Производительность установки, в т.ч.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ
КОНВЕРСИИ БУРЫХ УГЛЕЙ В
СИНТЕТИЧЕСКОЕ ЖИДКОЕ
ТОПЛИВО НА БАЗЕ ОПЫТНОЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ
УСТАНОВКИ УПУ-24
ООО НПО «Полипром»
г. Бийск 2013г
Бессмысленно продолжать делать то же самое и
ждать других результатов. А. Эйнштейн
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 - ФТсинтез
Побуждающие причины
3
Внедрение инновационной технологии обусловленной:
 Истощением запасов на рынке ископаемой нефти,
вызывающей
потребность
использования
альтернативных источников углеводородов
 Устойчивой
мировой тенденцией
стоимости ископаемой нефти
ежегодного
роста
 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
способами:
можно
осуществить
различными
 Не прямое ожижение – газификация и синтез СЖТ по
GTL технологии (конверсия газ-жидкость)
 Прямое ожижение (метод гидрирования) - растворение
угля в насыщенном
высоким давлением
водородом
растворителе
под
Технология конверсии углей в СЖТ
6
1.
2.
3.
4.
Стадии процесса:
Механохимическая активация угля методом измельчения,
крупностью частиц до 44мкм с получением водо-угольной
суспензии (ВУС);
ВУС направляется на газификацию при температуре 1200оС с
целью выработки синтез-газа СО+Н2 (генераторный газ);
Многостадийная каталитическая очистка синтез-газа от
сернистых образований, золы и смолистых аэрозолей
Очищенный генераторный газ подается в реактор синтеза для
реакции восстановительной олигомеризации монооксида
углерода на гетерогенном катализаторе


Первая основная реакция
Вторая основная реакция
СО + 2Н2----СН2 + Н2О
СО + 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.:
 по сырью
 по товарной продукции, в т.ч:
 общий объем выработки СЖТ
 синтетическое дизельное топливо
 синтетический топочный мазут, аналог М-100
Попутная тепловая энергия
Зольный остаток
Гипс строительный
Сера товарная
Метод производства – непрерывный
Размер площадки под основное оборудование
Основной производственный персонал (4 смены)
Объем инвестиций в строительство
Ед.изм.
т/год
Показатель
8000
т/год
т/год
т/год
гкал/год
т/год
т/год
т/год
сут/год
м
чел
тыс. руб.
2280
1920
360
18058
1040
70 - 120
40 - 60
330
25 х 25
12
46500,0
Характеристики продукции
11
Элементный состав, %
Алкены (С2- С4), %
Алкены (С5-С11), %
Алкены (С12-С20), %
Н
N
S
Групповой углеводородный состав, %
Парафины (CnH2n+2)
Нафтены (Cn-Cn)
Ароматики (бензол С6Н6 и его гомологи)
Вязкость сСт при 20 °С
Плотность, кг/м3
Низшая теплота сгорания, МДж/кг
Фракционный состав, °С
Температура застывания, °С
Показатели СЖТ
39,6
33,4
5,1
12
>0,2
40-60
20-25
20-25
5,0
840
42-45
180-300
- 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
практически неограниченным рынком продукции GTL.
и
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;






точка безубыточности - 70% реализации продукции;
NPV (ЧДД) – чистый дисконтированный доход с учетом
рисков, тыс. руб/год – 12268,4
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 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)
А.В.
Фоминых,