Технологии переработки тяжелых фракций нефти

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

1. Материалы и методы

2. Результаты

Заключение

Литература

Введение

На сегодняшний день, по данным геологоразведочных служб, основной процент запасов для нефтяной отрасли составляют тяжеловязкая сернистая нефть. Так как запасы удобной для добычи и переработки нефти истощаются нужны инновационные решения (технологии) по переработке тяжелых фракций нефти и отходов производства нефтепромысловых предприятий, таких как мазут или гудрон. Таким образом, в недалекой перспективе придется перерабатывать исключительно тяжелую нефть.

Но переработка тяжелой нефти весьма затруднительна, энергоёмка и, как следствие, низкорентабельна или убыточна. Для обеспечения приемлемой глубины переработки такой нефти с помощью известных технологий требуются большие капиталовложения, высокие процентные нормы эксплуатационных затрат и оборотных средств. Для решения данной проблемы можно использовать современные IT-технологии, что позволит визуализировать установки инициированного термомеханического крекинга, исключить возможные ошибки и допущения на начальных этапах совершенствования и внедрения установки в производство. Визуализировать проект планируется в программах OpenModelica и SolidWorks.

Цель: поиск новых путей интенсификации переработки сырой нефти на первой стадии, с применением эффективного катализатора, и сохранением структуры производства переработки рядовых и тяжелой нефти с целью увеличения выхода и качества дистиллятов с использованием IT-технологий.

Задачи исследования:

1. Основной задачей IT-технологий в нефтегазовом комплексе является упрощение вычислительных исследований, визуализация данных и снижение до минимума затрат на добычу, переработку и многие другие операции с нефтью и нефтепродуктами.

2. На основе данных анализа и сравнений разработать инновационный метод получения светлых нефтепродуктов из тяжелых фракций нефти.

1. Материалы и методы

Рассмотрим две предлагаемые технологии переработки тяжелых фракций нефти, отличных от применяемых в нефтепереработке десятилетиями технологий таких как термический и каталитический крекинг, на примере мазута.

Первая технология инициированного термомеханического крекинга (ИТМК) (без водорода) базируется на общем термомеханическом воздействии на сырье с использованием законов гидродинамики и тепломассообмена для организации инициированного крекинга в условиях кавитации и волнового воздействия. Процесс ИТМК управляем и непрерывен - это позволяет увеличить время межремонтного пробега, потому что уменьшается коксуемость оборудования. После переработки сырья в реакторе ИТМК выход дизельных фракций увеличивается в 2-15 раз.

Глубина переработки достигает 75-85% и более в зависимости от состава и свойств мазута.

Структурная схема отдельного самостоятельного блока углубленной переработки БУП по технологии «ИТМК» представлена на рисунке 1.

Для малотоннажного завода можно обеспечить две вариации этой технологии:

- с блоком углубленной переработки БУП ИТМК при переработке средней или легкой нефти;

- с блоком углубленной переработки БУП ИТМК при переработке тяжелой нефти и нефтяных остатков.

Малотоннажный завод по выработке дизельного топлива преобразует мазут и получает продукты меньшей молекулярной массы (дизельное топливо).

Второй является технология глубокой переработки (процесс с водородом). Главное индивидуальное преимущество заключается в том, что мазут, в большинстве случаев тяжелый и содержит огромное количество различных вредных примесей; второй отличительной чертой является то, что сырье не контактирует катализатором, поэтому катализатор не загрязняется вредными веществами и не коксуется, это дает гарантию увеличения долговечности катализатора и отсутствия необходимости его ремонта и замены.

Рисунок 1 - Схема структурная блока «ИТМК»: 1 - печь, 2 - блок обработки (реактор «ИТМК»), 3 - сепаратор НКФ/ВКФ, 4 - рекуперативный теплообменник НКФ/Сырье, 5 - холодильник НКФ, 6 - сепаратор газ/жидкость, 7 - блок для производства битума или других тяжелых товарных продуктов (покрытий, эмульсий и т.д.), 8 - сборник рефлюкс-газа, 9 - сборник НКФ, 10 - емкость сырьевая, 11 - сборник битума, Н - насос.

В ходе процесса происходит уменьшение капитальных и эксплуатационных затрат и стоимости конечной товарной продукции. Глубина переработки и выход легких фракций с температурой конца кипения 350-360°С могут быть увеличены практически до 100% (без учета потерь и неорганических примесей).

Рассмотрим данный процесс с использованием на установке предназначенной для получения светлых нефтепродуктов из атмосферных и вакуумных остатков нефтепереработки - мазута и гудрона - методом нанокаталитического крекинга с применением водорода, схема установки изображена на рисунке 2.

Установка работает по следующему принципу:

- приготовление смеси и ее нагрев;

- отделение крекинг-остатка и жидкого катализата;

- отделение сухих углеводородных газов.

Рисунок 2 - Схема установки глубокой переработки мазута по технологии процесса с применением водорода

Такая взаимосвязь в установке позволяет повысить отбор сырья для крекинга, понизить суммарный объём водородсодержащего газа, уменьшить энергетические затраты и капитальные вложения примерно на 10,5 %.

При внедрении данных процессов происходит следующее:

- снижение стоимости готовой продукции переработки;

- оптимальное и рациональное использование сырьевых ресурсов при их дальнейшей переработке, решение экологических проблем

- сведение затрат на проведение процесса глубокой переработки к минимуму;

- минимальная производительность приводит к высокорентабельности процесса;

- возможность строительства небольших перерабатывающих производств.

2. Результаты

При отсутствии природного газа на предприятии для получения водорода можно воспользоваться технологией электролиза воды под давлением, эта технология представляет собой электролиз в закрытом сосуде. При разложении 1 л воды образуется ~ 1242 л водорода, что позволяет при проведения электролиза в закрытом сосуде увеличить давление примерно в 1800 раз. Что в свою очередь дает возможность получения кислорода (621 л из 1 л воды), который можно использовать в хозяйственно-бытовых нуждах на предприятии или же в качестве вторсырья продавать его другим потребителям, что является первым признаком рентабельности данной технологии.

Проведение процесса электролиза воды под давлением упрощает производственную схему, так как позволяет отказаться от установки газгольдеров и компрессоров. При этом сразу получают водород и кислород под давлением, без затрат дополнительной энергии на компримирование газов.

Экономия электроэнергии, затрачиваемой на компримирование газов в случае электролиза под давлением, с учетом коэффициента полезного действия компрессорной установки в производстве газов под давлением 200 * 10⁵ Па составляет 0,23 кВт-ч, а в пересчете на напряжение на ячейке 0,156 В.

При внедрении электролизёра в установку глубокой переработки мазута по технологии процесса с применением водорода, мы получим:

- экономию ресурсов на предприятии;

- получение большего количества водорода, чем при предложенной раннее технологии переработки;

- снижение расходов на электрическую энергию;

- упрощение производственной схемы;

- отказ от газгольдеров и компрессоров;

- отказ от дополнительного компримирования газов;

- дополнительные экономия/заработок предприятием при попутном получении кислорода.

Так как для построения и расчетов необходимо большое количество времени для данной работы в скором времени планируется усовершенствовать модель ИТМК с применением водорода в программе SolidWorks для визуализации, для работы с данными можно использовать программу Jupyter.

Использование информационных технологий позволит автоматизировать процессы, сможет «обучить» промышленное оборудование принимать и обрабатывать данные.

нефть дистиллят катализатор

Заключение

Глубина переработки большинства российских НПЗ существенно ниже, чем в остальном мире.

Этот факт усугубляется тем, что в ближайшей перспективе на переработку будет поступать только тяжелая нефть. Развитие и внедрение в нефтеперерабатывающую промышленность недорогих и эффективных процессов углубленной и глубокой переработки нефти и нефтяных остатков очень актуально для нашей страны, да и для мировой нефтяной промышленности тоже.

При внедрении таких процессов происходит существенное снижение стоимости готовой продукции переработки, экономия сырья при выработке необходимого количества целевых товарных продуктов, другими словами оптимальное и рациональное использование сырьевых ресурсов при их дальнейшей переработке, что позволит получать огромную дополнительную ежегодную прибыль и экономить миллионы тонн сырья ежегодно при полном удовлетворении рынка качественными горюче - смазочными материалами в полном объеме. Таким образом, при внедрении электролизёра в установку ИТМК можно говорить о высокой рентабельности на предприятии, экономии ресурсов, электроэнергии. Что представляет собой большой технический интерес в настоящее время - время энергосбережения и повышения энергоэффективности.

Внедрение IT-технологий позволит достичь высокого уровня безопасности на производстве, точное и оперативное моделирование систем нефтеперерабатывающего завода, разработать мероприятия, направленные на оптимизацию работы с учетом полученных при анализе на ПК данных, включающих все основные критерии. Эффективная нефтепереработка практически невозможна без применения приборов контроля и регистрации, использовании вычислительной и информационно-измерительной и техники, приборов, оснащенных функцией авторегулирования.

Литература

1. Патент «Установка термомеханического крекинга и гидрогенизации углеводородов» RU 43535 U1

2. Глубокая переработка мазута

3. Глубокая переработка тяжелой нефти и нефтяных остатков

4. Анчита Х. Переработка тяжелых нефтей и нефтяных остатков. Гидрогенизационные процессы / Анчита Х. Спейт Дж., Али С.А., Валенсуэла М.А.; Валенте Х.С.; под ред. О.Ф. Глаголевой. СПб: ЦОП «Профессия», 2015. 384 с.

5. Валявин Г.Г. Современные и перспективные термолитические процессы глубокой переработки нефтяного сырья / Г.Г. Валявин, Р.Р. Суюнов, С.А. Ахметов, К.Г. Валявин; под ред. С.А. Ахметова. СПб.: Недра, 2015. 224 с.

6. Ишкильдин А.Ф. Новые технологии термических и гидротермических процессов переработки тяжелых нефтяных остатков: автореф. дис. ... д-ра техн. наук / А.Ф. Ишкильдин. Уфа: УГНТУ, 2017. 46 с.

7. Манапов Э.М. Гидровисбрекинг нефтяных остатков / Э. М. Манапов, А.Ф. Ишкильдин, А.Ф. Ахметов // Химия и технология топлив и масел. 2017. № 5. С. 9-10.

8. Тараканов Г.В. Основы технологии подготовки и глубокой переработки нефтяного сырья: дис. ... д-ра техн. наук / Г.В. Тараканов. Астрахань, 2019. 288 с.

Размещено на Allbest.ru