125085 (Общие подходы к разработке технологии переработки углеводородного сырья)

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра технологии нефти и газа

Реферат на тему:

«Общие подходы к разработке технологии переработки углеводородного сырья»

Выполнил студент группы БТП – 07

Жарков А.А.

Проверил

Дезорцев С.В.

Уфа 2010

Содержание

Введение

1. Создание новых технологий на основе новейших достижений науки и техники

2. Подготовка и проведение лабораторных исследований

3. Проведение экспериментов на пилотных, укрупненных и полупромышленных установках

4. Технологическая структура нефтеперерабатывающей промышленности РФ для анализа к разработке новых технологий

5. Критические факторы, определяющие кризисное состояние нефтепереработки и мотивирующие к созданию новых технологий переработки углеводородного сырья

6. Перспективы развития нефтеперерабатывающей промышленности РФ

7. Роль и место отечественной науки в модернизации технологий переработки углеводородного сырья

8. Общие требования к проектированию

Заключение

Список использованной литературы

Введение

В настоящее время основные источники и составляющие мировой энергетики – углеводородное сырье (нефть, газ, уголь, продукты растительного происхождения), атомная, термоядерная, водородная, природная энергетика.

Природная, например, ветровая, солнечная энергетика, в промышленных мировых масштабах может привести к необратимому изменению карты распределения температур на поверхности земли, направлений и интенсивности ветров, течений и климата в целом с непредсказуемыми последствиями. Переработка углеводородов растительного происхождения в топливо может привести к серьезным социальным и экологическим последствиям в масштабах всей планеты, т.к. в промышленных масштабах не является возобновляемым источником энергии. Водородная и термоядерная энергетика далеки от завершения фазы экспериментальных работ и серьезного промышленного применения. Атомная энергетика вносит и еще долгое время будет вносить большой вклад в мировую энергетику, однако область ее применения ограничена – в основном, это выработка электроэнергии.

Наиболее применима и широко используется в настоящее время энергетика, основанная на переработке нефти и использовании газа, угля. Переработка нефти дает моторные топлива, сжиженный газ, продукты нефтехимии. Природные газ и уголь используются в основном для выработки тепла и электроэнергии. В плане производства продуктов нефтехимии и моторного топлива у углеводородной энергетики нет и в ближайшем обозримом будущем не предвидится серьезных конкурентов.

Общей тенденцией нефтяной отрасли является уменьшение запасов лёгкой нефти, практически весь прирост запасов происходит за счет тяжелой вязкой сернистой нефти. Потенциал качественного сырья реализован почти на 80%, сохраняя лишь перспективы небольших открытий. Преобладают запасы тяжелой нефти в России, Казахстане, Китае, Венесуэле, Мексике, Канаде, США и во многих других странах различных континентов.

В настоящее время наиболее широко распространены каталитические процессы углубленной переработки углеводородного сырья, однако даже они не могут предложить достаточно привлекательный технико-экономический баланс для многих нефтепереработчиков при переработке самых тяжелых видов сырья (из программы 19 Мирового нефтяного конгресса, Мадрид, 29.06 – 03.07.2008 г.).

Более того, с помощью известных и широко применяемых каталитических технологий невозможно в принципе решить задачу 100 % глубины переработки (считается по выходу легких целевых продуктов с температурой конца кипения 350-360 °С), т.к. тяжелые нефтяные остатки будут очень быстро приводить к отравлению и коксованию активной поверхности любого катализатора. Из-за высокого содержания в сырье металлов, асфальтенов наряду с сернистыми, азотистыми соединениями и другими вредными примесями и компонентами, происходит быстрая дезактивация катализаторов, закрываются поры, поверхность катализатора покрывается смолистыми и коксовыми отложениями. Все это существенно снижает селективность и эффективность классического каталитического процесса. Необходимость постоянного изготовления и обновления катализаторов, оперативная их смена и утилизация требует дополнительных капитальных и эксплуатационных затрат и повышает себестоимость процесса переработки и получаемой продукции.

Поэтому глубокая переработка нефти и нефтяных остатков, вовлечение в традиционную переработку газообразных и особенно твердых углеводородов является основной задачей ближайшего времени. Для решения вопроса глубокой переработки, рационального и экономного использования любого углеводородного сырья необходимо не просто улучшать известные углубляющие процессы (термический и каталитический крекинг), а изменить отношение к существующим технологиям нефтепереработки. Необходимо разрабатывать новые подходы или новые направления глубокой переработки углеводородного сырья, которые позволят осуществить безостаточную, практически 100 % конверсию любого углеводородного сырья (жидкого, твердого, газообразного) в целевые легкие углеводороды.

1. Создание новых технологий на основе новейших достижений науки и техники

Каждая технология имеет свой жизненный цикл от рождения до замены новой, более эффективной технологией. Поэтому исследования и разработки новой технологии непрерывно развиваются. Они не принадлежат к такому роду деятельности, которые начинаются и приостанавливаются в соответствии с кратковременными колебаниями конъюнктуры.

Формы исследований и разработок могут быть различны: от одной маленькой лаборатории до крупного исследовательского института с отделом разработок и проектирования.

Целью исследований и разработок является:

совершенствование выпускаемой продукции. Чтобы сохранить рентабельность производства необходимо постоянно совершенствовать технологию с целью повышения качества продукции и удешевления производства;

разработка новой продукции;

определение перспектив на будущее, т.к. вложенные на исследования и разработку средства не дают быстрого эффекта, поэтому необходимо знать на что идут вложенные средства, какая перспектива;

совершенствование метода производства. Методы производства часто изменяют для того, чтобы можно было производить новые продукты и улучшать ранее выпускаемую продукцию.

Этапы жизненного цикла новой технологии:

1. получение идей;

2. отбор идей. Специалисты из множества идей отбирают только один процент перспективных;

3. техническая оценка (осуществляемость) - идея технически осуществима; Идея на данном этапе развития технически не реализуемая. Однако она перспективна и ей следует заниматься, чтобы не потерять приоритет будущего изобретения;

4. экономическая оценка (рынок сбыта новой технологии и прибыль).

5. принятие предварительного решения; После принятия положительного предварительного решения исследовательская работа вступает в этап осуществления.

Осуществление новой идеи включает:

1. разработку (составление) предварительной спецификации на новую технологию, метод или изделие (оценка качества продукции). Спецификация на новое составляется с учетом свойств аналогичных разработок и основывается на результатах предыдущих изысканий;

2. разработку лабораторной модели исследований (процесса, установки и т.д.) - это упрощенная экспериментальная модель, где закладываются только основные принципы новой идеи;

3. испытание в лаборатории экспериментальной модели (установки для получения продукции). Если результаты работы лабораторной установки удовлетворяют, то экспериментальная модель оправдывает расчетные характеристики и отвечает предъявляемым требованиям и ее разработка продолжается;

4. разработку конструкторских спецификаций осуществляет конструкторский отдел, который разрабатывает спецификации удовлетворяющие техническим требованиям в экспериментальной стадии;

5. разработка производственной модели и испытание. Производственная модель должна отвечать спецификациям, разработанным на предыдущем этапе конструкторами;

6. разработку технологического процесса, технологический регламент и технических условий на продукцию;

7. выпуск опытно - промышленной партии; внедрение. На этапе внедрения отдел исследователей устанавливает причины имеющихся недостатков процесса и получения продукции.

2. Подготовка и проведение лабораторных исследований

При подготовке к исследованиям важно организовать отбор проб нефти. Качество может колебаться изо дня в день, в течении месяца, в течении года. Желательно установить контроль за этими изменениями, хотя бы по простейшим показателям. Другим важным моментом является отбор и хранение проб. Растворенные газы и легкие углеводороды могут потеряться при отборе и хранении. В результате данные для расчета AT будут искажены настолько, что установка не будет работать или не сможет выйти на проектные показатели. При подготовке к исследованиям важно оценить объем и направление исследований исходя из предполагаемого ассортимента получаемой продукции и набора процессов. Что нужно получить при проведении исследований:

Разгонку на узкие фракции (материальный баланс);

Достаточное количество узких фракций для детального анализа качества получаемых продуктов или полупродуктов (бензин, дизтопливо и т.д.);

Полученные на пилотных установках продукты должны быть проанализированы на соответствие действующим стандартам на товарные нефтепродукты по маркам;

Необходимо ограничить исследования определением главных показателей нефтепродукта, которые дадут ограничения при составлении материального баланса и фракционного состава (содержание серы, вязкость, температура помутнения).

При проектировании мини-НПЗ качество нефти может колебаться очень резко. Колебания качества нефтей необходимо систематизировать на начальном этапе исследований и принять решения как по программе исследований, так и по предполагаемой схеме завода.

Эксперимент - основа проектирования.

Планирование эксперимента должно отвечать следующим требованиям:

эксперимент необходимо ставить так, чтобы полученные данные можно было обобщить, т.е. выводы из опыта распространить на условия, в которых будет проводиться промышленный процесс;

следует изучить влияние тех параметров, которые существенным образом воздействуют на ход процесса, но уменьшить при этом число исследуемых параметров до возможного минимума;

стремится к минимально необходимому числу опытов;

должна быть воспроизводимость эксперимента;

при проведении эксперимента должны быть минимальными стоимость и затраты труда;

результаты опытов следует подвергнуть критической оценке и представить в виде, удобном для их использования при проектировании.

Ввиду сложности изучаемых технологических процессов при проведении эксперимента исследователь чаще всего использует математическую теорию планирования, что дает возможность избежать излишне длительных и дорогостоящих систематических исследований и одновременно очень точно составить план решения задачи при минимально необходимом числе опытов.

Эксперимент проводится обычно в лабораторном масштабе и должен включать изучение статики, кинетики и механизма процесса.

Однако полное исследование невозможно, особенно сложного процесса. Поэтому чаще всего используют зависимость критерия эффективности (например производительность, выход целевой продукции, средняя прибыль, приведенный доход и т. д.) от отдельных факторов процесса. Затем находится система уравнений, описывающих зависимости интересующих зависимых переменных от изменений независимых параметров.

3. Проведение экспериментов на пилотных, укрупненных и полупромышленных установках

После проведения исследовательских работ, позволяющих разработать технологическую концепцию, возникает проблема практической реализации процесса в промышленном масштабе. Однако собранная к этому времени информация о процессе недостаточна для составления проекта промышленной установки, так как большинство единичных элементов процесса реализуется различными способами в лабораторном и промышленном масштабе. Кроме того, промышленная установка должна включать в себя разнообразное оборудование, не применяемое в лабораторном масштабе, что связано с необходимостью накопления и перемещения больших масс и переноса больших количеств энергии в производственных условиях. Поэтому для правильного проектирования промышленной установки необходимо провести исследования в масштабе, среднем между лабораторным и промышленным. Данный этап работ называется развитием процесса. Он охватывает не только экспериментальные исследования, но и проектные расчеты, и предварительные пробы экономической оценки процесса.

После разработки технологической концепции метода и предварительного определения числа и вида единичных элементов процесса приступают к проектированию установки промежуточного масштаба.

Цель исследований на такой установке пополнение сведений о процессе, необходимых для правильного проектирования промышленной установки, определение оптимальных параметров и экономической оценки метода производства.

Проектируются и сооружаются опытные и опытно – промышленные установки, предназначенные для неоднократного их использования при отработке новых технологических процессов, определении параметров при использовании других исходных веществ, или испытании новых катализаторов и т.п. Проектирование и изготовление стендов и опытных установок разового использования предназначаются для проверки и отработки только данного изделия или процесса.

Полученные результаты лабораторных исследований, испытаний на опытно – промышленной и промышленной установках используются для составления технологического регламента, который является исходным материалом для проектирования вновь разрабатываемой или модифицируемой технологической установки.

4. Технологическая структура нефтеперерабатывающей промышленности РФ для анализа к разработке новых технологий