WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Журкин Андрей Олегович

ДЕСТРУКТИВНАЯ ГИДРОГЕНИЗАЦИЯ

УГЛЕЙ И НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ
(на примере завода гидрирования комбината № 18)

Специальности: 02.00.13 – Нефтехимия

07.00.10 – История науки и техники

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа-2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Уфимская государственная академия экономики и сервиса" Федерального агентства по образованию РФ.

Научные руководители: доктор химических наук, профессор

Имашев Урал Булатович;

доктор технических наук, профессор

Хабибуллин Раис Рахматуллович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Цадкин Михаил Абрамович;

доктор технических наук

Удалова Елена Александровна.

Ведущая организация: Государственное унитарное предприятие

«Институт нефтехимпереработки» РБ

Защита диссертации состоится 16 апреля 2009 года в 1030 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д.212.289.01 при ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет» по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Автореферат разослан 16 марта 2009 года.

Ученый секретарь

совета профессор А.М. Сыркин

Актуальность темы

Важнейшую роль в современном производстве топлив играют гидрогенизационные процессы преобразования ископаемого органического сырья по масштабам применения занимающие первое место среди каталитических производств. Исходными предпосылками развития процессов гидрогенизации являлась необходимость переработки самых неблагоприятных видов сырья – углей, сланцевых смол, тяжелых остатков с целью получения более легких соединений. Интенсивность исследований и разработок процессов гидрогенизации горючих ископаемых определяется стратегическими и технико-экономически-ми предпосылками определенного исторического периода. Современный период характеризуется истощением запасов и удорожанием добычи нефти и, как следствие, реальной возможностью наступления очередного энергетического кризиса. Возврат к уже известным технологиям, но современного уровня получения искусственных жидких топлив (ИЖТ), в том числе и деструктивной гидрогенизацией углей, сланцев и тяжелых нефтяных остатков, является весьма своевременным и актуальным, учитывая их значительные разведанные запасы и экономическую выгоду более квалифицированного их использования.

Исследование этапов развития и разработки технологии деструктивной гидрогенизации углей в первой половине прошлого века, анализ предпосылок создания, основных стадий проектирования, строительства и пуска гидрогенизационного производства на комбинате № 18 и в настоящее время является актуальным, поскольку представляет определенный интерес не только для исторической науки, но и для современных специалистов по технологии горючих ископаемых. Это вопросы совершенствования существующих и разработка новых процессов гидрогенизационной переработки тяжелого органического сырья.

Цель и задачи исследования

– исследование и систематизация основных этапов разработки и промышленной реализации процессов деструктивной гидрогенизации углей, смол и тяжелых нефтяных остатков в первой половине двадцатого века;

– исследование предпосылок возникновения, строительства и пуска завода гидрирования и смежных производств на комбинате № 18 (ныне ОАО «Салаватнефтеоргсинтез»);

– анализ архивных и других историко-технических документов, свидетельствующих об особенностях формирования структуры комбината и места завода гидрирования в этой структуре;

– исследование технологической реализации основных стадий деструктивной гидрогенизации и изменение схемы завода гидрирования в соответствии с эволюцией основных целей и производств комбината;

– анализ организации производства водорода на комбинате № 18 газификацией бурых углей и конверсией газов.

Научная новизна

Впервые систематизированы и обобщены технологические схемы деструктивной гидрогенизации горючих органических ископаемых в первой половине прошлого века.

Впервые на основе изучения архивных и документальных материалов выполнен анализ основных этапов проектирования, строительства, пуска и реконструкции завода гидрирования в составе комбината №18.

Впервые обобщены и систематизированы сведения по организации НИР и поставок оборудования для завода гидрирования.

Проанализированы причины изменения технологической схемы завода гидрирования в ходе строительства и его последующей переориентации с деструктивной гидрогенизации тяжелых нефтяных остатков на гидрооблагораживание товарных нефтепродуктов.

Практическая значимость работы

Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций студентам специальностей "Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов" и "Химическая технология органических веществ" Уфимского государственного нефтяного технического университета, а также студентам специальности "Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов" и направления подготовки бакалавров "Защита окружающей среды" Уфимской государственной академии экономики и сервиса.

Апробация работы

Результаты работы были представлены на VI, VII, VIII международных научных конференциях "Современные проблемы истории естествознания в области химии, химической технологии и нефтяного дела" (Уфа, 2005, 2006, 2007), Всероссийской научно-практической конференции "Уралэкология. Природные ресурсы – 2005" (Уфа, 2005), Всероссийской научно-практичес­кой конференции "Организация территории: статика, динамика, управление" (Уфа, 2006), межвузовской научно-технической конференции "Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук" (Уфа, 2006), Всероссийской научно-практической конференции "Актуальные проблемы химической технологии и подготовки кадров" (Стерлитамак, 2006), IV республиканской научно-практической конференции "Научное и экологическое обеспечение современных технологий" (Уфа, 2007), IV Международной научно-технической конференции "Инновации и перспективы сервиса" (Уфа, 2007), первой Всероссийской научно-технической конференции "Альтернативные источники химического сырья и топлива" (Уфа, 2008).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 17 научных трудов, в том числе 1 монография. 4 статьи опубликованы в изданиях перечня ВАК РФ.

Объем и структура работы

Диссертация изложена на 139 страницах машинописного текста, включая 10 таблиц, 24 рисунка, и состоит из введения, пяти глав, выводов и списка использованной литературы из 254 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Развитие производства искусственных жидких топлив
деструктивной гидрогенизацией углей, угольных смол и тяжелых
нефтепродуктов в первой половине XX века

Современные процессы гидрогенизации, широко используемые в производстве топлив, прошли огромный путь разработки, развития и становления, начальной целью которого являлась переработка твердых горючих ископаемых, а затем внедрение технологий гидрирования в переработку нефти. Первые опыты гидрогенизации были проведены Марселеном Бертло, который в 1867 г. предложил общий способ восстановления органических соединений иодистым водородом и распространил этот метод и на горючие ископаемые.

Наиболее остро проблема получения топлив гидрогенизацией стояла в Германии, обладающей значительными месторождениями каменных и бурых углей при недостатке нефти. В 1910-1913 гг. Ф. Бергиус провел эксперименты по гидрогенизации углей, дегтей и нефтяных остатков в различных комбинациях и запатентовал некаталитические способы гидрогенизации. В 1922 г. был осуществлен пуск первого в мире опытного гидрогенизационного завода в Мангейм-Рейнау. В 1924 г. М. Пир разработал высокоактивные катализаторы гидрогенизации углей в присутствии серы на основе молибдена и вольфрама в сульфидной форме. В метод Бергиуса были внесены принципиальные изменения, процесс стал каталитическим и был разделен на две ступени – жидкофазную и парофазную. Это технологическое решение позволило независимо регулировать режимные параметры и действие катализаторов, снизить газообразование на первой стадии, увеличить глубину превращения сырья и снизить расход водорода.

В 1927 г. в Лейна-Верке была сооружена заводская установка (рисунок 1) по каталитическому гидрированию бурых углей. На первой ступени, измельченный уголь, «затертый» в масло, смешивался с тонкоизмельченным железоокисным катализатором, гидрирование вели в жидкой фазе при температуре 480-500 °С, под давлением водорода до 230 атм. При этом образовывались продукты с температурой кипения до 320 °С (среднее масло), затем, на второй ступени его гидрировали в газовой фазе на таблетированных катализаторах (сульфид вольфрама на оксиде алюминия) до образования легкокипящих продуктов. Получаемый бензин характеризовался относительно низким октановым числом – 62, содержанием парафинов – 50 %, нафтенов – 28 %, ароматических углеводородов – 18 %.

Исторически гидрогенизация средненемецких бурых углей явилась началом промышленных процессов деструктивного гидрирования, поскольку бурый уголь гидрируется легче каменного. В 1934-1935 гг. гидрогенизация углей в Германии начинает развиваться особенно быстро. Создаются тресты Brabag, Hydrierwerke Plitz A.G., Hibernia A.G. В этот период происходит прорыв в массовом строительстве гидрогенизационных заводов по всей Германии, что связано с подготовкой ко второй мировой войне. В 1943-44 г. на территории Германии работало 12 установок деструктивной гидрогенизации каменных и бурых углей, смол, нефтяных остатков общей производительностью до 3850 тыс. т/г.

В 20-х – 30-х гг. ХХ века метод Бергиуса становится объектом проверки и изучения в других странах – Великобритании, Италии и Франции. В 1935 г. в Биллингеме трест Imperial Chemical Industries, Ltd. построил гидрогенизационный завод мощностью по бензину 150 тыс. т/г. Этот процесс отличался от немецкой технологии наличием двух жидкофазных ступеней и одной парофазной и использованием в качестве катализаторов органических соединений олова. В Италии построены гидрогенизационные заводы для переработки албанской нефти и итальянских бурых углей, сланцевых и буроугольных смол. Во Франции в 1935-1938 гг. работали две гидрогенизационных установки.

Принципиальным отличием от Европы, в США была направленность гидрогенизационных процессов на переработку нефтепродуктов. Целью американской промышленности было получение высококачественных нефтепродуктов с низким содержанием серы и совершенствование переработки сернистых и асфальтистых нефтей запада США. В 1927 г. трест Standard Oil Co. вступил в соглашение с I.G. Farbenindustrie. В 1930-31 гг. были построены и пущены нефтегидрогенизационные заводы в Бейвей, Батон Руж и Бейтауне. На каждом из них было по 2 гидрогенизационных установки (рисунок 2) с четырьмя реакционными камерами, заполненными таблетированным катализатором. Температура процесса, в зависимости от исходного сырья, составляла 350-540 °С, давление водорода – до 240 атм. В американских разработках ведущее место занимал кобальт-молибденовый катализатор на оксиде алюминия.

В 1936-1938 гг. в США построено несколько гидрогенизационных заводов, на которых производили высокооктановый авиабензин из прямогонных фракций, крекинг-газойлей, крекинг-остатков и асфальтистых сернистых мазутов. Гидрогенизационный авиабензин, получаемый из керосиновых фракций, по ряду важнейших показателей превосходил прямогонный бензин (таблица 1).

Таблица 1 – Показатели качества прямогонного и гидрогенизационного авиационных бензинов

Показатели

Прямогонный бензин

Гидрогенизационный бензин

Плотность, г/см3

0,706

0,715

Содержание смол, мг/100 мл

1,5

0,1

Содержание серы, %

0,25

0,005

Пределы выкипания, °С

42 – 135

43 – 133

Октановое число

71,3

78,5

Таким образом, за рубежом в 30­е гг. прошлого века промышленная гидрогенизация углей, угольных масел и тяжелых нефтепродуктов получила широкое распространение (таблица 2). Основными направлениями разработки и совершенствования технологии деструктивной гидрогенизации в первой половине двадцатого века были разделение процесса на стадии, поиск высокоэффективных катализаторов и снижение давления и расхода водорода.

Таблица 2 – Объем промышленного производства гидрогенизационного бензина в 1938 г.

Местонахождение производств

Фирма

Сырье

Мощность, тыс. т/г.

Германия

Лейна-Верке

I.G.Farbenindustrie

бурый уголь и буроугольная смола

350

Белен

Brabag

то же

175

Магдебург

то же

то же

175

Шольвен

Hibernia

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»