Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0044

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0044
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти"
Название доклада
Переработка остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти
Докладчик
Гуляева Людмила Алексеевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цель - разработка нового технического решения в области глубокой переработки нетрадиционного углеводородного сырья в синтетическую нефть с высоким содержанием светлых фракций.
Задача - получение синтетической нефти переработкой остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами.
Актуальность и новизна исследования
Вовлечение в переработку сверхтяжёлых высоковязких нефтей с целью расширения ресурсной базы производства моторных топлив - современная тенденция развития нефтепереработки.
С увеличением доли тяжелого нефтяного сырья в общем объеме производства количество образующихся тяжелых нефтяных остатков (ТНО) увеличивается, переработка которых в силу специфических свойств значительно затруднена.
Принципиально новым подходом, позволяющим эффективно перерабатывать практически любые виды углеводородного сырья, является газификация, обеспечивающая получение широкой гаммы продуктов различного назначения.
Расширение сырьевой базы синтеза востребованных продуктов ТЭК диктует необходимость вовлечения в переработку нетрадиционных видов сырья, в том числе и углеродистых сланцев.
Интеграция процесса газификации ТНО и синтеза Фишера-Тропша способствует расширению номенклатуры производимой продукции.
Реализуемый проект направлен на разработку двухступенчатой технологии переработки нетрадиционного углеводородного сырья, сочетающего в себе газификацию смеси ТНО и углеродистых сланцев с получением синтез-газа и его последующую переработку методом Фишера-Тропша в синтетическую нефть.
По технологическим параметрам процессов газификации и синтеза Фишера-Тропша разрабатываемая технология соответствует уровню отечественных и зарубежных разработок.
Новизна разработки заключается в использовании в качестве сырья газификации эмульгированной суспензии «вода – нефтяной остаток – углеродистый сланец».
Описание исследования

В результате проведенного обзора и анализа научно-технической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему глубокой переработки тяжелого и нетрадиционного углеводородного сырья в товарные нефтепродукты и сырье для нефтехимии, в том числе в синтетическую нефть; патентных исследований; теоретических исследований физико-химических свойств тяжелого и нетрадиционного углеводородного сырья выбрано направление исследований, методов и средств разработки технического  решения по переработке остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами в синтетическую нефть.

Разрабатываемой в рамках проекта технологией переработки нетрадиционного углеводородного сырья предусматривается на первой ступени получение синтез-газа из остатков тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами посредством газификации, на второй ступени - каталитическая переработка синтез-газа первой ступени методом Фишера-Тропша с получением синтетической нефти.

Для проведения исследований в соответствии с поставленной задачей разработана эскизно-конструкторская и эксплуатационная документация на лабораторную установку.

Лабораторная установка,  изготовленная, смонтированная и введенная  в эксплуатацию, состоит из модулей подготовки сырья, газификации и синтеза Фишера-Тропша.

Подготовка сырья заключается в приготовлении водных композиций нефтяного остатка с углеродистым сланцем. Использование таких композиций позволяет интенсифицировать процесс окисления, предотвращает коксообразование, уменьшает токсичные выбросы. Роль сланца -  активирование процесса неполного окисления.

Получение синтез-газа осуществляется посредством газификации смешанных композиций  в пустотелом газогенераторе. Низкое давление благоприятствует количественному окислению углеводородов до СО и Н2. Газификация парокислородной смесью в интервале  температур 1000-1400оС исключает возможность образования сажи.

Синтез Фишера-Тропша осуществляется при температурах 180-220оС, давлении 2,0-4,5 МПа в реакторе с неподвижным катализатором. Использование кобальтсодержащего катализатора обеспечивает получение синтетической нефти с высоким содержанием дистиллятных фракций.

В результате тестовых испытаний экспериментальных модулей получены положительные результаты, свидетельствующие о работоспособности разработанного оборудования и его соответствия поставленным целям.

Разработаны Требования к подготовке смешанных  композиций нефтяного остатка, воды и сланцев к газификации; программы и методики проведения экспериментальных исследований: по подготовке сырья к 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.

Результаты комплекса  исследований, проведенного в  соответствии  с  Программой  и методиками экспериментальных исследований по подготовке сырья процесса газификации  и  Требованиями  по  подготовке смешанных  композиций нефтяного остатка, воды и сланцев,  показали, что технология  подготовки  сырья  позволяет  получать  устойчивые  в течение не менее 30 суток смешанные композиции со  структурно-реологическими  свойствами,  обеспечивающими их последующую  газификацию  с получением синтез-газа с соотношением Н2/СО не менее 1,5 об/об.

Разработан способ получения композиционного  топлива и установка для его осуществления. В результате патентных исследований установлено,  разработанные технические решения обладают новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Заявка о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Способ получения  композиционного  топлива  и  установка  для  его  осуществления» поступило в ФИПС  24.11.2015,  регистрационный номер 2015150103. 

Разработан Лабораторный регламент на получение экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти; программа и методики проведения испытаний экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти.

Экспериментальный образец синтетической нефти должен содержать не менее 50%  масс. дистиллятных фракций, выкипающих до 360оС; иметь  плотность при 20оС - не более 900 кг/м3, вязкость при 20оС - не более 20 сСт.

Результаты исследования

Результаты исследовательской работы, полученные в 2016 г.

За счет средств субсидии:

- Проведены экспериментальные исследования (ЭИ) по газификации смешанных композиций нефтяного остатка, воды и сланцев с получением синтез-газа. Установлено, что 95-98 %-ная конверсия  сырья с получением синтез-газа с соотношением Н2/СО  не менее 1,5 об/об, отвечающая требованиям ТЗ, обеспечивается при содержание воды  20-25% масс.,  содержании кислорода в дутье 21-95% об., температурах  процесса  1100-1400оС,  давлениях  от 0,1-0,5  МПа. 

Проведены ЭИ по превращению синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша. Установлено, что наилучшие результаты по синтезу жидких углеводородов достигаются на  образце промотированного кобальтсодержащего катализатора. При переработке синтез-газа с соотношением Н2/СО = 2,0 об./об. при давлении 2,0 МПа и температуре 190оС  обеспечивается конверсия СО  на уровне 83 %,  при этом селективность по жидким углеводородам составляет 81%.

- Наработаны и исследованы экспериментальные образцы (ЭО) синтез-газа и синтетической нефти.

Состав ЭО синтез-газа, % об.: СО2 - 6,2; Н2 - 47,0; СО - 24,1; N2 - 22,7; Н2/СО - 1,95.

Углеводородный состав ЭО синтетической нефти, % масс.: олефины – 7,0; н-парафины – 64,0; изо-парафины - 29,0. Жидкие  продукты синтеза представлены  углеводородами  бензиновой  (26-29 %)  и  дизельной  фракций (36-38%). Содержание дистиллятов, выкипающих до 360оС, в экспериментальном образце составляет 75,0 %.  Плотность экспериментального образца синтетической нефти  при 20оС соответствует 765 кг/м3, вязкость при 20оС - 1,45 сСт.

- Обобщены результаты экспериментальных исследований.

- Произведен анализ выполнения требований ТЗ на ПНИЭР, выполнена оценка полноты решения задач и достижения поставленных целей.  Поставленная цель достигнута. Проведенные исследования  и полученные результаты полностью отвечают требованиям Технического задания.

- Разработаны предложения и рекомендации по реализации (коммерциализации) результатов ПНИЭР. Коммерциализация РИД будет осуществляться по лицензионному договору с Индустриальным Партнером проекта (ООО "ЛМЖ Технолоджи").

- Разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей Индустриального Партнера.

- Разработан проект ТЗ на ОТР.

За счет внебюджетных средств:

- Проведены тестовые испытания блока газификации лабораторной установки. Получены   результаты,  подтверждающие работоспособность разработанного оборудования и его соответствие поставленным целям.

- Осуществлена закупка вспомогательного оборудования и реагентов для лабораторной установки, обеспечившая проведение тестовых  и  экспериментальных  исследований,  наработку экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти.

- Произведена технико-экономическая оценка результатов ПНИЭР.

- Разработан проект ТЗ на ОКР.

- Проведены дополнительные патентные исследования, оформлена и подана заявка на получение патента "Способ получения синтетической нефти" (регистрационный номер 2016124634)

Полученные результаты исследований сопоставимы с результатами аналогичных работ, определяющих мировой уровень. Новизна разработки заключается в использовании в качестве сырья газификации смешанных композиций тяжелых нефтяных остатков с углеродистыми сланцами.

 

Практическая значимость исследования
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 с углеродистыми сланцами, на нефтеперерабатывающих предприятиях, что является принципиально новой продукцией для отечественной промышленности.
В результате организации производства синтетической нефти будет создан рынок сбыта экологически чистых видов углеводородного сырья.
Внедрение разработанной технологии на нефтеперерабатывающих предприятиях России обеспечит выработку дополнительных количеств высококачественных моторных топлив, отвечающих современным экологическим требованиям.
В результате организации производства синтетической нефти будут созданы новые и сохранены высоко технологические места на предприятиях нефтеперерабатывающей и топливной промышленности.