Разработка и внедрение нанодиспергатора (гидроколлайдера) для холодного гидродинамического крекинга углеводородов

ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Разработка и внедрение нанодиспергатора
(гидроколлайдера) для холодного
гидродинамического крекинга
углеводородов
Пермь
1
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Основные темы презентации
СОДЕРЖАНИЕ
1
ДЕЙСТВУЮЩАЯ МОДЕЛЬ НАНОДИСПЕРГАТОРА
стр. 3
2
1-Й ЭТАП ПРОЕКТА: РАЗРАБОТКА ДИСПЕРГАТОРА
СУПЕРНАНОУРОВНЯ (ГИДРОКОЛЛАЙДЕРА)
стр. 7
3
2-Й ЭТАП ПРОЕКТА: РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА
стр. 16
2
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
1
ДЕЙСТВУЮЩАЯ МОДЕЛЬ ДИСПЕРГАТОРА
За основу создания конструкции принята модель
диспергатора, разработанная научной группой
под руководством Валиева Байдара
Гарифовича*. При помощи данного
диспергатора готовят экологически-чистые
водно-топливные эмульсии, что позволяет
экономить до 20% топлива (в частности, мазута)
и позволяет значительно снизить вредные
выбросы в атмосферу. Установлены на ряде
котельных станций Челябинской области, где
успешно себя показали.
Модель состоит из узла диспергирования,
электрического привода для вращения ротора,
диспергатора, насосного агрегата, а также
разгонной трубы.
*Справка: Валиев Байдар Гарифович – физик-ядерщик, кандидат наук, автор более 90
изобретений и 80 научных статей, награжден орденом Трудового Красного Знамени, имеет
звание «Лучший изобретатель России», занимался разработками в области военных
ракетных технологий и энергетики.
3
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Диспергатор состоит из двух контуров.
Первый контур организован из
полостей насоса 2, разгонной трубы 3 и
полости диспергатора 1, имеющий
максимальное проходное сечение.
Назначение первого контура - разгон
жидкости находящейся в контуре до
максимальной линейной скорости. При этом
проходные сечения элементов контура
выбраны максимально возможными, из
условия обеспечения минимального
перепада давления на них.
Второй контур организован из
полости ротора диспергатора 1,
выполненной с возможностью
периодического перекрытия полости
первого контура и открытия и последующего
перекрытия малых полостей статора
диспергатора.
4
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Нами проведены исследования с использованием существующего
диспергатора на нефтях Горюшкинского и Туркинского месторождений ЗАО
«ПермТОТИнефть».
Получены следующие результаты :
- Обработка нефти диспергатором с уровнем накачки энергии от 40 до 50 кДж/моль приводит к
усреднению состава нефти и улучшению ее качества, то есть происходит присоединение к легкой фракции
оторванных цепей молекул тяжелой фракции.
- Диспергирование нефти позволяет отделить связанные с углеводородными соединениями
дополнительные количества воды, хлористых солей и примесей, и разместить их в содержащейся в нефти
воде.
-Вода с содержащимися в ней примесями может быть удалена из нефти простым центрифугированием.
-Центрифугирование позволяет при надобности многократно промыть нефть с целью удаления вредных
примесей.
-Диспергирование и центрифугирование позволяет без проведения операций нагрева и использования
гравитационных отстойников подготовить нефть для подачи на нефтеперерабатывающие заводы.
Таким образом, существующий диспергатор может также использоваться для
подготовки нефти.
5
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Основным недостатком выбранного прототипа диспергатора является то, что
достигаемая степень дисперсности (размер) микрокапель диспергируемой жидкости
составляет 0,15-0,5 микрометра. Из этого следует, что данный диспергатор
позволяет готовить водно-топливные эмульсии, а также получать топливо из
нефтешламов и нефтесодержащих жидкостей с разным уровнем загрязненности,
плотности, вязкости, обводненности и т.д., но данный диспергатор не позволяет
выделять из сырой нефти легкие фракции углеводородов (бензины).
Целью разработки является изготовление нанодиспергатора (гидроударного
типа), который позволял бы получать обработанную нефть с размерами частиц
(капель) – до 10 нанометров.
Это, в свою очередь, позволит рвать молекулярные цепочки углеводородов на более
короткие. Таким образом, будет решена задача получения нефтепродуктов
(бензинов, дизельного топлива) из нефти без крекинга.
ПРИ ЭТОМ, ВЫХОД СВЕТЛЫХ НЕФТЕПРОДУКТОВ СОСТАВИТ ДО 99%.
6
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
2
1-Й ЭТАП ПРОЕКТА: РАЗРАБОТКА ДИСПЕРГАТОРА СУПЕРНАНОУРОВНЯ
(ГИДРОКОЛЛАЙДЕРА)
Целью 1-го этапа является разработка нанодиспергатора супернаноуровня
(гидроколлайдера), который в дальнейшем будет использован в промышленном
производстве с целью получения из сырой нефти легких фракций углеводородов
(бензинов).
Проведенные нами исследования показали, что при использовании гидроудара
появляется возможность увеличения средней скорости схлапывания кавитационных
пузырей (образование капель), например, для воды до 1435 м/с. При этом, предельное
значение диаметра вакуумного кавитационного пузыря достигает 100 микрон, а
размер диспергированной частицы жидкости не превышает тысячных долей микрона.
Полученные результаты позволяют решить задачу «холодного» крекинга и
получить легкое топливо из любых видов тяжелого топлива, а также бензинов из
нефти.
Возможность такого способа диспергирования нами экспериментально
проверена и дала положительные результаты.
7
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
В рамках настоящего проекта
в настоящее время ведется
следующая работа:
- разработка конструкторской документации на оборудование
нанодиспергатора, основанного на новых технических решениях и
построенного на современной элементной базе, обеспечивающего
эффективную, надежную и безопасную эксплуатацию;
- разработка алгоритмического и программного обеспечения
микропроцессорной системы управления, регулирования, защиты и
диагностики нанодиспергатора;
-изготовление опытного (испытательного) образца;
-наладка и испытание в лабораторных условиях, проведение
предварительных и приемочных испытаний на реальном продукте;
-определение условий создания промышленного образца.
8
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
В структуру нанодиспергатора должны входить три модуля и
система управления нанодиспергатором.
Первый модуль- хранения нефти и обеспечение предельнодопустимой концентрации паров нефти в атмосфере, равномерный
нагрев нефти, создание выходного давления нефти 5-30бар при
расходе до 20л\мин, дозирование полимера, обеспечение измерений–
уровня нефти в емкости для хранения, температуры , величины
давления на выходе модуля, концентрации полимера.
Второй модуль-создание высокого давления нефти 500-1600бар.
Третий модуль-получения ультраструи 300-360м\сек, обеспечение
соударения встречных струй.
Система управления должна обеспечить – сбор и обработку
измерительной информации, регулирование высокого давления,
регулирование концентрации полимера в нефти.
9
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Разработана
нанодиспергатор.
эскизно-конструкторская
документация
на
В объём эскизного проекта вошли:
-описание принципов нанодиспергирования;
-гидродинамические расчёты;
-конструкторско-технологические риски;
-выбор элементной базы;
-метрологическое обеспечение разработки;
-экономическая оценка реализации разработки;
-уточнённый план-график разработки;
-предварительные компоновки модулей.
Произведён подбор основного оборудования, производственнотехническая база, собрана рабочая группа для создания диспергатора.
10
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Модуль №1 – Накопительная ёмкость, предварительный насос,
фильтр.
11
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Модуль № 2 – Плунжерный насос
12
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Модуль №3 - Узел диспергирования
13
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Оcновные работы первого этапа:
_______
Разработка рабочей конструкторской документации
(КД).Модуль1,модуль2.
Разработка схем электрических принципиальных.
Разработка программного обеспечения (ПО) системы управления
нанодиспергатора.
Разработка КД на модуль3, пульт управления СУ нанодиспергатора.
Разработка инструкции (ИЭ) по эксплуатации нанодиспергатора.
________
Изготовление опытного образца нанодиспергатора, пуско-наладочные
работы, отладка ПО, системы управления в целом.
________
14
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
Испытание опытного образца, корректировка КД, доработка, выпуск
итогового отчета.
________
Скорректированная КД. Научно-технический отчет
Разработка гидродинамической модели нанодиспергатора.
________
Оплата работ - в соответствии с утверждённым графиком.
Общая стоимость работ первого этапа – 8 950 000 рублей.
15
ООО «Пермская энерготехнологическая компания»
5
2-Й ЭТАП ПРОЕКТА: РАЗРАБОТКА И СОЗДАНИЕ НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО
КОМПЛЕКСА
Созданная
пилотная
(опытно-испытательная)
установка
нанодиспергатора
(гидроколлайдера)
позволяет
определить
все
необходимые и достаточные режимы для получения различных видов
продукта при переработке нефти. Это даёт возможность
создать в
дальнейшем промышленную установку с конкретными параметрами
необходимыми заказчику. Промышленная установка может быть создана с
производительностью по входящему сырью (нефти) 100 л/час с выходом
готового продукта (бензина, дизельного топлива) 99 процентов.
Таким образом, это позволит нам проектировать и устанавливать
нефтеперерабатывающие комплексы производительностью 50000 тонн/год
при этом стоимость такого комплекса может составлять от 50 до 150 млн.
рублей (в зависимости от производительности, инфраструктуры).
Эффективность
и
восстребованность
таких
комплексов
подтверждена расчётами и предварительными переговорами с
потребителями.
16