ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Ивашкина Елена Николаевна, доцент каф. ХТТ и ХК ИПР Установочная лекция

Химическая технология топлива и углеродных материалов 10, 11 семестр – экзамен 11 семестр – экзамен, зачет Всего 352 часа: Ауд. 44 часа Самост. 308 часов Лекции – 22 часа (11 лекций) Лаборатория - 16 часов Практика – 6 часов 9 семестр – 2 часа (уст.) 10 семестр – 20 часов 11 семестр – 22 часа

Литература 1. Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти. Учебное пособие для вузов.– Уфа: Гилем, – 672 с. 2. Камнева А.И., Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. – М.: Химия, – 288 с. 3. Теляков Н.М. Технология переработки угля, нефти, газа.– СПб.: Санкт- Петербургский государственный горный институт (технический университет), – 87 с.СПб.: Санкт- Петербургский государственный горный институт (технический университет) 4. Смидович, Екатерина Владимировна Технология переработки нефти и газа. Крекинг нефтяного сырья и переработка углеводородных газов : учебник для вузов / Е. В. Смидович. 4-е изд., стер. М. : Альянс, с. 5. Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям / Под ред. И.Н. Диярова и др. – Л.: Химия, – 209 с. 6. О.В. Крылов Гетерогенный катализ. – М.: ИКЦ «Академкнига», – 679 с. 7. Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. – М.: Техника, ООО «ТУМА ГРУПП», – 400 с. 8. Колесников С. И. Научные основы производства высокооктановых бензинов с присадками и каталитическими процессами.– М. : Нефть и газ, – 539 КолесниковМ. : Нефть и газ 9. Валявин, Г.Г.; Суюнов, С.А.; Ахметов, С.А.; Валявин, К.Г. Современные перспективные термолитические процессы переработки сырья.– СПб: Недра, 2010 – 224 с. Валявин, Г.ГСуюнов, С.ААхметов, С.АВалявин, К.ГСПб: Недра 10. Ахметов С. А. Ишмияров, М.Х., Кауфман А.А. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых. – СПб: Недра, 2009–827 с. Ахметов С. А.Ишмияров, М.Х., СПб: Недра 11. Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и газа, М., изд. «Химия», 2001 г. – 568 с. 12. Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. – М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», – 384 с.

Содержание теоретического раздела дисциплины Семестр 10: Введение: состояние и тенденции развития мировой топливно- энергетической системы. Перспективы производства и применения товарных продуктов. Тенденции развития технологии переработки ГИ в России и за рубежом Технология переработки газов: методы подготовки к переработке и разделению. Технология сепарационной подготовки нефти и газоконденсата

Содержание теоретического раздела дисциплины Семестр 10: Технология переработки нефти и газоконденсата: атмосферная перегонка нефти и газоконденсата; атмосферно- вакуумная перегонка; технологические основы разделения и очистки дистиллятов и остатков с применением разных реагентов, деасфальтизация, депарафинизация.

Содержание теоретического раздела дисциплины Семестр 11: Технология переработки нефти и газоконденсата: термический крекинг под давлением. Коксование нефтяных остатков, производство битумов и пеков, каталитические процессы (риформинг, изомеризация, гидроочистка, гидрокрекинг), производство смазочных масел Переработка твердых горючих ископаемых: производство углеродных материалов. Процесс полукоксования, коксования углей, улавливание и переработка химических продуктов коксования, процессы газификации ТГИ, гидрогенизация ТГИ, получение синтетических топлив

Современные проблемы химической технологии природных энергоносителей Увеличение глубины переработки углеводородного сырья Повышение качества выпускаемой химической продукции Повышение экологической безопасности химического производства Повышение ресурса эффективности и химико- технологических производств Интеллектуализация химических производств (управление ХТ-процессами с использованием систем технологического моделирования)

Повышение глубины переработки углеводородного сырья Современное состояние отрасли: 28 крупных НПЗ мощностью млн. т/год На 67 мини-НПЗ перерабатывается 11,5 млн. т/год нефти и 8,2 млн. т/год газового конденсата

Интегральные показатели нефтепереработки Показатель РФЕвросоюзСША Средняя мощность НПЗ, млн. т/год 11,06,24,5 Загрузка мощностей, % Индекс Нельсона 3,87,29,5 Износ основных фондов, %80-- Глубина переработки, % Конверсия нефтяных остатков, % Выход светлых нефтепродуктов, % Мощности каталитических процессов по отношению к первичной перегонке, %, в том числе: Углубляющих переработку Повышающих качество продукции 48,5 10, ,7 84, ,5 97,5 Октановое число бензинового фонда (ОЧИ+ОЧМ)/ Содержание серы в дизтопливе, ppm2000

Вывод 1 Нерациональное размещение предприятий обусловливает дальность перевозок нефтепродуктов до 2 тыс. км. В Европе и США транспортное плечо составляет менее 100 км Россия занимает 4 место в мире по нефтепереработке, в то время, как по глубине переработке – на 67 месте из 122 стран

Причины низкого уровня ГНП Низкая доля деструктивных процессов в технологической схеме НПЗ Основные фонды должны возрасти в 3-3,5 раза, что эквивалентно обновлению 2/3 нефтеперерабатывающей отрасли (это требует инвестиций в млрд. долл.) Среднеотраслевой коэффициент технологической сложности (индекс Нельсона) в настоящее время равен 3,84

Наибольшие индексы Нельсона имеют Салаватнефтеоргсинтез – 8,60 Пермнефтеоргсинтез – 7,06 Вывод 2: действительно рациональная переработка углеводородного сырья в высокоценные химические продукты с высокой добавленной стоимостью может быть обеспечена глубокой интеграцией нефтепереработки и нефтехимии

Основополагающие документы Программа «Топливо и энергия», 1995 г. «Энергоэффективная экономика», 2000 г. «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», 2002 г. Вывод 3: отсутствие единого центра управления и эффективной нормативно- правовой базы, гарантирующей выполнение государственных решений

Вывод 4: Отрасли нефтепереработки и нефтехимии в России – одни из самых отсталых в мире (хуже только в Африке), они являются слабым звеном в структуре нефтегазового комплекса страны

Проявление кризиса выражается в следующих признаках: Нефтепереработка избыточна Нефтепереработка неконкурентная Нефтепереработка убыточна Вывод 5:нефтепереработка – это важнейшая отрасль страны, ее развитие относится к стратегическим задачам экономического роста государства, его национальной безопасности Состояние нефтепереработки должно определяться не частными интересами нефтяных компаний, а законодательной базой и эффективным механизмом поощрения инноваций и инвестиций.

Направления модернизации нефтеперерабатывающего комплекса Разработка стратегии размещения НПЗ Повышение глубины переработки углеводородного сырья до мирового уровня и выше Производство экологически чистых моторных топлив Интеграция с нефтехимией и ее ускоренное развитие

Стратегия размещения НПЗ Число НПЗ в России необходимо удвоить, чтобы сократить дальность перевозок продуктов до конечного потребителя, исключить дефицитные по нефтепродуктам округа и избавиться от монополизма лидирующего в регионе завода Расширение действующих и строительство новых, ориентированных на экспорт продукции НПЗ мощностью до 30 млн. т/год каждый

Размещение крупных НПЗ Побережье Черного моря Побережье Балтийского моря Побережье Баренцева моря Побережье Тихого океана (о. Сахалин) На замыкании Восточно-Сибирского нефтепровода

Оптимальные технологические схемы переработки нефти Двухпоточная схема: каждый процесс представлен двумя одноименными технологическими установками Схема маслаяной переработки нефти: Атмосферно-вакуумная перегонка маслаянистой нефти (АВТМ); Деасфальтизация гудрона; Селективная очистка масла. фракций и деасфальтизата; Депарафинизация рафинатов; Гидроочистка депарафинизированных рафинатов

Комбинирование процессов на НПЗ топливного профиля ЭЛОУ-АВТ (АТ) Гидроочистка бензина – каталитический риформинг; Гидроочистка вакуумного газойля – каталитический крекинг – газоразделение; Сероочистка газов – производство серы Вакуумная перегонка – гидроочистка – каталитический крекинг – газофракционирование Деасфальтизация - обезмаслаивание

Модели комбинированных установок Неглубокой переработки нефти ЛК-6У - 6 млн. т/год Углубленной переработки нефти ГК-3 – 3 млн. т/год Переработки вакуумного газойля Г – 2 млн. т/год Переработки мазута КТ-1 Переработки мазута КТ-1 у Переработки мазута КТ-2

Два этапа увеличения глубины переработки 1. Увеличение вдвое конверсии тяжелых дистиллятов (вакуумного газойля) с до 85 %, что обеспечит ГПН до % - наращивание мощностей каталитического крекинга; - наращивание мощностей гидрокрекинга. 2. Дальнейший рост ГПН обеспечивается увеличением конверсии нефтяных остатков - введение модифицированных процессов кат - и гидрокрекинга; - коксование гудронов.

Производство экологически чистых моторных топлив Евро-2 – 2006 год Евро-3 – 2008 год Евро-4 – 2010 год Евро-5 – 2014 год Эти стандарты будут касаться топлива только для новых машин

Новейшие каталитические технологии для производства ДТ Различные модификации гидрокрекинга Сверхглубокая гидроочистка до остаточного содержания серы до 10 ppm Процессы гидропереработки (депарафинизация, гидроизомеризация, деароматизация топлив)

Состав бензинов российского производства и бензинов Евросоюза Содержание компонентов, % мас. Россия Евросоюз 2005 г.2010 г. Бутаны 53,5 Бензин риформинга Бензин кат. крекинга Алкилат 1,55,08-16 Изомеризат 2,05,07-11 Низкооктановые компоненты 21,57,03-4 Оксигенаты 2,04,08-10 Сумм. ароматика 4338,5 не более 35 % (Евро-4) не более 25 % (Евро-5) Среднее ОЧ по исслед. методу 90,29395

Вывод 3 Для создания качественного бензинового фонда необходимо определить пути снижения суммарного содержания ароматических углеводородов с 43 до 35 % в 2014 году До 25 % в 2020 году При одновременном увеличении среднего ОЧ до 95 (по исследовательскому методу)

Увеличение мощностей скелетной изомеризации легких бензиновых фракций (получение изопрена и диметилбутанов) Увеличение мощностей процесса алкилирования Наращивание мощностей по производству оксигенатов

Вывод 4 Цель реформирования состава автобензинов заключается в достижении умеренного содержания ароматики (25-35 %), остальное - изопарафины.

Основные тенденции и современные проблемы производства высококачественных моторных топлив Углубление и химизация переработки нефти; Оптимизация качества моторных топлив с целью расширения ресурсов и снижения фактического их расхода при эксплуатации ДВС; Совершенствование конструкции двигателей; Дизелизация автомобильного парка; Применение альтернативных топлив