МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ КОНВЕРСИИ БУРЫХ УГЛЕЙ В СИНТЕТИЧЕСКОЕ ЖИДКОЕ ТОПЛИВО НА БАЗЕ ОПЫТНО- ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ УПУ-24 Бессмысленно продолжать делать то же самое и ждать других результатов. А. Эйнштейн г. Бийск 2013г ООО НПО «Полипром»

Проблема 2 Решение современных экономических и экологических проблем невозможно без применения технологий, обеспечивающих более рациональное потребление природных ресурсов. В частности, процесс прямого сжигания углей для выработки энергоресурсов на сегодня уже нельзя считать эффективным, как с экономической, так и экологической точек зрения. Выход из сложившейся ситуации - в развитии технологий глубокой переработки. К одной из таких технологий можно отнести процесс получения конденсированных топливных фракций методом газификации и последующего ожижения продуктов - ФТ- синтез

Побуждающие причины 3 Внедрение инновационной технологии обусловленной: Истощением запасов на рынке ископаемой нефти, вызывающей потребность использования альтернативных источников углеводородов Устойчивой мировой тенденцией ежегодного роста стоимости ископаемой нефти Возможностью расширения сырьевой базы, а также возможностью развития компании за счет получения средних дистиллятов из дешевого природного сырья Возможностью повышения уровня экологической безопасности за счет замещения традиционных видов топлива более безопасными – синтетического происхождения

Решение 4 Инновационный подход проекта заключается в решении задач, связанных с конверсией углей низких марок, мало востребованных на энергетическом рынке, в товарную продукцию – синтетическую нефть и продукты ее переработки по методу ФТ-синтеза. Технология предполагает три основных стадии конверсии сырья: высокотемпературная газификация углей в среде газифицирующих агентов очистка синтез-газа от примесей, прежде всего сераорганических соединений выработка синтетического жидкого углеводородного топлива по методу синтеза Фишера-Тропша

Решение 5 Уголь – твердое вещество с молярным отношением содержания водорода к углероду (Н/С) равным 0,8. Для сырой нефти этот коэффициент составляет 1,3 – 1,9; для бензина и дизельного топлива в среднем 2. Для того чтобы преобразовать уголь в жидкое топливо (процесс ожижения), необходимо ввести в его структуру недостающий водород. Эту процедуру можно осуществить различными способами: Не прямое ожижение – газификация и синтез СЖТ по GTL технологии (конверсия газ-жидкость) Прямое ожижение (метод гидрирования) - растворение угля в насыщенном водородом растворителе под высоким давлением

Технология конверсии углей в СЖТ 6 Стадии процесса: 1. Механохимическая активация угля методом измельчения, крупностью частиц до 44мкм с получением водо-угольной суспензии (ВУС); 2. ВУС направляется на газификацию при температуре 1200 о С с целью выработки синтез-газа СО+Н2 (генераторный газ); 3. Многостадийная каталитическая очистка синтез-газа от сернистых образований, золы и смолистых аэрозолей 4. Очищенный генераторный газ подается в реактор синтеза для реакции восстановительной олигомеризации монооксида углерода на гетерогенном катализаторе Первая основная реакцияСО + 2Н2----СН2 + Н2О Вторая основная реакцияСО + Н2О----CО2 + H2 и далее: 2СО + Н2----CH2+CО2 5. Основные продукты конверсии: дизельное и печное виды топлив

Решение 7

Преимущества технологии 8 Синтнефть - это смесь углеводородов, которая при последующей переработке разделяется на различные виды практически экологически чистого топлива, свободного от примесей соединений серы и азота Спектр выпускаемой продукции из синтетической нефти аналогичен тому, что производится из ископаемой Экономическая эффективность процесса ФТ-синтеза достигается при уровне стоимости ископаемой нефти выше 50 долларов за баррель Продукты переработки приобретают новые качественные показатели обеспечивающие снижение удельных затрат, высокий уровень рыночного спроса, возможность оперативного реагирования на конъюнктуру рынка к тому или иному виду товарной продукции – продукты синтеза нефти

Состав производства 9 Структура производства: склад сырья (уголь); узел подготовки сырья; блоки газификации и синтеза СЖТ; склады готовой продукции (склад СЖТ, в т.ч., склад временного хранения и переработки в строительные материалы зольного остатка); вспомогательные подразделения (бытовые и административные помещения, мастерские, вспомогательные склады, боксы технологического транспорта). Состав оборудования: блок подготовки сырья (ВУС); блок гомогенизации сырья; блок газификации сырья; блок очистки технологических газов; блок синтеза СЖТ; блок ректификации товарных фракций

Характеристики производства 10 Производительность установки, в т. ч.: Ед. изм. Показатель по сырью т / год 8000 по товарной продукции, в т. ч : общий объем выработки СЖТ т / год 2280 синтетическое дизельное топливо т / год 1920 синтетический топочный мазут, аналог М -100 т / год 360 Попутная тепловая энергиягкал / год Зольный остатокт / год 1040 Гипс строительныйт / год Сера товарнаят / год Метод производства – непрерывныйсут / год 330 Размер площадки под основное оборудованием 25 х 25 Основной производственный персонал (4 смены ) чел 12 Объем инвестиций в строительствотыс. руб ,0

Характеристики продукции 11 Элементный состав, % Показатели СЖТ Алкены ( С 2 - С 4 ), % 39,6 Алкены ( С 5 - С 11 ), % 33,4 Алкены ( С 12 - С 20 ), % 5,1 Н 12 N>0,2 S- Групповой углеводородный состав, % Парафины (C n H 2n +2) Нафтены (C n -C n ) Ароматики ( бензол С 6 Н 6 и его гомологи ) Вязкость сСт при 20 ° С 5,0 Плотность, кг / м Низшая теплота сгорания, МДж / кг Фракционный состав, ° С Температура застывания, ° С - 40

Установка конверсии углей в СЖТ УПУ-24 12

Установка конверсии углей в СЖТ УПУ-24 (3D модель) 13

Опытная установка конверсии углей в СЖТ ЭНКМ-06 14

Продукты конверсии углей 15 Синтез-газ Синтнефть

Области применения продукта 16 Проекты GTL обычно нацелены на поставку нефтехимических продуктов на различные рынки. Эти рынки можно разделить на: – топливный; – нефтехимический – рынок специальных продуктов. Рынок нефти является самым большим, доступным и практически неограниченным рынком продукции GTL. Рынок дизельного топлива является наиболее важным сегментом рынка для СЖТ-продуктов по методу ФТ-синтеза. Синтетическое дизельное топливо по основным показателям превосходит дизельное топливо, полученное из нефтяных фракций.

Интегральные показатели эффективности проекта 17 Валовая прибыль – 20634,0 тыс. руб/год; NPV (ЧДД) – чистый дисконтированный доход с учетом рисков, тыс. руб/год – 12268,4 точка безубыточности - 70% реализации продукции; PI - индекс доходности – 1,3 IRR (ВНД) – внутренняя норма доходности - 25% PB - простой срок окупаемости – 2,9 лет DPB - дисконтированный срок окупаемости – 4,2 года Себестоимость товарной продукции, в т.ч.: Синтетическое дизельное топливо, тыс. руб/т – 10,4 Синтетический топочный мазут, тыс. руб/т – 3,2

Команда проекта 18 Администратор проекта - Е.В. Яшков, директор ООО НПО «Полипром» Руководитель ВНТК - В.Г. Златковский, технический директор ООО НПО «Полипром» Научно-технический руководитель - А.В. Фоминых, директор ООО «Газэнергомаш-проект» Генеральный конструктор - В.Н. Скляр, директор ИП «В.Н. Скляр» Руководитель опытно-конструкторских работ узла приготовления ВУС по методу ЭГД - к.т.н., директор ООО НПФ «Экодот», Н.В. Мартынов Научный консультант - д.т.н., Е.А. Пазников, профессор АлтГТУ БТИ (ПАХТ)