CC BY
11
Научная статья Original article УДК 658.512
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЯНЫХ СПЕКАЮЩИХ
ДОБАВОК
DESIGN OF PRODUCTION OF PETROLEUM SINTERING ADDITIVES
Хазиев Данил Рамилевич, студент института нефтепереработки и нефтехимии ФГБОУ ВО УГНТУ, Россия, г. Салават, e-mail: Dhaziev18@gmail.com
Альмухаметов Артур Ильгизович, студент института нефтепереработки и нефтехимии ФГБОУ ВО УГНТУ, Россия, г. Салават
Жирнов Борис Семенович, д-р. техн. наук, профессор института нефтепереработки и нефтехимии ФГБОУ ВО УГНТУ, Россия, г. Салават
Khaziev Danil Ramilevich, student of the Institute of Oil Refining and Petrochemistry FGBOU VO UGNTU, Russia, Salavat, e-mail: Dhaziev18@gmail.com
Almukhametov Artur Ilgizovich, student of the Institute of Oil Refining and Petrochemistry FGBOU VO UGNTU, Russia, Salavat
Zhirnov Boris Semenovich, dr. tech. Sciences, Professor of the Institute of Oil Refining and Petrochemistry, UGNTU, Russia, Salavat
Аннотация. В статье обозначены задачи, стоящие перед российской промышленностью, рассмотрены теоретические материалы и найдено
оптимальное и экономически эффективное решение - проектирование установки производства нефтяной спекающей добавки. В результате работы рассмотрены данные, используемые для создания проекта производства. Annotation. The article outlines the tasks facing the Russian industry, considers theoretical materials and finds an optimal and cost-effective solution - designing a plant for the production of an oil sintering additive. As a result of the work, the data used to create a production project are considered.
Ключевые слова: проектирование; нефтяная спекающая добавка; процесс термолиза; замедленное коксование.
Keywords: design; petroleum sintering agent; thermolysis process; delayed coking.
Цель работы. Создание проекта установки производства нефтяной спекающей добавки.
Задачи. Изучение литературных материалов для определения ключевых параметров, влияющих на компонентный состав и свойства целевого продукта производства, необходимость в которых обусловлена созданием математической модели производства для дальнейшего проектирования.
Одна из основных задач всей нефтеперерабатывающей отрасли промышленности России - углубление переработки нефти. В среднем, глубина переработки нефти в России составляет порядка 77 % по сравнению с 87-95 % для зарубежных заводов. Выход основных светлых нефтепродуктов -составляет около 47-48 % по сравнению с 75,2 % в среднем для предприятий США [1].
В то время как современная задача, стоящая перед коксохимическими производственными предприятиями нашей страны -проектирование новых производств и процессов, производящих нефтяной кокс с использованием слабоспекающихся углей. Месторождения и запасы коксующихся углей невелики и составляют всего 15 % от общих мировых
запасов каменного угля. При этом только 5 % углей представлены марками хорошо спекающихся углей высокого качества. Остальные 10 %, вследствие высокого выхода летучих веществ и низкой коксуемости, относятся к категории углей условно пригодных для коксования [2].
Решение обозначенных задач невозможно без разработки и внедрения в промышленность технологических процессов, основанных на переработке как тяжелых нефтяных остатков (ТНО), так и тяжелых видов нефти. Возможным квалифицированным решением задачи углубления переработки нефти является термолиз тяжелых нефтяных остатков [3, 4].
Проектирование установки производства нефтяной спекающей добавки (НСД) позволяет частично решить обозначенные задачи. НСД представляет собой пек и относится к разновидностям брикетных пеков-связующих. Применение данной добавки в промышленности позволит улучшить спекаемость углей, позволяя вовлечь в производство слабоспекающиеся и неспекающиеся угли, непригодные для коксования, тем самым расширяя сырьевую базу производства нефтяных коксов. Кроме основного продукта -спекающей добавки, в процессе образуется значительное количество керосино-газойлевых фракций. Одним из ключевых моментов на этапе проектирования производства является создание математической модели установки, которая необходима как для расчетной части, так и для графического изображения.
За основу проекта был взят известный в промышленности процесс замедленного коксования, который считается наиболее оптимальным и экономически эффективным процессом для получения как нефтяного кокса и пека, так и светлых нефтепродуктов из тяжелых нефтяных остатков, тем самым углубляющим переработку нефти.
Основой процесса производства НСД является термолиз тяжелых нефтяных остатков при повышенном давлении. Для чего производится предварительный нагрев сырья в печи и последующая поликонденсация в
реакторе с получением остаточного и дистиллятного продуктов. Дистилляты с верха реактора выводят в ректификационную колонну для разделения на товарные продукты [5].
Изначально определяется состав и свойства используемого сырья и параметры процесса, в зависимости от которых определяется время пребывания сырья в зоне реакции с целью получения продукта определенного качества. При этом по заданному выходу летучих веществ определяется содержание а-фракции (% веществ, нерастворимых в толуоле) в НСД - а и выход летучих веществ в НСД - V, а затем исходя из заданных значений температуры и давления - необходимое время пребывания сырья в реакторе, причем содержание а-фракции и время пребывания рассчитывается аналитически [6].
а = 1 - е-(к1т)п • е-к2Р (1)
где т - время пребывания сырья в реакторе, мин;
Р - давление процесса, МПа;
к1; к2, п - коэффициенты, зависящие от качества исходного сырья и заданных параметров - температуры и давления.
V = А1 - А2 • а + Аз • а2 - А4 • а3 (2)
где А1, А2, А3, А4 - коэффициенты корреляционных уравнений.
Выводы. Рассмотрены некоторые актуальные задачи, стоящие перед производственными предприятиями российской нефтехимической промышленности. Изучены материалы, на основании которых сформулировано решение имеющихся задач - проектирование производства НСД и определены ключевые параметры, необходимые для создания проекта.
Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral» №5/2022 Заключение
Материалы, использованные в данной работе, будут использованы при проектировании производства нефтяной спекающей добавки, позволяющей одновременно как вовлечь в производство нефтяных коксов слабоспекающиеся угли, так и повысить процент глубины переработки нефти, и был рассмотрен процесс производства НСД.
Литература:
1. Статистика нефтяного комплекса Российской федерации [Электронный ресурс]. - Министерство энергетики Российской федерации. - Режим доступа: http://minenergo.gov.ru/node/1209 (дата обращения: 20.12.2021)
2. Фаткуллин М.Р. Методические аспекты исследования процесса получения нефтяной спекающей добавки / Морозов А.Н., Хайрудинов И.Р., Жирнов Б.С.//Нефтепереработка и нефтехимия, №12, 2006.
3. Фаткуллин М.Р. К вопросу изучения механизма термолиза гудрона западно-сибирской нефти / Запылкина В.В., Морозов А.Н., Жирнов Б.С., Хайрудинов И.Р. // Нефтепереработка и нефтехимия, №11, 2011.
4. Фаткуллин М.Р. Перспективные направления совершенствования и оптимизаций процесса термополиконденсации гудрона / Хайрудинов И.Р., Запылкина В.В., Морозов А.Н., Жирнов Б.С. // Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний, №11,2011.
5. Пат. 2433160 Российская Федерация, МПК С10С 1/16. Способ получения нефтяной спекающей добавки / Таушева Е.В., Хайрудинов И.Р., Таушев В.В., Теляшев Э.Г., Тихонов А.А.; Заявитель и патентообладатель Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ"). - №2010116571/05; заявл. 26.04.2010; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 31.
6. Пат. 2345117 Российская Федерация, МПК С10С 1/16. Способ регулирования качества нефтяной спекающей добавки / Хайрудинов И.Р., Морозов А.Н., Жирнов Б.С., Тихонов А.А., Теляшев Э.Г.; Заявитель и
патентообладатель Государственное унитарное предприятие "Институт нефтехимпереработки Республики Башкортостан" (ГУП "ИНХП РБ"). - №2007107290/04; заявл. 26.02.2007; опубл. 10.09.2008, Бюл. № 25.
Literature:
1. Statistics of the oil complex of the Russian Federation [Electronic resource]. -Ministry of Energy of the Russian Federation. - Access mode: http://minenergo.gov.ru/node/1209 (date of access: 12/20/2021)
2. Fatkullin M.R. Methodological aspects of the study of the process of obtaining an oil sintering additive / Morozov A.N., Khairudinov I.R., Zhirnov B.S.//Oil refining and petrochemistry, No. 12, 2006.
3. Fatkullin M.R. On the issue of studying the mechanism of thermolysis of West Siberian oil tar / Zapylkina V.V., Morozov A.N., Zhirnov B.S., Khairudinov I.R. // Oil refining and petrochemistry, No. 11, 2011.
4. Fatkullin M.R. Perspective directions of improvement and optimization of the tar thermopolycondensation process / Khairudinov I.R., Zapylkina V.V., Morozov A.N., Zhirnov B.S. // World of petroleum products. Bulletin of oil companies, No. 11, 2011.
5. Pat. 2433160 Russian Federation, IPC C10C 1/16. A method for producing an oil sintering additive / Tausheva E.V., Khairudinov I.R., Taushev V.V., Telyashev E.G., Tikhonov A.A.; Applicant and patentee State unitary enterprise "Institute of petrochemical processing of the Republic of Bashkortostan" (GUP "INHP RB"). - No. 2010116571/05; dec. 04/26/2010; publ. November 10, 2011, Bull. No. 31.
6. Pat. 2345117 Russian Federation, IPC C10C 1/16. A method for regulating the quality of an oil sintering additive / Khairudinov I.R., Morozov A.N., Zhirnov B.S., Tikhonov A.A., Telyashev E.G.; Applicant and patentee State unitary enterprise "Institute of petrochemical processing of the Republic of
Bashkortostan" (GUP "INHP RB"). - No. 2007107290/04; dec. 02/26/2007; publ. 09/10/2008, Bull. No. 25.
© Хазиев Д. Р., Альмухаметов А. И., Жирнов Б. С., 2021 Международный журнал прикладных наук и технологий "Integral" №5/2022
Для цитирования: Хазиев Д. Р., Альмухаметов А. И., Жирнов Б. С. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА НЕФТЯНЫХ СПЕКАЮЩИХ ДОБАВОК// Международный журнал прикладных наук и технологий "Integral" №5/2022
