ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ТОПЛИВА И УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ Установочная лекция Чеканцев Никита Витальевич, доцент каф. ХТТ и ХК ИПР

2. 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

3. Литература • Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти. Учебное пособие для вузов.– Уфа: Гилем, 2002. – 672 с. • Камнева А.И., Платонов В.В. Теоретические основы химической технологии горючих ископаемых. – М.: Химия, 1999. – 288 с. • Теляков Н.М. Технология переработки угля, нефти, газа.– СПб.: Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет), 2008. – 87 с. • 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, 2011. — 328 с. • Химия нефти. Руководство к лабораторным занятиям / Под ред. И.Н. Диярова и др. – Л.: Химия, 1990. – 209 с. • О.В. Крылов Гетерогенный катализ. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. – 679 с. • Колесников И.М. Катализ и производство катализаторов. – М.: Техника, ООО «ТУМА ГРУПП», 2004. – 400 с. • Колесников С. И. Научные основы производства высокооктановых бензинов с присадками и каталитическими процессами.– М. : Нефть и газ, 2007. –  539  • Валявин, Г.Г.; Суюнов, С.А.; Ахметов, С.А.; Валявин, К.Г. Современные перспективные термолитические процессы переработки сырья.– СПб: Недра, 2010 – 224 с. • Ахметов С. А. Ишмияров, М.Х., Кауфман А.А. Технология переработки нефти, газа и твердых горючих ископаемых. – СПб: Недра, 2009–827 с. • Мановян А.К. Технология первичной переработки нефти и газа, М., изд. «Химия», 2001 г. – 568 с. • Каминский Э.Ф., Хавкин В.А. Глубокая переработка нефти: технологический и экологический аспекты. – М.: Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. – 384 с.

4. 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

5. 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

7. Национальный исследовательский Томский политехнический университет Институт природных ресурсов Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики ГЛУБОКАЯ ПЕРЕРАБОТКА УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ В РОССИИ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Чеканцев Никита Витальевич, к.т.н.

8. 2 ПЛАН ПРЕЗЕНТАЦИИ • Современное состояние нефтепереработки и нефтехимии в России. • Региональное распределение нефтеперерабатывающих предприятий. • Решение проблемы повышения глубины переработки сырья и повышения качества нефтепродуктов. • Задачи в области создания катализаторов нефтепереработки и нефтехимии. • Интеллектуализация нефтеперерабатывающих предприятий.

9. Современное состояние отрасли «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». • Дуплякин В.К. Современные проблемы российской нефтепереработки и отдельные задачи ее развития // Рос. Хим. Ж. – 2007.- т. LI. - №4.- с. 11-22 3

10. 4 Современное состояние отрасли • 27 крупных НПЗ мощностью 300-350 млн. т/год. • Более 200 мини-НПЗ. • ГПЗ (переработка жидких фракций газового конденсата).

11. Организационная структура нефтепереработки в России Первичная переработка нефти по основным компаниям и концентрация производства в нефтеперерабатывающей промышленности России в 2010 г. 5

12. 6 Региональное распределение нефтеперерабатывающих предприятий

13. Проблемы переработки нефти в России • В настоящее время нефтепереработка России существенно отстает в своем развитии от промышленно развитых стран мира. Сроки эксплуатации российских НПЗ Переработка нефти и производство основных нефтепродуктов в РФ, млн.т (без учета ОАО «Газпром») 7

14. Проблемы переработки нефти в России Производство и распределение топлива, млн. т 8

15. Значение индекса Нельсона на НПЗ в РФ Уфанефтехим – 8,60 Пермнефтеоргсинтез – 7,00 9

16. 10 Интегральные показатели нефтепереработки

17. Современное состояние отрасли • 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. 11

18. 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 35-38 млрд. долл.) • Действительно рациональная переработка углеводородного сырья химические продукты с высокой добавленной стоимостью может быть обеспечена глубокой интеграцией нефтепереработки и нефтехимии. 12

19. 13 Общая схема переработки нефти Нефть на НПЗпосле промысловой подготовки Глубокое обезвоживание и обессоливание Первичная переработка нефти Светлые фракции Средние фракции Остаток (мазут, гудрон) Облагораживающий процесс Углубляющий процесс (каталитическая переработка) Облагораживающий процесс Глубокая переработка Вторичная переработка Вторичная переработка Моторные топлива Сырье для нефтехимии Масла, парафины Битумы, кокс Полимеры, каучуки, ПАВ, стирол, полистирол, ароматика, метанол, МТБЭ и др. Нефтехимия

20. Основополагающие документы • Программа «Топливо и энергия», 1995 г. • «Энергоэффективная экономика», 2000 г. • «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», 2002 г. Отсутствие единого центра управления и эффективной нормативно-правовой базы, гарантирующей выполнение государственных решений. 14

21. 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. 15

22. 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 16

23. 17 Размещение крупных НПЗ • Побережье Черного моря. • Побережье Балтийского моря. • Побережье Баренцева моря. • Побережье Тихого океана (о. Сахалин). • На замыкании Восточно-Сибирского нефтепровода.

24. 18 Два этапа увеличения глубины переработки 1. Увеличение вдвое конверсии тяжелых дистиллятов (вакуумного газойля) с 35-40 до 85 %, что обеспечит ГПН до 75-85 % - наращивание мощностей каталитического крекинга; - наращивание мощностей гидрокрекинга. 2. Дальнейший рост ГПН обеспечивается увеличением конверсии нефтяных остатков - введение модифицированных процессов кат - и гидрокрекинга; - коксование гудронов.

25. Производство экологически чистых моторных топлив • Евро-2 – 2006 год • Евро-3 – 2008 год • Евро-4 – 2010 год • Евро-5 – 2014 год • Эти стандарты касаются топлива только для новых машин. 19

26. Состав бензинов российского производства и бензинов Евросоюза 20

27. Повышение качества автобензинов • 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) 21

28. Увеличение мощностей скелетной изомеризации легких бензиновых фракций. • Увеличение мощностей процесса алкилирования. • Наращивание мощностей по производству оксигенатов. • Цель реформирования состава автобензинов заключается в достижении умеренного содержания ароматики (25-35 %), остальное - изопарафины. 22

29. Стратегическое значение катализаторов для нефтепереработки и нефтехимии • Без их использования невозможно выпускать продукцию с высокой добавленной стоимостью. • Катализаторы – это высокотехнологичные изделия, с которыми связывают научно-технический прогресс в базовых отраслях экономики любой страны. • Современное состояние каталитической подотрасли: спад и деградация. 23

30. 24 Современное состояние каталитической подотрасли Зависимость от импорта катализаторов: • в нефтепереработке - 75 %; • в нефтехимии – 60 %; • в химической промышленности – 50 %.

31. Преимущества российских катализаторов • Инновационный проект «Разработка нового поколения катализаторов для производства моторных топлив», ИК СО РАН, ИППУ СО РАН • эксплуатируются на установках ТНК-ВР, «Газпромнефть»; • не уступают западным аналогам, по ряду параметров превосходят при преимущественно меньшей стоимости. Катализаторы крекинга «Люкс» Катализаторы риформинга ПР-71, ПР-81 25

32. 26 Интеллектуализация нефтеперерабатывающих предприятий «Энергетическая стратегия России на период до 2020 года», 2002 г. Меры по модернизации и повышению ресурсоэффективности установок переработки нефти Требуются новые информационные технологии для оптимизации и прогнозирования химико-технологических процессов

33. НАУЧНАЯ ШКОЛА Математическое моделирование на физико-химической основе многокомпонентных промышленных процессов переработки углеводородного сырья Кравцов А.В.– д.т.н., проф., ведущий специалист технологии нефти и газа. Иванчина Э.Д. – д.т.н., проф., ведущий специалист по моделированию процессов нефтепереработки и нефтехимии. 27

34. МОДЕЛИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ПОЗВОЛЯЮТ Реализовать* наиболее эффективный вариант реконструкции промышленной установки катализатор Обеспечить загрузку наиболее активного и селективного катализатора (перезагрузка нового катализатора – несколько десятков и сотен млн. долларов!) 28 *на модели

35. СТРУКТУРА МОДЕЛИРУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ База данных Программно-реализованная математическая модель производства База знаний Эксперты Пользователи Интерфейс 29

36. 30 КОНКУРЕНТЫ • Позволяют проектировать новое оборудование и установки • Моделируют процессы промысловой подготовки нефти и газа (отстаивание, сепарация, ректификация) • Прогнозирующая способность Hysys Aspen Tech PIMS Chemcad +Pro II и др.

37. ПРЕИМУЩЕСТВА ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ Учитывают специфику сырья и технологии каждого конкретного завода На разных заводах разное сырье! 1 Оптимизируют работу действующего оборудования, повышая ресурсоэффективность производства 2 Моделируют работу установок глубокой переработки нефти (производство бензинов, дизельных топлив , моющих средств и др.) 3 Экономия – сотни тысяч рублей в сутки! Обладают прогнозирующей способностью, погрешность 4-5 % 4 31

38. 32 ЗАДЕЛ: РАЗРАБОТАН МОДУЛЬ СВЯЗИ С ЕТВД* ООО «КИНЕФ» Автоматический ввод и накопление данных *ЕТВД – общезаводская база данных ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» (ООО «КИНЕФ»)

39. РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА НА ООО «КИНЕФ» • оптимизация производства полуфабрикатов СМС и увеличение выхода продукта на 5-7% – дополнительная прибыль предприятия более 5 млн. руб.; • продление срока службы платиносодержащего катализатора на 15 % (вместо 260 суток проработал 320 суток) – дополнительная прибыль предприятия более 20 млн. руб.; • рекомендации по оптимизация работы теплообменного и печного оборудования – перспективный проект (2015 год). 33

40. Выводы Для повышения эффективности нефтеперерабатывающей промышленности России, обеспечения технологической и региональной сбалансированности нефтяного комплекса в целом необходимо: 1) продолжить модернизацию существующих НПЗ; 2) построить новые высокотехнологичные НПЗ в европейской части страны (ТАНЕКО, Кириши-2); 3) сформировать систему локальных и промысловых НПЗ и ГПЗ в Восточной Сибири (Ленек) и новых НПЗ и НХК регионального и экспортного назначения на Дальнем Востоке (бухта Елизарова); 4) сократить зависимость от импорта катализаторов; 5) внедрять на отечественных НПЗ новые информационные технологии – моделирующие системы с прогнозирующей способностью. Таким образом, для решения поставленных перед отраслью задач, необходима тесная интеграция науки, академического и вузовского сообщества, а также бизнеса и государства. 34

41. Национальный исследовательский Томский политехнический университет Институт природных ресурсов Кафедра химической технологии топлива и химической кибернетики Спасибо за внимание! Чеканцев Никита Витальевич, к.т.н. E-mail: Chekancev@tpu.ru 35