авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |

Энергосберегающая технология сольвентной деасфальтизации нефтяных остатков

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Султанов Фаиз Минигалеевич

Энергосберегающая технология сольвентной

деасфальтизации нефтяных остатков

05.17.07 – Химия и технология топлив и специальных продуктов

Автореферат

диссертации на соискание учёной степени

доктора технических наук

УФА-2009

Диссертация выполнена в ГУП «Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан» и ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Научный консультант

доктор химических наук, профессор Хайрудинов Ильдар Рашидович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ахметов Сафа Ахметович,

ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

доктор технических наук, профессор Григорян Леон Гайкович,

ГОУ ВПО «Самарский государственный технический университет»

доктор химических наук, профессор Доломатов Михаил Юрьевич,

ГОУ ВПО «Уфимская государственная академия экономики и сервиса»

Ведущая организация:

ОАО «ВНИПИ нефть»

Защита состоится _____________200__г. в ___часов на заседании диссертационного Совета ________ при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» (УГНТУ) по адресу:

450062, Республика Башкортостан, Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат диссертации разослан «___»___________200___г.

Учёный секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук,

профессор К.Г. Абдульминев

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. В последние годы в России в связи с формированием рыночных отношений наблюдается тенденция к повышению стоимости всех видов энергоресурсов. Особенно сильно выросли цены на электроэнергию и водяной пар. Высокая стоимость энергоносителей в сочетании с большой изношенностью оборудования и значительным отставанием в темпах обновления технологического оформления процессов приводит к удорожанию продукции нефтепереработки и снижению её конкурентоспособности на мировом и отечественном рынках.

В России в настоящее время эксплуатируются 19 из имеющихся 24-х установок пропановой деасфальтизации гудрона. Технология процесса была разработана ещё в 50-60-х годах и до настоящего времени не претерпела существенных изменений. В качестве растворителя используется пропан, целевым продуктом процесса является деасфальтизат - базовый продукт для выпуска моторных масел. Выход побочного продукта процесса - асфальта достигает 64-85% на исходное сырьё. Асфальт пропановой деасфальтизации на сегодня большей частью используется крайне неэффективно. По удельным энергозатратам отечественные установки пропановой деасфальтизации гудрона значительно уступают зарубежным аналогам.

Эти обстоятельства потребовали проведения исследовательских работ по созданию современных энергосберегающих технологий процесса деасфальтизации гудрона, направленных на получение как сырья для производства минеральных масел, так и сырья для гидрокаталитических процессов глубокой переработки нефти, и разработки новых направлений квалифицированного применения продуктов процесса деасфальтизации гудрона.

Исходя из этого были сформулированы цель и задачи исследований. Они выполнены в соответствии с «Программой по разработке процессов деасфальтизации нефтяных фракций методом сверхкритической экстракции пропаном и смесью пропан-бутан», утверждённой первым заместителем МНХП СССР В.М.Гермашом 29 октября 1989г., а также «Программой научно-производственной деятельности ИПНХП по обеспечению генерального плана развития нефтеперерабатывающих предприятий АО «Башнефтехим» в1995г и распоряжением кабинета Министров РБ № 969-р от 25.08.95г.

Цель работы. Разработка научно-методической основы для реализации современных технологий процессов пропановой и пропан-бутановой деасфальтизации, направленной на снижение энергоемкости процессов и расширение сырьевой базы и ассортимента получаемых продуктов.

Задачи исследований:

  • создание экспериментальной базы и методов исследования;
  • исследование закономерностей процесса пропан-бутановой деасфальтизации и сверхкритического разделения смеси деасфальтизат – растворитель и разработка методов расчета;
  • разработка технологических схем по оснащению установок пропановой и пропан-бутановой деасфальтизации гудрона современными узлами регенерации растворителя в сверхкритических условиях, инжекторной системой компремирования, аминной очистки растворителя, системой нагрева потоков горячим органическим теплоносителем;
  • проведение технико-экономического анализа эффективности включения процесса пропан-бутановой деасфальтизации в схемы глубокой переработки нефти.
  • поиск новых направлений применения процесса пропан-бутановой деасфальтизации нефтяных остатков, включающий исследования по:

- расширению сырьевой базы процесса и ассортимента выпускаемой продукции;

- научному обоснованию и реализации на отечественных НПЗ топливного направления с применением процесса деасфальтизации нефтяных остатков;

- разработке новых экономически выгодных схем переработки нефти с включением процесса деасфальтизации.

Научная новизна работы.

Обоснованы и разработаны научно-методические основы для создания нового процесса пропан-бутановой деасфальтизации нефтяных остатков, включающего узел сверхкритической регенерации, инжекторную систему компремирования и узел аминной очистки растворителя.

На основе экспериментов и термодинамического анализа установлены закономерности процесса фазового разделения деасфальтизатного раствора в сверхкритических условиях, разработаны методики расчета состава равновесных фаз, получаемых в условиях сверхкритического разделения, выявлено влияние физических и динамических параметров, таких как средний размер и дисперсный состав частиц фазы деасфальтизата, формирующихся в подводящем (трансферном) трубопроводе в сверхкритический разделитель, скорость потока, время прибывания смеси в разделителе на результаты фазоразделения.

Выполнено физическое моделирование процесса компремирования пропана струйным инжектором. Показана принципиальная возможность вовлечения высоконапорного потока пропана, получаемого при сверхкритическом разделении деасфальтизатного раствора, для инжектирования низконапорного потока газообразного пропана, выводимого из отпарных колонн установки деасфальтизации, за счет применения струйных аппаратов.

Разработаны методики расчета рабочих параметров струйных аппаратов, включаемых в узел регенерации растворителя из деасфальтизатного раствора в сверхкритическом режиме.

Установлены закономерности, определяющие влияние параметров режима процесса деасфальтизации, физико-химических характеристик сырья и растворителя на качество и выход продуктов. Разработаны методики и программы расчетов требуемого состава растворителя для заданных параметров разделения.

Научно-практическая значимость работы и внедрение результатов работы в практику.

Разработаны лабораторные и пилотные установки, специальная технологическая нитка, реализованная на промышленной установке при проведении опытно-промышленных экспериментов, и методики исследования процесса разделения деасфальтизатного раствора в сверхкритических условиях.

На основе проведенных исследований разработан новый процесс сольвентной деасфальтизации нефтяных остатков с использованием энергосберегающей технологии регенерации растворителя в сверхкритических условиях, инжекторной системы компремирования растворителя и дополнительных узлов аминной очистки растворителя и нагрева и циркуляции органического теплоносителя АМТ-300. Новый процесс освоен и успешно внедрен в производство в 2007г. на ОАО «Уфанефтехим». Экономия энергоресурсов в результате реконструкции установки составила 39,4%, в стоимостном выражении 28,7 млн. руб. в год, содержание сероводорода в циркулирующем растворителе снижено с 2 до 0,01%.

Получены опытно-промышленные партии пропан-бутанового деасфальтизата и асфальта и опробованы различные направления их использования. На установке деасфальтизации 36/1, получения битума 19/3 ОАО «Уфанефтехим» в промышленных масштабах реализована технология получения неокисленных дорожных битумов марок БНН 50/80 и БНН 80/120. На установках деасфальтизации 36-1/1, 36-1/2, селективной очистки 37/1, депарафинизации 39/2 ОАО «Новойл» получены опытные партии высоковязких технологических маслел ПС-28 и П-40.

В 1994г. ПРСО «Башкиравтодор» с использованием неокисленных дорожных битумов ОАО «Уфанефтехим» построен опытный участок дороги протяженностью свыше 10 км. Результаты многолетних квалификационных испытаний и наблюдений за дорожным покрытием показали, что в течение 15 лет на этом участке не произошли существенные изменения качества дороги, отсутствуют следы глубокого износа и разрушений.

Разработаны технологические регламенты на проектирование реконструкции установок пропановой деасфальтизации 36/1 (ОАО «Новойл», 1993г.), 36/2 (ООО «Лукойл–Волгограднефтепереработка», 1992г.), 36/2М (ОАО «Ангарская нефтехимическая компания», 1992г.), 36/5 (ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», 1991г.).

Выполнены исследования и подготовлены технико – экономические расчеты (ТЭР) применительно к сырьевой базе России и Казахстана по организации переработки тяжелых нефтей сочетанием процессов атмосферной перегонки нефти и деасфальтизация мазута с получением деметаллизированной нефти и дорожных битумов марок БНД 60/90 и БНД 90/130.

Технология пропан-бутановой деасфальтизации в различных вариантах внедрена в производство на ОАО «Уфанефтехим» и ОАО «Новойл».

Основные положения, защищаемые автором.

  • Методики прогноза режима и величин основных технологических параметров процесса фазового разделения деасфальтизатного раствора в сверхкритических условиях.
  • Защищенная патентами РФ энергосберегающая технология регенерации растворителя в процессах пропановой и пропан-бутановой деасфальтизации гудрона с применением сверхкритического разделителя для деасфальтизатного раствора и струйного аппарата для очистки и компремирования растворителя систем низкого и среднего давлений.
  • Защищенные патентами РФ технологии производства новых видов продукции на основе деасфальтизата и асфальта пропан-бутановой деасфальтизации гудрона.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных, всероссийских, республиканских и отраслевых конференциях, семинарах и совещаниях, в том числе:

  • на международной конференции по проблемам комплексного освоения трудноизвлекаемых запасов нефти и природных битумов (добыча и переработка) (г. Казань, 1994 г.);
  • на первой и второй республиканских конференциях по энергоресурсосбережению в республике Башкортостан (г. Уфа, 1997, 1999 г.г.).
  • на научно–практической конференции, проведенной в рамках VI Международной специализированной выставки «Нефть, газ–99», г. Казань, 1999г.
  • на V Международной научной конференции «Методы кибернетики химико–технологических процессов (КХТП–V–99)», г. Уфа, 21-22 июня 1999г.
  • на Международной конф. «Современная технология и производство экологически чистых топлив в первом десятилетии XXI века», г. Кириши, 1999г.
  • на Международной конференции «Актуальные проблемы Российской нефтепереработки и возможности их решения», Санкт-Петербург, 31 октября 2000г.
  • на НП Конференциях, проведенных в рамках II, III, IV,V, VI Конгрессов нефтегазопромышленников России, г. Уфа, 2000, 2001, 2003, 2004, 2005г.г.
  • на Международных НП Конференциях «Нефтепереработка-2008», г. Уфа, 2008г. и «Нефтегазопереработка-2009», г. Уфа, 2009г.

Публикации. По теме диссертации издано 70 научных работ, в том числе 2 тематических обзора, 21 статьи в научных журналах, 28 тезисов докладов, получены 19 патентов Российской Федерации. Основные материалы, относящиеся к теме диссертации, изложены в научно-технических отчетах ГУП «Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан» (ГУП «ИНХП РБ») и технологических регламентах на проектирование реконструкции установок.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов и приложений.

Материал диссертации изложен на 313 страницах машинописного текста, включая 74 таблиц, 47 иллюстраций, список цитируемой литературы из 252 наименований, и приложения на 25 стр.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна, практическая ценность, приведены результаты внедрения работы и основные научные положения, выносимые на защиту.

1 Литературный обзор

В обзоре обобщены информация и результаты исследований отечественных и зарубежных авторов по проблемам совершенствования процессов деасфальтизации гудрона углеводородными растворителями с целью получения сырья для производства минеральных масел, дорожных битумов и сырья для процесса каталитического крекинга.

Показано, что с целью значительного снижения энергозатрат на установках деасфальтизации большую перспективу имеет технология сверхкритической регенерации растворителя (процесс РОЗЕ).

2 Разработка методов исследования

2.1 Разработка методик экспериментального исследования

Исследования процесса деасфальтизации нефтяных остатков и наработка продуктов проводились в опытном производстве ГУП «ИНХП РБ» на пилотной установке экстракции периодического действия ЭПД-2.

Для проведения исследований процесса сверхкритического фазоразделения деасфальтизатного раствора были разработаны лабораторная и пилотная установки, которые позволяют визуально наблюдать процессы разделения и произвести отборы проб и анализы состава образующихся фаз в статических условиях и при непрерывной подаче деасфальтизатного раствора.

Для проведения опытно-промышленных экспериментов по отработке процесса регенерации растворителя в сверхкритических условиях была изготовлена и смонтирована специальная технологическая линия на промышленной установке пропановой деасфальтизации 36/5 ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания» (ЗАО «РНПК»), состоящая из дозировочного насоса, подогревателя деасфальтизатного раствора и аппарата разделения фаз (АРФ) с соответствующей трубопроводной обвязкой (рис. 1).

Рис. 1 Схема технологической линии фазоразделения в сверхкритических условиях:

АРФ - аппарат разделения фаз; 1 - испаритель Э-1; 2 - испаритель Э-1а; 3 -дозировочный насос, 4 - подогреватель, 5 - пробоотборники; Т,Р - датчики температуры, давления.

Потоки: I–поток деасфальтизатного раствора из колонны К-1; II–деасфальтизат; III–пропан; IV–пары пропана; V–водяной пар.

Деасфальтизатный раствор отбирался из потока деасфальтизатного раствора, выходящего с верха экстракционной колонны К-1. Дозировочным насосом этот раствор под давлением 4,5-6,0 МПа прокачивался через паровой подогреватель, нагревался до 110-150 °С и далее подавался в аппарат фазового разделения, где пропан отделялся от деасфальтизата. Пропан с верха АРФ поступал в линию выхода паров пропана из испарителя Э-1а. Деасфальтизатный раствор с низа АРФ выводили в линию деасфальтизатного раствора из Э-1а. Количество поступающего на разделение раствора регулировали длиной хода плунжера дозировочного насоса в пределах до 60 л/ч.

АРФ представляет из себя цилиндрический аппарат, снабженный стеклянными "гляделками" для визуального наблюдения за процессом фазоразделения. В первой серии опытов, проведенной в 1992г., использовали вертикальный аппарат фазоразделения объемом 135 мл. Во второй и третьей сериях опытов, проведенных в 1993, 1994 гг., использовали укрупненный горизонтальный аппарат объемом 2л, эскиз которой приведен на рис. 1.

Для проведения исследований струйных аппаратов нами совместно с сотрудниками ФГУП «НПП «Мотор» была разработана и сконструирована пилотная установка компремирования пропана и пропан - бутановых смесей струйным инжектором. Установка была смонтирована на опытном производстве ГУП «ИНХП РБ» с использованием существующего оборудования и технологических линий бехельтерной водородной установки.

2.2 Математическое моделирование процесса деасфальтизации со сверхкритическим узлом регенерации растворителя

Степень разделения деасфальтизатного раствора в статических условиях зависит от режимных параметров процесса, определяющих термодинамическое состояние системы, таких как, температура, давление, химический состав разделяемой смеси. При проведении процесса в непрерывном режиме на степень разделения существенно влияют также динамические, конструктивные и другие характеристики процесса. Поэтому для математического моделирования процесса необходимо не только его термодинамическое рассмотрение, но и изучение гидродинамики потоков неоднородной дисперсной системы в самом разделителе и в подводящем (трансферном) трубопроводе.

В работе с использованием уравнений Флори и Хаггинса для химических потенциалов растворителя и растворенного вещества получены следующие зависимости для определения составов образующихся фаз в статических условиях:

r (1)

, (2)

где 1 – объемная доля растворителя в нижней фазе, r – отношение молярных объемов деасфальтизата и растворителя, 2 – объемная доля деасфальтизата в верхней фазе, – параметр, определяемый экспериментально (величины с индексом «к» относятся к экстракционной колонне, а с индексом «р» - к сверхкритическому разделителю).

Для определения влияния динамических параметров на характеристики процесса разделения деасфальтизатного раствора, поступающего в сверхкритический разделитель в виде эмульсии, проведены гидродинамические расчеты. Эти расчеты показали, что минимальная длина разделителя l, обеспечивающая содержание масла в выводимом растворителе не больше некоторого требуемого технологическими нормами значения С*, определяется формулой:

, (3)

где - скорость осаждения частиц, Q – расход эмульсии на входе в аппарат, С0 – концентрация деасфальтизата в эмульсии на входе в разделитель.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.