Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0149

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0149
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет"
Название доклада
Разработка технологии термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов с получением топлив и сырья для химической промышленности
Докладчик
Сульман Эсфирь Михайловна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Развитие и повышение эффективности экономики РФ в значительной степени зависят от комплексного их использования при строгом соблюдении мероприятий по охране окружающей среды. В этой связи, рациональное использование биосферы и ее охрана от вредных техногенных процессов приобретает все возрастающее значение, и именно химической технологии принадлежит решающая роль в совершенствовании способов экологически чистого производства энергии. Одной из наиболее актуальных задач является переработка тяжелого и остаточного углеводородного сырья, так как накопление тяжелых углеводородов приводит к ухудшению экологической обстановки, а вторичное использование углеводородов открывает путь к решению проблемы дефицита энергии. Целью проекта является получение значимых научных результатов, направленных на создание отечественных энергосберегающих технологий каталитических процессов переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья с получением высококачественных продуктов нефтепереработки и сырья для нефтехимии.
Актуальность и новизна исследования
В начале XXI века в России остается нерешенной глобальная проблема, связанная с недостаточной степенью использования или глубиной переработки сырой нефти. Эта цифра для РФ не превышает 72% (тогда как в США, например, 95%). Именно тяжелая часть нефти составляет гигантский дополнительный ресурс для получения высококачественных продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Переработка тяжелого и остаточного углеводородного сырья является актуальной задачей для нефтеперерабатывающих заводов, так как накопление тяжелых углеводородов приводит к ухудшению экологической обстановки, а вторичное использование углеводородов открывает пути к дополнительному получению продуктов нефтепереработки и нефтехимии и решению экологических проблем. Результаты проекта предназначены для предприятий нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а также для предприятий, деятельность которых связана с переработкой, транспортировкой и использованием тяжелого углеводородного сырья и углеводородных масел.
Описание исследования

Создаваемая технология термокаталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья обладает всеми признаками мировой новизны, поскольку она является универсальной (дает возможность осуществлять переработку тяжелых и остаточных нефтепродуктов в широком диапазоне изменения их химического состава), инновационной (предусматривает использование уникальной высокоэффективной каталитической системы, специально разработанной в Тверском государственном техническом университете) и экономически эффективной (позволяет получать многокомпонентный ценный продукт, пригодный для дальнейшего использования в энергетике и других отраслях реального сектора экономики). 

Продукт термокаталитической переработки состоит из горючей газовой смеси (выход 24,4%), пиролизной жидкости (выход 55,2%) и твердого углеродсодержащего остатка (выход 19,5%). Технические характеристики образующейся горючей газовой смеси: теплота сгорания – не менее 10 МДж/м3; относительное содержание углеводородов и водорода – не менее 95% (об.). Технические характеристики пиролизной жидкости: теплота сгорания – не менее 30 МДж/кг;зольность – не более 2% (масс.). Технические характеристики твердого углеродсодержащего продукта: удельная площадь поверхности – не менее 20 м2/г; зольность – не более 60% (масс.); относительное содержание тяжелых металлов (Fe, Ni, Co) – не более 5% (масс.). Указанные значения превосходят аналогичные показатели для применяемых в настоящее время промышленных технологий утилизации отходов нефтепереработки.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что процесс термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов с получением топлив и сырья для химической промышленности на экспериментальном образце установки термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов с получением топлив и сырья для химической промышленности приводит к получению высококачественных газообразных, твердофазных и жидкофазных продуктов, характеристики которых превосходят характеристики известных аналогов.

Ожидаемые практические результаты внедрения разработок: повышение эффективности технологий добычи топливно-энергетических ресурсов; повышение эффективности использования отходов нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих производств; создание новых видов топлив и топливных композиций, а также перспективных материалов природоохранного назначения; получение конкурентоспособного топлива из отходов с высокой теплотворной способностью; снижение издержек производства тепловой и электрической энергии; экономия природного газа, угля, мазута и других невозобновляемых энергоносителей; повышение энергетической безопасности, снижение зависимости от поставок привозных видов топлива, развитие импортозамещающих технологий; расширение экспортных возможностей; получение мультипликативного эффекта за счет развития транспорта, машиностроения, строительства, снижения экологической нагрузки на природную среду; рост региональных социально-экономических показателей, в том числе показателей, достижение которых предусмотрено "майскими" указами Президента Российской Федерации (увеличение бюджетов всех уровней, рост заработной платы, увеличение количества рабочих мест и т.д.); развитие инноваций, повышение научно-технического уровня производства, создание элементов нового технического уклада; создание условий для активизации инвестиционных процессов и международного сотрудничества; поддержка и развитие научно-технического потенциала.

Результаты исследования

В ходе выполнения проекта достигнуты следующие научно-технические результаты:

- выполнено обоснование выбора направления исследований, показана эффективность термокаталитических методов переработки тяжелых и остаточных углеводородов по сравнению с другими применяемыми способами переработки;

- осуществлен подбор катализаторов для термокаталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья с получением топлив, а также сырья для нефтехимии, впервые показано, что наибольшей каталитической эффективностью обладают хлориды металлов подгруппы железа;

- выполнена сравнительная оценка вариантов возможных технологических решений, предложены и обоснованы наиболее перспективные технологические решения в области каталитической термодеструкции тяжелого и остаточного углеводородного сырья;

- разработаны новые методы термокаталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья, установлено, что термическое разложение углеводородов представляет собой сложный процесс, который можно представить как ряд протекающих последовательно и параллельно химических реакций с образованием широкого диапазона продуктов;

- определены зависимости изменения качества продуктов термокаталитической переработки от состава сырья, экспериментально подтверждено, что состав продуктов пиролиза весьма многообразен и может варьироваться в широких пределах в зависимости от типа сырья и технологических условий проведения реакции;

- разработана эскизная конструкторская документация на изготовление экспериментального образца установки термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов с получением топлив и сырья для химической промышленности, в т.ч. Схема функциональная по ГОСТ 24.302-80, Чертеж общего вида, Инструкция по эксплуатации, Формуляр в соответствии с ГОСТ 2.601-2006 и ГОСТ 2.610-2006;

- разработан лабораторный технологический регламент процесса термокаталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья с получением экспериментальных образцов продуктов переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья;

- изготовлен экспериментальный образец установки термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов с получением топлив и сырья для химической промышленности, в т.ч. электрическая печь для реактора термокаталитической переработки с регулятором температуры, реактор термокаталитической переработки, система загрузки сырья, холодильники для конденсации жидких продуктов, система отбора проб;

- выполнены исследование и оптимизация режимов термокаталитической деструкции тяжелого и остаточного углеводородного сырья;

- выполнено исследование процессов регенерации катализаторов переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья;

- разработана Программа и методики исследовательских испытаний экспериментального образца установки термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов, экспериментальных образцов катализаторов и продуктов переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья;

- выполнена технико-экономическая оценка результатов ПНИЭР;

- проведены исследовательские испытания экспериментального образца установки термокаталитической переработки тяжелых и остаточных углеводородов;

- выполнена оценка воздействия на окружающую среду и определен экологический эффект от внедрения разрабатываемой технологии.

Практическая значимость исследования
Выполняемый проект предусматривает коммерциализацию полученных результатов в реальном секторе экономики при участии Индустриального партнера проекта на основании Договора о дальнейшем использовании результатов прикладных научных исследований.
Практическое внедрение результатов проекта в процессы переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья должно обеспечивать: увеличение конверсии исходного сырья в газообразные и жидкие топлива (до 80% от массы исходного сырья) по сравнению с используемыми в настоящее время промышленными технологиями; увеличение теплоты сгорания газообразных продуктов переработки за счет увеличения доли углеводородных компонентов; увеличение эффективности процесса переработки за счет сокращения (на 10-20%) энергозатрат на его проведение.
Назначение результатов проекта: проведение опытно-конструкторских работ (ОКР), направленных на создание промышленных установок переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья с получением топлив и сырья для химической промышленности методом каталитического пиролиза; проведение опытно-технологических работ (ОТР), направленных на создание отечественных энергосберегающих технологий каталитической переработки тяжелого и остаточного углеводородного сырья с получением высококачественных продуктов нефтепереработки и сырья для нефтехимии.
Область применения результатов проекта: разработка технологических процессов, исключающих вредные выбросы в атмосферу и водоемы; формирование научно-практических подходов к комплексному использованию сырья и внедрению малоотходных технологических процессов и безотходных производств; разработка технологий переработки химически опасных и токсичных отходов, каковыми являются нефтесодержащие отходы; внедрение эффективных каталитических технологий для производства традиционных топлив; увеличение выхода и качества получаемых газообразных и жидких топлив.