Федеральная целевая программа

Федеральная целевая программа
«Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического
комплекса России на 2014—2020 годы»
Соглашение
№14.579.21.0044 от 26.08.2014
на период 2014 – 2016 гг.
Тема:
ПЕРЕРАБОТКА ОСТАТКОВ ТЯЖЁЛЫХ НЕФТЕЙ В
СМЕСИ С УГЛЕРОДИСТЫМИ СЛАНЦАМИ С
ПОЛУЧЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКОЙ НЕФТИ
Руководитель проекта:
Заведующий лабораторией, к.т.н., Гуляева Л.А.
Энергоэффективность, энергосбережение и ядерная энергетика
Участники проекта
Получатель субсидии:
Открытое акционерное общество
«Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти»
(ОАО «ВНИИ НП»)
Основные направления деятельности - разработка технологий, стандартизация
метрология методов анализа в нефтеперерабатывающей промышленности.
и
ОАО «ВНИИ НП» входит в число участников Технологической платформы «Глубокая
переработка углеводородных ресурсов».
Требуемый научный и научно-технический уровень выполнения ПНИЭР обеспечивается
высокой квалификацией коллектива исполнителей, в состав которого входят доктора и
кандидаты наук, лауреаты премий, авторы книг в области производства и применения
нефтяных и альтернативных топлив.
Опыт выполнения аналогичных работ: Государственный контракт №14.515.11.0042 от
19.03.2013 г. по теме
«Термическая переработка тяжелых нефтяных остатков
в
присутствии каталитической добавки».
Индустриальный партнёр:
ООО «ЛМЖ Технолоджи».
Сфера деятельности - проектирование и создание опытно-промышленных установок,
моделирующих производственные процессы нефте- и газопереработки.
За счет средств ООО «ЛМЖ Технолоджи» осуществляется внебюджетное финансирование
исследовательских работ в соответствии с Планом–графиком проекта:
2014 г. – 18 млн.руб., 2015 г. – 18 млн.руб., 2016 г. – 18 млн.руб.
Соисполнитель: отсутствует
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
2
Цели и задачи проекта
Цель: Разработка новых технических решений в области глубокой переработки
нетрадиционного углеводородного сырья в синтетическую нефть с высоким содержанием
светлых фракций.
Задача: Решение проблемы переработки остатков тяжелых нефтей в смеси с
углеродистыми сланцами с получением синтетической нефти.
Актуальность: Увеличение глубины переработки нефти сопровождается изменением
структуры сырьевых источников в пользу нетрадиционных видов нефтяного сырья,
включая сверхтяжёлые высоковязкие нефти, сланцы, природные битумы и др.
Качество тяжелых нефтяных остатков (ТНО) обуславливает сложность их переработки.
Термические процессы переработки ТНО - низкий выход моторных топлив, образование
трудно-утилизируемых отходов, высокие капитальные и эксплуатационные затраты.
Гидрогенизационные процессы переработки ТНО - высокое потребление водорода,
значительные инвестиции, обусловленные жесткими условиями ведения процесса и
сложным аппаратурным
оформлением. Традиционная технология переработки
углеродистых сланцев - образование больших количеств твердых остатков полукокса и
золы. Газификация обеспечивает переработку любых видов сырья, исключает выработку
трудно-утилизируемых остатков; позволяет получать дополнительную продукцию в виде
пара, энергии и синтез-газа.
Исследования, осуществляемые в рамках проекта,
направлены на разработку двухступенчатой технологии переработки, сочетающую
газификацию смеси остатков тяжёлых нефтей и углеродистых сланцев с получением
синтез-газа и его последующую каталитическую переработку методом Фишера-Тропша в
экологически чистую синтетическую нефть.
Научная новизна разработки: Использование в качестве сырья газификации
смешанных композиций «вода – нефтяной остаток – углеродистый сланец».
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
3
Ожидаемые результаты проекта
•
Промежуточный и заключительный отчеты о ПНИЭР;
•
Отчеты о патентных исследованиях;
•
Программа и методики проведения тестовых испытаний лабораторной
установки;
•
Программы и методики по проведению экспериментальный исследований,
включая: подготовку сырья; газификацию остатков тяжелых нефтей в
смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа; превращение
синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша;
•
Программы и методики испытаний экспериментальных образцов синтезгаза и синтетической нефти;
•
Лабораторный регламент на получение
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;
Соглашение №<номер>
экспериментальных
образцов
ФЦП ИР
2014-2020
4
Ожидаемые результаты проекта
(Продолжение)
•
Лабораторная установка для исследования процесса газификации остатков
тяжелых нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с выработкой синтезгаза с последующим его превращением в синтетическую нефть;
•
Экспериментальные образцы синтез-газа и синтетической нефти;
•
Предложения и рекомендации
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.
Соглашение №<номер>
по
реализации
(коммерциализации)
ФЦП ИР
2014-2020
5
Перспективы практического использования
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.
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
6
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
За счет средств субсидии:
1. Проведены теоретические исследования процессов подготовки сырья для
газификации;
2. Разработаны требования по подготовке смешанных композиций нефтяного
остатка, воды и сланцев;
3. Разработаны Программы и методики проведения экспериментальных
исследований, включая: подготовку сырья; газификацию остатков тяжелых
нефтей в смеси с углеродистыми сланцами с получением синтез-газа;
превращение синтез-газа в синтетическую нефть методом Фишера-Тропша;
4. Разработан Лабораторный регламент на получение экспериментальных
образцов синтез-газа и синтетической нефти;
5.
Разработана
Программа
и
методики
проведения
испытаний
экспериментальных образцов синтез-газа и синтетической нефти;
6. Разработана эскизно-конструкторская и эксплуатационная документация на
лабораторную установку;
7. Изготовлена лабораторная установка;
8. Проведены тестовые испытания модуля подготовки сырья;
9. Проведены экспериментальные исследования по подготовке сырья
процесса газификации.
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
7
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
За счет внебюджетных средств:
1. Произведен расчет основного оборудования лабораторной установки
(средства ИП);
2. Осуществлены монтаж лабораторной установки и пуско-наладочные работы
(средства ИП);
3. Осуществлена закупка оборудования для исследования физико-химических
свойств синтез-газа;
4. Осуществлена закупка оборудования для проведения экспериментальных
исследований;
5. Осуществлена закупка сырья
исследований по газификации;
для
проведения
экспериментальных
6. Произведена оценка результатов тестовых испытаний узла подготовки
сырья лабораторной установки;
7. Проведены дополнительные патентные исследования;
8. Подана заявка на получение патента.
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
8
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Общий вид модуля подготовки сырья:
1- измельчитель, 2- диспергатор,
3- электропривод, 4- эмульгатор,
5 – стеллаж, 6- ёмкость
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
9
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Общий вид модуля газификации:
1- газификатор, 2- бункер, 3- питатель,
4- смеситель, 5 – теплообменник,
6- сепаратор, 7- перегреватель,
8 – газификатор периодического действия,
9 - емкость
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
10
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Общий вид модуля синтеза Фишера-Тропша:
1- реактор, 2- теплообменник термомасла,
3- буферная ёмкость, 4- смеситель,
5 – теплообменник газа, 6- сепаратор,
7- насос, 8 – электронагреватель,
9 - стеллаж
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
11
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Результаты тестовых испытаний модуля подготовки сырья
В соответствии с разработанной Программой и методиками проведены
тестовые испытания модуля подготовки сырья.
Задача
испытаний
исследование
технических
характеристик
оборудования модуля и путей достижения значений, установленных
требованиями Технического задания.
В качестве исходных компонентов сырья для приготовления дисперсных
систем
использовались:
углеродистый
сланец
Ленинградского
месторождения, мазут топочный 100 АО «Танеко»; вода.
В результате тестовых испытаний установлено:
•Оборудование модуля подготовки сырья пригодно для получения
композиций углеродистого сланца с водой с размером частиц твердой
фазы 1-100 мкм;
•Оборудование модуля подготовки сырья пригодно для получения
композиций мазута с водой с размером капли воды менее 20 мкм;
•Оборудование модуля подготовки сырья обеспечивает получение
смешанных композиций «мазут - вода – углеродистый сланец» с размером
частиц твердой фазы не более 100 мкм и калорийностью не менее 3500
ккал/кг.
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
12
Результаты исследовательской работы,
полученные в 2015 г.
Результаты экспериментальных исследований по подготовке сырья газификации
Экспериментальные исследования осуществлялись в соответствии с разработанными
Программой и методиками.
Задачи исследований: приготовление смешанных композиций нефтяного остатка, воды и
сланцев; изучение структурно-реологических свойств; изучение стабильности; выбор
оптимального состава.
В качестве
исходных компонентов
для приготовления смешанных композиций
использовались:
•мазут топочный 100 АО «ТАНЕКО» (вязкость условная при 100оС – 6,7 градусы ВУ,
плотность при 15оС – 992,8 кг/м3, содержание серы – 2,8 % масс.);
•гудрон АО «ТАНЕКО» (вязкость условная при 80оС – 10,4 градусы ВУ, плотность при 20оС
– 1020,3 кг/м3, содержание серы – 3,5 % масс.);
•рядовой горючий сланец Ленинградского месторождения (Wa-1,2% масс., Ad-48,4% масс.,
Hdaf-9,37% масс., Cdaf-80,3% масс., Sdt-1,48% масс.).
В результате исследований установлено:
•приготовленные образцы смешанных композиций обладают стабильностью при хранении
в диапазоне температур 20-25оС в течение не менее 30 суток ;
•значения условной вязкости при 80оС варьируются в диапазоне 6,0-16,0 градусы ВУ, что
обеспечивает их эффективное распыливание в процессе газификации с использованием
стандартных форсунок;
•оптимальное содержание воды для приготовления смешанных композиций составляет 1525 % масс.; углеродистого сланца (размер частиц не более 100 мкм) – не более 10 %
масс.
ФЦП ИР
-.
Соглашение №<номер>
2014-2020
13
Состояние выполнения запланированных
индикаторов
№
п/п
1
2
3
4
Наименование
Число публикаций по
результатам исследований
и разработок в научных
журналах, индексируемых
в базе данных Scopus или в
базе данных "Сеть науки"
(WEB of Science), не менее
Число патентных заявок,
поданных по результатам
исследований и
разработок, не менее
Доля исследователей в
возрасте до 39 лет в общей
численности
исследователей-участников
проекта, не менее
Объем привлеченных
внебюджетных средств
Соглашение №<номер>
Значение 2015 год
Единица
измерения запланировано
фактически
единиц
3
1
единиц
1
1
процентов
58
64
млн. руб.
18
18
ФЦП ИР
2014-2020
14
Спасибо за внимание!
Докладчик:
Заведующий лабораторией, к.т.н., Гуляева Л.А
Соглашение №<номер>
ФЦП ИР
2014-2020
15