Регистрация / Вход
Прислать материал

Переработка остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти

Номер контракта: 14.579.21.0044

Руководитель: Гуляева Людмила Алексеевна

Должность: заведующий лабораторией № 24

Организация: Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти"
Организация докладчика: Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
нефтяной остаток, мазут, гудрон, газификация, синтез-газ, синтетическая нефть, метод фишера-тропша

Цель проекта:
1. Задача ПНИЭР - решение проблемы переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти. 2. Цель ПНИЭР - разработка новых технических решений в области глубокой переработки нетрадиционного углеводородного сырья (битуминозных пород, углеродистых сланцев, тяжёлых нефтей, в том числе арктических регионов Российской Федерации) в синтетическую нефть с высоким содержанием светлых фракций.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Основные результаты:
- Промежуточный и заключительный отчеты о ПНИЭР;
- Отчеты о патентных исследованиях, оформленные в соответствии с ГОСТ 15.011-96;
- Программа и методики проведения тестовых испытаний лабораторной установки;
- Программа и методики по проведению экспериментальный исследований: по подготовке сырья процесса газификации; по газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа; по превращению синтез газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша;
- Программы и методики испытаний экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
- Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
- Эскизно-конструкторская документация на лабораторную установку для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Эксплуатационная документация на лабораторную установку для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Лабораторная установка для для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Экспериментальные образцы синтез-газа и синтетической нефти;
- Предложения и рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР.
- Проект ТЗ на ОТР по теме "Создание технологии по переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти";
- Проект ТЗ на ОКР по теме "Создание опытно-промышленной пилотной установки для переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти";
- Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера;
2. Основные характеристики планируемых результатов:
- Технологией переработки нетрадиционного углеводородного сырья предусматривается получение на первой ступени синтез-газа из остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами посредством газификации , на второй ступени - получение синтетической нефти из синтез-газа первой ступени методом Фишера-Тропша. Разрабатываемой технологией обеспечивается степень конверсии смешанных композиций - не менее 95 % , селективность по жидким углеводородам - не менее 80%. Остатки тяжелых нефтей не имеют ограничений по содержанию металлов;
- Лабораторная установка для проведения исследований в соответствии с поставленной задачей состоит из модулей подготовки сырья, газификации и синтеза Фишера-Тропша;
- Подготовка сырья заключается в приготовлении смешанных композиций "нефтяной остаток -углеродистый сланец - вода". Содержание воды в смешанных композициях - 15-25 %, калорийность смешанных композиций - не менее 3500 ккал/кг. Использование водотопливных эмульсий позволяет интенсифицировать процесс окисления, предотвращает коксообразование, уменьшает токсичные выбросы. Роль сланца - активирование процесса неполного окисления;
Получение синтез газа осуществляется посредством газификации смешанных композиций при давлении 0,5 МПа в интервале температур 1000-1400 оС. Низкое давление благоприятствует количественному окислению углеводородов до СО и Н2. Газификация парокислородной смесью и используемый интервал температур исключает возможность образования сажи.
Синтез Фишера-Тропша осуществляется при температурах 180-220 оС и давлении - 2,0-4,5 МПа в реакторе с неподвижным катализатором; использование кобальтовых систем катализатора обеспечивает получение синтетической нефти с высоким содержанием дистиллятных фракций;
- Экспериментальный образец синтез-газа должен иметь соотношение Н2/СО не менее 1,5;
- Экспериментальный образец синтетической нефти должен содержать не менее 50 % дистиллятных фракций, характеризоваться плотностью при 20 оС - не более 900 кг/м3, вязкостью при 20 оС - не более 20 сСт.






Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Двухступенчатая технология переработки нетрадиционного углеводородного сырья предполагает переработку остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами посредством газификации с получением синтез- газа с его последующей переработкой в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша.
Разрабатываемая технология исключает выработку трудно утилизируемых остатков, позволяет получить дополнительную продукцию в виде пара, энергии и синтез-газа. Получаемая экологически чистая синтетическая нефть используется для производства моторных топлив высокого качества.
2. Разрабатываемая технология не имеет аналогов в части использования сырья в виде смешанной композиции "вода - нефтяной остаток - углеродистые сланцы". Использование сырья в виде эмульгированной суспензии позволяет интенсифицировать процесс газификации.
3. Разрабатываемая технология находится на уровне отечественных и зарубежных разработок по технологическим параметрам.
4. Пути и способы достижения заявленных результатов:
4.1. Обоснование и выбор направления исследований:
- Обзор и анализ современной научно-технической, нормативной, методической литературы затрагивающей научно-техническую проблему глубокой переработки тяжелого и нетрадиционного углеводородного сырья (тяжелые нефти, нефтяные остатки, битуминозные породы, сланцы) в товарные нефтепродукты и сырье для нефтехимии, в том числе в синтетическую нефть;
- Проведение патентных исследований в соответствии с ГОСТР 15.011-96;
- Теоретические исследования физико-химических свойств тяжелого и нетрадиционного углеводородного сырья;
- Обоснование выбора направления исследований, методов и средств разработки технических решений по переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами в синтетическую нефть;
- Разработка лабораторной установки для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с последующим превращением синтез-газа в синтетическую нефть;
- Теоретические исследования процессов газификации тяжелого и нетрадиционного углеводородного сырья для создания лабораторной установки газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с последующим превращением синтез-газа в синтетическую нефть.
4.2. Теоретические исследования поставленных перед ПНИЭР задач:
- Теоретические исследования процессов подготовки сырья для газификации и разработка требований по подготовке смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев;
- Разработка Программы и методик проведения экспериментальных исследований по подготовке сырья процесса газификации;
- Разработка Программы и методик проведения экспериментальных исследований по газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа;
- Разработка Программы и методик проведения экспериментальных исследований по превращению синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша;
- Разработка Лабораторного регламента на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
- Разработка Программы и методик проведения испытаний экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
- Разработка эскизной конструкторской документации на лабораторную установку для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Разработка эксплуатационной документация на лабораторную установку для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Изготовление лабораторной установки для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Расчет основного оборудования лабораторной установки;
- Монтаж лабораторной установки и пуско-наладочные работы;
- Закупка/аренда оборудования для проведения экспериментальных исследований по газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с последующим превращением синтез-газа в синтетическую нефть;
- Закупка/аренда аналитического оборудования для исследования физико-химических свойств синтез-газа.
4.3. Экспериментальные исследования поставленных перед ПНИЭР задач:
- Проведение тестовых испытаний узла лабораторной установки по подготовке сырья процесса газификации;
- Проведение экспериментальных исследований по подготовке сырья процесса газификации, включая: приготовление смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев; изучение структурно-реологических свойств смешанных композиций; изучение стабильности смешанных композиций; выбор оптимального состава смешанной композиции;
- Закупка сырья (нефтяные остатки и сланцы, вспомогательные материалы для аналитических исследований) для проведения экспериментальных исследований по газификации;
- Оценка результатов тестовых испытаний узла лабораторной установки по подготовке сырья процесса газификации;
- Проведение дополнительных патентных исследований по ГОСТ 15.011-96;
- Оформление и подача заявки на получение патента.
4.4. Проведение исследований по наработке экспериментальных образцов:
- Проведение экспериментальных исследований по газификации смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев с получением синтез-газа, включая: изучение влияния качества сырья; изучение влияния параметров процесса на состав синтез-газа; выбор оптимальных условий;
- Проведение экспериментальных исследований по превращению синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша, включая: изучение влияния качества синтез-газа; изучение влияния параметров процесса на состав синтетической нефти; выбор оптимальных условий;
- Наработка и исследование экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
- Проведение тестовых испытаний блока газификации лабораторной установки;
- Оценка результатов тестовых испытаний блока газификации лабораторной установки;
- Закупка сырья (катализаторы синтеза, реагенты и реактивы для аналитических исследований) для проведения экспериментальных исследований получения синтетической нефти методом Фишера-Тропша;
- Проведение дополнительных патентных исследований по ГОСТ 15.011-96;
- Оформление и подача заявки на получение патента.
4.5. Обобщение и оценка результатов ПНИЭР:
- Обобщение и оценка полученных результатов ПНИЭР, в т.ч.: обобщение результатов экспериментальных исследований; анализ выполнения требований ТЗ на ПНИЭР; оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей;
- Разработка предложений и рекомендаций по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР;
- Разработка технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей Индустриального партнера -организации реального сектора экономики;
- Разработка проекта ТЗ на ОТР по теме: «Создание технологии по переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти»;
- Технико-экономическая оценка результатов ПНИЭР с указанием экономических и экологических преимуществ использования разработанных процессов, оборудования и катализаторов;
- Разработка проекта ТЗ на ОКР по теме: «Создание опытно-промышленой пилотной установки для переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти";
- Участие в мероприятиях по демонстрации и популяризации результатов ПНИЭР.
5. Ограничения:
- Разработанный в ходе выполнения ПНИЭР Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти должен содержать требования к порядку изготовления экспериментальных образцов при переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами, а также требования к качеству сырья и продукции;
- Изготовленная лабораторная установка должна предназначаться для апробации в лабораторном масштабе разработанных технических решений по газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- Полученные в ходе экспериментальных исследований образцы синтез-газа должны предназначаться для дальнейшего использования в качестве сырья производства синтетической нефти по методу Фишера-Тропша;
- Полученные в ходе экспериментальных исследований образцы синтетической нефти должны предназначаться для последующего производства экологически чистых моторных топлив с использованием традиционных способов нефтепереработки;
- Разработанные в ходе выполнения ПНИЭР Предложения и рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР, Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера должны предназначаться для апробации в опытно-промышленном масштабе технологии по переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти.






Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты, полученные в ходе выполнения ПНИЭР, позволят осуществить организацию производства синтетической нефти по методу Фишера-Тропша из синтез-газа, вырабатываемого в процессе газификации нефтяных остатков в смеси со сланцами, на нефтеперерабатывающих предприятиях, что является принципиально новой продукцией для отечественной промышленности.
Возможные предприятия-потребители результатов ПНИЭР - нефтеперерабатывающие и нефтехимические предприятия РФ.
2. В результате организации производства синтетической нефти будет создан рынок сбыта экологически чистых видов углеводородного сырья. Внедрение разработанной технологии на нефтеперерабатывающих предприятиях России обеспечит глубину переработки нефтяных остатков в составе смешанных композиций не менее 95 %; выработку дополнительных количеств высококачественных моторных топлив, отвечающих современным экологическим требованиям.
3. Научно-технические результаты, полученные в ходе выполнения проекта, обеспечат создание научно-технического задела для разработки новых технических решений в области глубокой переработки нетрадиционного углеводородного сырья.
В результате организации производства синтетической нефти будут созданы новые и сохранены высоко технологические места на предприятиях нефтеперерабатывающей и топливной промышленности.
4. Промежуточные и итоговые результаты ПНИ представляются на сайте ОАО "ВНИИ НП" (www.vniiinp.ru); докладываются на конференциях, посвященных вопросам нефтепереработки, и мероприятиях, проводимых в рамках Технологической платформы «Глубокая переработка углеводородных ресурсов».

Текущие результаты проекта:
За счет средств субсидии:
- проведены теоретические исследования процессов подготовки сырья для газификации;
- разработаны требования по подготовке смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев;
- разработаны Программы и методики проведения экспериментальных исследований: по подготовке сырья процесса газификации;
по газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа; по превращению синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша;
- разработаны: Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти; Программа и методики проведения испытаний экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти; эскизно-конструкторская документация и эксплуатационная документация на лабораторную установку для исследования процесса газификации остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтез-газа с последующим его превращением в синтетическую нефть;
- изготовлена лабораторная установка, состоящая из модулей подготовки сырья, газификации и синтеза Фишера-Тропша;
- проведены тестовые испытания модуля подготовки сырья;
- проведены экспериментальные исследования по подготовке сырья к процессу газификации.
За счет внебюджетных средств:
- осуществлена закупка оборудования для исследования физико-химических свойств синтез-газа;
- осуществлена закупка оборудования для проведения экспериментальных исследований;
- осуществлена закупка сырья для проведения экспериментальных исследований;
- произведена оценка результатов тестовых испытаний узла (модуля) подготовки;
- проведены дополнительные патентные исследования;
- оформлена и подана заявка на получение патента.
За счет средств Индустриального партнера:
- произведен расчет основного оборудования лабораторной установки ;
- осуществлены монтаж лабораторной установки и пуско-наладочные работы.