Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0052

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0052
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Публичное акционерное общество "Электрогорский институт нефтепереработки"
Название доклада
Разработка основ новой технологии утилизации тяжелых нефтяных отходов на базе процесса гидроконверсии с получением экспериментальных образцов товарных продуктов
Докладчик
Максимов Антон Львович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целями проекта являются разработка технологических решений для 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 нефтепродукты.
Для достижения поставленных целей должны быть решены следующие задачи:
 выполнен аналитический обзор и проведены патентные исследования;
 разработана принципиальная схема комплексного экспериментального стенда процесса переработки тяжелых нефтяных отходов (ТНО) на базе процесса гидроконверсии;
 изучены физико-химические свойства исходного сырья;
 создан лабораторный стенд предварительной подготовки тяжелых нефтяных отходов;
 модернизирован комплексный экспериментальный стенд для проведения экспериментов по переработке ТНО методом каталитической гидроконверсии;
 проведены экспериментальные исследования по предварительной подготовке ТНО;
 проведены экспериментальные исследования по переработке ТНО на базе процесса гидроконверсии с получением экспериментальных образцов товарных продуктов на модернизированном комплексном экспериментальном стенде гидроконверсии;
 разработана концепция создания полупромышленной установки по утилизации ТНО на базе процесса гидроконверсии;
 разработана Программа и бюджет создания полупромышленной установки каталитической гидроконверсии ТНО с блоками подготовки сырья и каталитической гидроконверсии.
 разработан проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание полупромышленной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтяных отходов».
Актуальность и новизна исследования
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. Сложный компонентный состав тяжелых нефтяных отходов существенно затрудняет их квалифицированное использование.
В России нет эффективных технологий переработки нефтяных отходов обеспечивающих необходимый уровень защиты окружающей среды от вторичных выбросов и позволяющий эффективно использовать указанный вид ресурсов.
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, должна достигнуть 92% к 2030 году, а также 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.
При выполнении работ в рамках ПНИЭР используется новый и наиболее перспективный в настоящее время подход для переработки тяжелых нефтяных отходов, основанный на применении процесса гидроконверсии с использованием высокоэффективных ультрадисперсных катализаторов, формирующихся в реакционной среде.
Описание исследования

За отчетный период были проведены следующие исследования:

  1. Составлен аналитический обзор и проведены патентные исследования по теме ПНИ, на их основании было сформулировано обоснование выбора направления исследований и способа решения поставленной задачи.
  2. Проведены исследования по выявлению ресурсов потенциальных поставщиков ТНО и разработаны рекомендации по технологии сбора и предварительной подготовки нефтяных отходов.
  3. Разработаны программа и методики проведения экспериментальных исследований по переработке тяжелых нефтяных отходов (ТНО).
  4. Разработана принципиальная схема комплексного экспериментального стенда переработки ТНО.
  5. Разработаны методики аналитического контроля сырья и продуктов переработки ТНО.
  6. Проведено исследование физико-химических свойств образцов типичных ТНО (исходного сырья): фракционного состава (атмосферно-вакуумная дистилляция и газо-жидкостная хроматография), группового углеводородного состава (хроматографический комплекс «ГрадиентМ»), вязкость, содержание серы (рентгенофлуоресцентный энергодисперсионный анализатор Спектроскан S), коксуемость, содержание элементов (адсорбционная пиролитическая хроматография), содержание механических примесей, содержание воды и т.д.
  7. Разработана техническая документация, на основании которой изготовлен лабораторный стенд предварительной подготовки тяжелых нефтяных отходов.
  8. Проведены экспериментальные исследования по предварительной подготовке тяжелых нефтяных отходов на лабораторном стенде предварительной подготовки ТНО.
  9. Разработаны методики предварительной подготовки сырья для проведения исследований по утилизации ТНО.
  10. Разработаны рекомендации по технологической схеме и материальному оформлению аппаратов комплексного  экспериментального стенда переработки тяжелых нефтяных отходов.
  11. Разработаны технические решения и эскизная конструкторская документация на модернизацию комплексного экспериментального стенда переработки ТНО.
  12. Модернизирован комплексный экспериментальный стенд для проведения экспериментов по переработке ТНО.
  13. Проведены экспериментальные исследования на комплексном экспериментальном стенде по переработке ТНО на базе процесса гидроконверсии с получением экспериментальных образцов товарных продуктов.
  14. Определены оптимальные параметры переработки ТНО на основе процесса гидроконверсии.
  15. Наработаны и  исследованы экспериментальные образцы товарных продуктов переработки ТНО.
  16. Разработана концепция создания полупромышленной установки по утилизации ТНО.
  17. Разработан проект технического задания для проектирования  установки каталитической гидроконверсии ТНО.
  18. Проведена экономическая оценка и составлена программа создания установки каталитической гидроконверсии ТНО.
Результаты исследования

Литературный обзор и проведенные патентные исследования показали, что существующие на данный момент технологии не могут в должной мере перерабатывать тяжелые нефтяные отходы (ТНО) в товарные продукты нефтехимии. Это обусловлено в первую очередь сложным составом нефтяных отходов.

На основании полученных данных была разработана концепция переработки тяжелых нефтяных отходов, включающая комплексный 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 фракций.

Согласно разработанной при проведении ПНИ программе, было выбрано исходное сырье для проведения экспериментальных исследований, отвечающее требованиям Технического задания.

Исследования, проведенные на лабораторном стенде предварительной подготовки ТНО показали, что оптимальными условиями дистилляции воды из экстрагируемого раствора в процессе предварительной подготовки ТНО являются температура 100°С при вращении мешалки 500 оборотов/мин, с протоком инертного газа (азота) 30 нл/ч при соотношении вода нефтешлама:толуол не менее 1:5. Отделение минеральной части нефтешлама осуществляется фильтрованием при температуре 45-50°С при небольшом избыточном давлении азота 0,4-0,6 МПа. После ректификации органическая часть нефтешлама состоит из фракций с температурой начала кипения 350-400°С и содержанием в своем составе фракции 520°С+ 62,3-72,2% масс.

Экспериментальные исследования по гидроконверсии проводили на комплексном экспериментальном стенде гидроконверсии с гудроном западно-сибирской нефти и тяжелым остатком органической части резервуарного нефтешлама, взятыми в качестве сырья.

Исследования формирования катализатора в ТНО показали, что наиболее оптимальными условиями формирования требуемой для гидроконверсии стабильной сырьевой эмульсии со средним размером капель 600-900 нм являются: температура 40-80С, время диспергирования прекурсора катализатора в ТНО 20-40 минут.

В результате проведенных исследований установлены оптимальные условия гидроконверсии гудрона: давление в реакторе -7 МПа;  температура в реакторе – 440°С; соотношение водорода и сырья -1000 нл /л; объёмная скорость подачи сырья – 0,9 ч-1, содержание рисайкла в сырьевой смеси 40,0% масс. (при содержании в рисйкле 75% масс. фракции 520°С+). Для гидроконверсии тяжелого остатка органической части резервуарного нефтешлама оптимальными являются следующие условия: давление в реакторе -7 МПа;  температура в реакторе – 435°С; соотношение водорода и сырья -1000 нл /л; объёмная скорость подачи сырья – 0,8 ч-1, содержание рисайкла в сырьевой смеси 40,0% масс. (при содержании в рисйкле 45% масс. фракции 520°С+). Технологические параметры гидроконверсии тяжелых нефтяных отходов, а также физико-химические свойства продуктов гидроконверси соответствуют требованиям Технического задания к Соглашению.

На основании полученных экспериментальных данных разработан проект технического задания на проведение ОКР «Создание полупромышленной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтяных отходов».

Практическая значимость исследования
В результате проведенных исследований разработаны основы новой технологии утилизации тяжелых нефтяных отходов на базе процесса гидроконверсии. Данная технология включает стадию предварительной подготовки тяжелых нефтяных отходов с выделением углеводородной части и последующую переработку полученного тяжелого углеводородного остатка с использованием процесса гидроконверсии в присутствии высокоэффективных ультрадисперсных катализаторов, обеспечивающих высокий выход дистиллятных фракций.
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 металлсодержащих соединений. При сравнительно мягких условиях (давление 7 МПа, температура 435-440°С) в процессе гидроконверсии достигается высокая конверсия углеводородного сырья (90-95%) и обеспечивается высокий выход дистиллятных фракций. Для сравнения, например, гидрогенизационные процессы переработки тяжелых видов сырья H-oil Axens и LC- fining СLG протекают при давлениях 15-25 МПа и обеспечивают конверсию на уровне 65-75%.
Потенциальными потребителями результатов ПНИЭР 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.
Результаты исследований использованы при разработке проекта технического задания на проведение ОКР «Создание полупромышленной установки каталитической гидроконверсии тяжелых нефтяных отходов».