Исследование кинетических особенностей образования смолисто-асфальтеновых веществ в процессе термолиза нефтяных масел
Объектом исследования являются масла тяжелой нефти Зюзеевского месторождения (Татарстан, Россия), а также продукты их термолиза. Цель работы – получение светлых фракций углеводородов методом термолиза тяжёлого сырья.
Введение ………………………………………………………………………………………………….. 10
1.1. Современное состояние ресурсной базы углеводородного сырья………… 12
1.2. Состав и физико-химические свойства тяжелого углеводородного сырья
………………………………………………………………………………………………………………… 13
1.3. Проблемы и перспективы переработки тяжелых нефтей …………………….. 22
1.4. Термические превращения масел тяжелых нефтей ……………………………… 25
2. Объекты и методы исследования ………………………………………………………….. 31
2.1. Объекты исследования ………………………………………………………………………. 31
2.2. Методика выделения фракции масел из тяжелой нефти ……………………… 33
2.3. Методика определения группового углеводородного состава масел……. 34
2.4. Методика проведения термического крекинга и разделения продуктов . 35
2.4. Физико-химические методы исследования …………………………………………. 36
3. Результаты и их обсуждение …………………………………………………………………. 39
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение .. 49
4.1 Предпроектный анализ ……………………………………………………………………….. 49
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………… 49
4.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения……………………………………………. 49
4.1.3. SWOT анализ ………………………………………………………………………………….. 51
4.2. Инициация проекта ……………………………………………………………………………. 52
4.2.1. Цели и результаты проекта ……………………………………………………………… 53
4.2.2. Организационная структура проекта ……………………………………………….. 54
4.3. План проекта ……………………………………………………………………………………… 55
4.4. Бюджет научного исследования …………………………………………………………. 56
4.4.1. Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты ………………….. 56
4.4.2. Специальное оборудование для научных работ ……………………………….. 57
4.4.3. Основная заработная плата ……………………………………………………………… 58
4.4.4. Отчисления на социальные нужды ………………………………………………….. 61
4.4.6. Накладные расходы…………………………………………………………………………. 61
4.4.7. Прочие прямые затраты …………………………………………………………………… 62
4.5. Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………….. 63
4.6. Оценка сравнительной эффективности исследования …………………………. 64
5. Социальная ответственность ………………………………………………………………… 66
5.1. Правовые и организационные процессы обеспечения безопасности ……. 67
5.2. Производственная безопасность…………………………………………………………. 67
5.2.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов …………………. 69
5.2.2. Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных
и вредных факторов на работающего ……………………………………………………….. 72
5.3. Пожарная безопасность ……………………………………………………………………… 74
5.4. Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 75
5.5. Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………………. 75
Приложение А …………………………………………………………………………………………. 87
По мере развития нефтедобывающей промышленности было
сформировано представление о традиционных и нетрадиционных
углеводородных ресурсах. Постепенное исчерпание запасов традиционных
углеводородов, в первую очередь легких нефтей, поэтапно вынуждает
разрабатывать залежи с запасами нетрадиционных углеводородных ресурсов.
К нетрадиционным ресурсам обычно относят различного рода
трудноизвлекаемое углеводородное сырье, в том числе тяжелые и
сверхтяжелые нефти, нефтяные пески, природные битумы, мировые
доказанные запасы которых позволят покрыть дефицит легких нефтей в
долгосрочной перспективе.
Вовлечение тяжелого углеводородного сырья в хозяйственный оборот
осложняется их физическими и химическими свойствами. Такое сырье имеет
плотность не менее 920 кг/м3 и вязкость 10000 мПа·с и выше, что
значительно усложняет добычу и транспортировку нефтей. Но одна из
главных проблем находится в особенностях состава тяжелых нефтей и
природных битумов – высокое количество высокомолекулярных смолисто-
асфальтеновых соединений. Содержание смол в сырье может достигать 57, а
асфальтенов 60 % мас. Кроме того, они включают ряд гетероатомов: сера,
азот, кислород, а также металлы [1]. Эти соединения приводят к образованию
кокса и дезактивации катализатора в процессе термической переработки
нефти. В связи с этим термические и термокаталитические способы
переработки тяжелых углеводородов, на данном этапе развития технологии,
не дают необходимой глубины, зачастую являются нерентабельным
процессом и требует разработки более эффективных подходов. Для
модернизации современной нефтеперерабатывающей промышленности
требуется более глубокое изучение смолисто-асфальтеновых соединений и
их поведения при использовании различных условий и режимов переработки
нефти.
Современные исследования преимущественно направлены на изучение
химических превращений нативных смол и асфальтенов в процессах
нефтепереработки. При этом крайне мало исследований, касающихся
изучения состава, структуры и механизмов формирования вторичных
смолисто-асфальтеновых веществ из масел тяжелых нефтей, содержащих
значительные количества высокомолекулярных насыщенных и
ароматических углеводородов с примесью гетероатомных соединений.
Новообразованные смолисто-асфальтеновые вещества оказывают не менее
пагубное влияние на эффективность переработки тяжелых нефтей, чем
нативные смолы и асфальтены. В связи с этим, изучение данного явления
представляется крайне актуальным и необходимым в рамках разработки
селективных методов борьбы с образованием дополнительных количеств
смолисто-асфальтеновых веществ с целью повышения глубины переработки
тяжелого углеводородного сырья.
1.1. Современное состояние ресурсной базы углеводородного сырья
В современном мире нефтяные ресурсы не теряют своей актуальности
перед альтернативными источниками энергии. В свою очередь традиционные
запасы, то есть те, которые добываются и перерабатываются
существующими методами, весьма ограничены и составляют до 165 млрд. т.
Но проблемой для мировой нефтяной отрасли является не столько
физическая нехватка нефтяных ресурсов, сколько необходимость перехода к
разработке нетрадиционных нефтяных запасов. К последним относят такие
запасы, для добычи и переработки которых, требуется модернизация
технологической базы, как следствие, нужда в значительных финансовых
вложениях. В ряду нетрадиционных ресурсов различают нефти
низкопроницаемых коллекторов (например, сланцевые нефти),
синтетические нефти из керогенсодержащих пород, тяжелые нефти и
природные битумы. И, если сланцевая нефть по своим физико-химическим
свойствам аналогична традиционным нефтяным ресурсам, а различается
сложностью добычи, то тяжелые нефти и природные битумы выделяются
высокими значениями плотности и вязкости, что осложняет и добычу, и
переработку. Нетрадиционные ресурсы уже сейчас занимают место на
нефтяном рынке. Так сланцевые нефти при определенных показателях
предложения конкурируют с традиционными ресурсами. В свою очередь
тяжелое нефтяное сырье, вовлеченное в нефтяную отрасль на примере
Канады, имеет значительный потенциал (их запасы превосходят запасы
легкой нефти) для наращивания своей доли в рынке.
По данным Французского института нефти запасы тяжелой нефти
представляют собой 4,7 трлн. баррелей нефтяного эквивалента, из которых
до одного триллиона баррелей подлежит извлечению [2]. В работе [3]
показано, что семьдесят одно месторождение с тяжелой и битуминозной
нефтью содержат 82 % от всех мировых запасов нефти. Канада и Венесуэла
обладают статусом лидера по запасам тяжелого углеводородного сырья:
соответственно, до 415 и до 320 млрд. т. Крупнейшие месторождения –
Атабаска и Ориноко. Запасы Российской Федерации составляют около 75
млрд. т., сосредоточенных в пятистах месторождениях. К административным
единицам, обладающим высокими запасами тяжелого сырья, относятся
Архангельская, Пермская, Ульяновская, Самарская, Сахалинская области,
республики Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, Красноярский край.
Крупнейшие месторождения: Ашальчинское, Усинское, Русское, Северо-
Комсомольское, Гремихинское [4,5].
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.7 (18 отзывов)
4.8 (17 отзывов)
4.8 (40 отзывов)
4.9 (37 отзывов)
4.8 (105 отзывов)
4.5 (80 отзывов)
5 (91 отзыв)
4.6 (92 отзыва)
4.6 (30 отзывов)
