжелые нефтяные остатки. Наличие в них воды и твердых примесей, преобладание тяжелых углеводородов асфальтенового и смолистого типа, продуктов физико-химического взаимодействие нефти или нефтепродуктов с кислородом, влагой и механическими примесями существенно затрудняют их квалифицированное использование. В настоящее время Российская Федерация существенно отстает от США, Канады, и других стран как в развитии фундаментальных разработок в области утилизации и переработки нефтяных отходов, так и в реализации эффективных, экологически безопасных технологий их переработки. В России нет эффективных технологий переработки нефтяных отходов обеспечивающих необходимый уровень защиты окружающей среды от вторичных выбросов и позволяющий эффективно использовать указанный вид ресурсов. Это негативно влияет на экологическую безопасность одной из головных отраслей России и не позволяет эффективно решить проблему нефтяных отходов, как в нефтедобывающих, так и в нефтеперерабатывающих регионах. Существенно, что создание новых технологий по переработке нефтяных отходов различного типа в готовую продукцию сформирует условия для роста глубины переработки нефти в РФ, которая согласно Энергетической стратегии России до 2030 года, утвержденной распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. № 1715, должна достигнуть 92% к 2030 году. Сама эта величина может быть достигнута лишь при условии создания и внедрения новых технологий переработки нефтяного сырья различных видов, в том числе и нефтяных отходов. Проведение исследований по данному направлению обеспечит создание задела для достижения одной из задач ФЦП «Ликвидация накопленного экологического ущерба» на 2014 – 2025 годы - экологической реабилитация территорий, подверженных негативному воздействию объектов накопленного экологического ущерба с нефтесодержащими загрязнениями и предотвращение появления таких объектов в будущем. 2. Целями проекта являются разработка технологических решений получения товарных продуктов нефтехимии и нефтепереработки из тяжелых нефтяных отходов с использованием процесса гидроконверсии, а также разработка технических решений в области предварительной подготовки тяжелых нефтяных отходов для последующей их переработки в товарные продукты нефтепереработки и нефтехимии.

Основные планируемые результаты проекта:
1. В результате проведенных исследований было установлено, что образование нефтяных отходов происходит как при производственных контролируемых процессах, таких как очистка нефти от воды, очистка нефтесодержащих сточных вод на очистных сооружениях, при хранении и транспортировке нефти в различных резервуарах, так и при протекании аварий с разливами нефти. По приблизительным оценкам величина таких отходов составляет не менее 60 млн. т. в год во всем мире (1 т на 500 т добытой нефти), а накопленные отходы из-за отсутствия возможностей их квалифицированной переработки и использования исчисляются более 1 млрд. т. В Российской Федерации ежегодно образуется более 3 млн. т. нефтешламов (НШ) и 220-250 тыс. т. кислых гудронов (КГ). Из них: нефтедобыча – более 1 млн. т.; нефтепереработка – 0.7 млн. т.; нефтяные терминалы – 0.3 млн. т.; другие источники (транспорт, аэропорты, морские порты и т.д. – 0.5 млн. т.). Отходы нефтепереработки могут включать в себя ценные химические компоненты, которые могут быть выделены и использованы в различных отраслях, как в нефтехимии так и в промышленности. Однако существующие на данный момент технологии не могут перерабатывать нефтяные отходы в товарные продукты нефтехимии. Это обусловлено в первую очередь сложным составом нефтяных отходов. Наличие в них большого количества эмульсионной воды и мехпримесей не позволяет эффективно отделить углеводородную часть, а наличие в углеводородной части тяжелых нефтяных отходов большого количества асфальто-смолистых соединений, металлов, серы не позволяют в свою очередь перерабатывать их с использованием существующих в настоящее время промышленных технологий. На основании полученных данных была разработана концепция переработки тяжелых нефтяных отходов, включающая комплексное технологический подход для решения поставленной задачи. Суть его заключается в первоначальном выделении органической части нефтяных отходов, используя комплексный подход применяемых методов предварительной подготовки (экстракция, дистилляция, фильтрование) и дальнейшая переработка полученного тяжелого углеводородного остатка с использованием процесса гидроконверсии в присутствии высокоэффективных ультрадисперсных катализаторов, обеспечивающих высокий выход дистиллятных фракий.
2. В рамках работы предполагается впервые разработать технологические основы процесса получения товарных продуктов из нефтяных отходов, обеспечивающего выход товарных продуктов для нефтепереработки не менее 50% (не менее 90% на углеводородную часть) и снижения выбросов в окружающую среду вредных веществ на 50 – 80% за счет использования современных методов каталитической гидроконверсии на высоэффективных ультрадисперсных катализаторах. Данный подход успешно зарекомендовал себя при переработке других видов тяжелого органического сырья: битумов, гудроновотходов древесины и полимерных отходов.
3. При выполнении работ используется новый подход в переработке тяжелых нефтяных отходов, основанный на применении процесса гидроконверсии с использованием высокоэффективных ультрадисперсных катализаторов, формирующихся в реакционной среде.
4. Показатели процесса гидроконверсии в присутствии наночастиц катализатора превосходят показатели лучших из известных в мире в настоящее время процессов. Используемый тип каталитической системы не накладывает ограничений на качество сырья – технология позволяет перерабатывать самое тяжелое нефтяное сырье, с высоким содержанием нежелательных компонентов – смолисто-асфальтеновых веществ, гетероатомных и металлорганических соединений. При сравнительно мягких условиях (давление 7 МПа, температура 440-450°С) в процессе гидроконверсии достигается высокая конверсия углеводородного сырья (90-95%) и обеспечивается высокий выход дистиллятных фракций. Для сравнения, например, процессы H-oil Axens и LC- fining СLG протекают при давлениях 10-20 МПа.
5. Для достижения поставленных задач будут созданы лабораторный стенд предварительной подготовки тяжелых нефтяных отходов и комплексный экспериментальный стенд процесса переработки тяжелых нефтяных отходов на базе процесса гидроконверсии с целью получения экспериментальных данных и разработку на их основе технологических решений по утилизации тяжелых нефтяных отходов с применением процесса каталитической гидроконверсии. Ограничения и риски могут быть обусловлены несвоевременным поступлением финансов и срывов сроков закупки оборудования, материалов для обеспечения выполнения ПНИЭР.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Потенциальными потребителями результатов ПНТ являются компании, занимающиеся переработкой нефти и внедрением технологий переработки нефти: ОАО НК Роснефть, ОАО Газпромнефть, ОАО Татнефть, ОАО Руснефть. Потребителями могут выступать нефтяные компании зарубежных стран, в частности США, Венесуэлы, Италии др. Кроме того, в результатах работ будут заинтересованы предприятия, занимающиеся перевозкой, хранением и перевалкой нефти и продуктов нефтепереработки, в частности нефтебазы.
2. Результаты исследований будут использованы при разработке проекта технического задания на проведение ОКР «Создание полупромышленной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтяных отходов».
3. Результаты проводимых исследований могут быть использованы для развития направления процесса гидроконверсии, как наиболее перспективной технологии переработки тяжелых видов нефтяного сырья и дальнейшего его промышленного применения.

Текущие результаты проекта:
Составлен аналитический обзор литературы по теме ПНИЭР. Выбраны направления исследований и способа решения поставленной задачи. Составлен отчет о патентных исследованиях по ГОСТ 15.011-96.
Разработаны программа и методики проведения экспериментальных исследований по теме ПНИЭР. Разработана принципиальная схема комплексного экспериментального стенда процесса переработки тяжелых нефтяных отходов (ТНО) на базе процесса гидроконверсии.
На основе разработанной технической документации для изготовления лабораторного стенда предварительной подготовки ТНО, изготовлен лабораторный стенд предварительной подготовки ТНО.
Установлены причины образования ТНО и объемы образования некоторых из них. Определены основные типы ТНО, методы их переработки. Разработаны рекомендации по технологии их сбора и предварительной подготовки.
Определен состав и основные физико-химические свойства вакуумного остатка нефти и шлама донного отложения в резервуарах.