Ведение 4
1 Основы процесса термического крекинга 6
1.1 Основы термодинамики термического крекинга 6
1.2 Основы химизма и механизма термических превращений 11
1.2.1 Крекинг парафиновых углеводородов 11
1.2.2 Крекинг нафтеновых углеводородов 14
1.2.3 Крекинг ароматических углеводородов 15
1.2.4 Крекинг непредельных углеводородов 17
1.2.5 Крекинг сернистых соединений 19
1.3 Механизм реакций уплотнения 20
1.4 Основы кинетики термических процессов 24
1.5 Основные факторы промышленных процессов термического
превращения нефтяного сырья 35
1.6 Общие свойства продуктов термического крекинга 40
1.7 Промышленные процессы термического крекинга 42
1.7.1 Термический крекинг под давлением 42
1.7.2 Типовая технологическая схема установок двухпечного крекинга с
выносной реакционной камерой 45
2 Моделирование процесса термического крекинга 52
2.1 Исследование кармальского битума 52
2.1.1 Термический крекинг 52
2.1.2 Термический крекинг с использованием микросферической золы 53
2.1.3 Термический крекинг с предварительным озонированием сырья 54
2.2 Исследование ашальчинского битума 55
2.2.1 Термический крекинг 56
2.2.2 Термический крекинг с использованием микросферической золы 57
2.2.3 Термический крекинг с предварительным озонированием сырья 58
2.3 Обоснование агрегирования компонентов в формализованные группы 59
2.4 Формирование кинетической модели термического крекинга и решение
обратной задачи 60
2.5 Анализ результатов программы расчета процесса термического
крекинга 61
2.5.1 Анализ результатов расчета кинетических параметров кармальского
битума 61
2.5.2 Анализ результатов расчета кинетических параметров ашальчинского
битума 70
3 Раздел "Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение" 80
3.1 Предпроектный анализ 80
3.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 80
3.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 81
3.1.3 SWOT-анализ 82
3.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 84
3.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 86
3.2 Инициация проекта 86
3.3 Планирование научно-исследовательских работ 89
3.3.1 План проекта 89
3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 91
3.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты (за вычетом
отходов) 91
3.4.2 Расчет затрат на специальное оборудование для научных
исследований 92
3.4.3 Основная заработная плата исполнителей темы 92
3.4.4 Дополнительная заработная плата научно-производственного
персонала 94
3.4.5 Отчисления на социальные нужды 95
3.4.6 Накладные расходы 95
3.4.7 Бюджет затрат научно-исследовательского проекта 96
3.5 Организационная структура проекта 96
3.6 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования.. 97
3.6.1 Оценка сравнительной эффективности исследования 97
4 Раздел «Социальная ответственность» 101
4.1 Производственная безопасность 101
4.1.1 Анализ выявленных вредных факторов при эксплуатации установки
термического крекинга 101
4.1.2 Анализ выявленных опасных факторов при эксплуатации установки
термического крекинга 104
4.1.2.1 Механические опасности 104
4.1.2.2 Термические опасности 104
4.1.2.3 Электробезопасность 105
4.1.2.4 Пожаровзрывобезопасность 106
4.2 Экологическая безопасность 108
4.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 109
4.3.1 Возможные инциденты аварийные ситуации, способы их
предупреждения и устранения 109
4.3.2 Способы локализации и ликвидации аварий 110
4.4 Специальные правовые нормы трудового законодательства 111
Заключение 113
Список использованных источников 114
Приложение А 117
Приложение Б 129
Разработка современных технологических процессов переработки природного углеводородного сырья и оптимальная эксплуатация действующих производств невозможна без применения моделирующих программ, имеющих высокую точность описания параметров технологических процессов и позволяющих без значительных и материальных и временных затрат производить исследование этих процессов. Такие модельные исследования имеют огромное значение не только для проектирования, но и для функционирования действующих производств, так как позволяет учесть влияние внешних факторов (изменение состава сырья, изменение требований к конечным и промежуточным продуктам и т.д.) на показатели действующих производств.
В основе стратегии развития нефтегазовой промышленности до 2030 годы заложены два ключевых направления развития нефтяной отрасли: курс на сохранение и частичное увеличение существующих объемов добычи нефти - в 2009 году было добыто 494 млн тонн нефти с частичной переориентацией экспорта нефти на Восток, а также повышение глубины первичной переработки с уменьшением доли экспорта мазута в пользу увеличения объемов экспорта светлых нефтепродуктов. С учетом того, что до 2030 года избыток нефтегазохимического сырья продолжит рости, то проблема по переработки тяжелого сырья и нефтяного остатка на данный момент является одной из более значимых. Одно из решений данной проблем является развитие, оптимизация и модернизация процесса термического крекинга.
Одно из направлений развития процесса термического крекинга является использование микросферической золы и предварительное озонирование сырья. На исследование данного направления нацелена выпускная квалификационная работа.
Целью данной магистерской диссертации является разработка математической модели процесса термического крекинга кармальского и ашальчинского битумов с применением микросфер и предварительным озонированием сырья. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Провести исследование процесс термического крекинга кармальского и ашальчинского битумов;
2. Составить формализованный механизм (схему) термических превращений тяжелых компонентов нефти;
3. Разработать кинетическую модель процесса термического крекинга;
4. Написать математическую модель термического крекинга с использованием среды программирования Delphi - Embarcadero;
5. Провести проверку результатов полученной математической модели на адекватность;
В результате исследования процесса термического крекинга кармальского и ашальчинского битума с применением микросферической золы и предварительного озонирования сырья были сделаны следующие заключения:
- Микросферы позволяют проводить процесс термического крекинга при более высокой температуре и времени контакта, при этом улучшая показатели качества продукции, по содержанию масел, смол, асфальтенов, кокса и газов.
- Применение предварительного озонирования сырья приводит к увеличению скорости реакции образования целевого продукта, в данном случае масел, смол и асфальтенов, и понижения выделения газ и образования кокса, и как следствие возможности уменьшения времени проведения процесса;
- Разработанная математическая модель процесса термического крекинга адекватно описывает кинетику протекающих реакций. Средняя погрешность расчетов не превышает 2,49%мас.. Так как программа расчета прошла проверку на адекватность, то возможно её дальнейшее применение в исследовании, оптимизации и мониторинге процесса термического крекинга при различных условиях с применением микросферической золы и предварительного озонирования сырья.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
