Разработка компьютерной моделирующей системы процесса каталитической депарафинизации дизельных топлив

Белозерцева, Наталья Евгеньевна Отделение химической инженерии (ОХИ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Целью выпускной квалификационной работы является разработка компьютерной моделирующей системы (КМС) процесса каталитической депарафинизации. Данная КМС может быть использована как тренажер для персонала, работающего на установке, но также может контролировать параметры процесса и предлагать варианты оптимизации рабочих параметров при несоответствии конечных характеристик продукта. Результатом применения разработанной КМС будет бесперебойная работа установки и полное соответствие конечных характеристик продукта процесса, так как в КМС предусмотрено сигнализирование в случае несоответствия основного параметра дизельного топлива – предельной температуры фильтруемости.

Введение…………………………………………………………………………….15
1 Обзор литературы…………………………………………………………………17
1.1 Современные требования к качеству дизельных топлив зимних и
арктических марок………………………………………………………………….17
1.2 Процессы производства дизельного топлива с улучшенными
низкотемпературными характеристиками……………………………………….19
1.3 Компьютерные моделирующие системы в химической технологии……24
1.4 Модели представления знаний…………………….………………………..29
1.5 Постановка цели и задач исследования…………….………………………32
2 Объект и методы исследования………………………………………………….34
2.1 Объект исследования………………………………………………………..34
2.2 Методы исследования……………………………………………………….39
3 Расчеты и аналитика………………………………………………………………42
3.1 База данных компьютерной моделирующей системы.……………………43
3.2 База знаний компьютерной моделирующей системы..……………………47
3.3 Математическая модель процесса каталитической депарафинизации…..47
3.4 Пакет прикладных программ компьютерной моделирующей системы….48
4 Результаты разработки………………………………………………………….54
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение….56
5.1 Потенциальные потребители результатов исследования…………………56
5.2 Диаграмма Исикава….………………………………………………………57
5.3 Оценка готовности проекта к коммерциализации…..…………………….58
5.4 Методы коммерциализации результатов научно–технического
исследования…………………………………..……………………………………59
5.5 Инициализация проекта……………….…………………………………….60
5.6 Планирование управления научно-техническим проектом………………62
5.6.1 Иерархическая структура работ проекта………………..…………….62
5.6.2 План проекта …………………………………………….………………63
5.7 Бюджет научного исследования………………………………….……….65
5.7.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты………….65
5.7.2 Основная заработная плата…………………………………………..66
5.7.3 Дополнительная заработная плата научно–производственного
персонала…………………………………………………………………………68
5.7.4 Отчисления на социальные нужды и накладные расходы…………69
5.8 Организационная структура проекта……………………………………….69
5.9 Матрица ответственности…………………………………………………….70
5.10 План управления коммуникациями проекта……………………………..71
5.11 Реестр рисков проекта………………………………………………………72
5.12 Определение ресурсной, финансовой, бюджетной, социальной и
экономической эффективности исследования…………………………………..73
5.12.1 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………..73
6 Социальная ответственность……………………………………………………76
6.1 Производственная безопасность……………………………………………76
6.1.1 Анализ вредных факторов на рабочем месте…………….…………76
6.1.2 Анализ опасных факторов на рабочем месте…………….…………81
6.2 Экологическая безопасность…………………………………………………83
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях…………………………………..86
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……..89
Заключение…………………………….……………………………………………91
Список публикаций студента…………..………………………………………….92
Список литературы…………………..……………………………………………..94
Приложение А…………………………..…………………………………………100
Приложение Б……………………………..………………………………………117

Общеизвестно, что ДТ является смесью углеводородов, полученной из
керосино-газойлевых фракций путем дистилляции нефти, а также в процессах
каталитической переработки. ДТ чаще всего применяют, как жидкое топливо
для двигателей внутреннего сгорания.
На протяжении последних лет в России наблюдается подъем
производства ДТ. В 2017 году в России было произведено 76 847 тыс. тонн ДТ
(в целом), что на 0,9 % выше объема производства предыдущего года.
Низкотемпературные свойства – это один из основных параметров,
определяющий марку топлива. Эти свойства характеризуются тремя
температурами: применения, помутнения и застывания. Вторая и третья
температуры нормированы ГОСТ, а первая на 5 °С выше температуры
помутнения, которая определяется содержанием парафинов нормального
строения выпадающих в виде отдельных кристаллов («мути») и
свидетельствующих о ПТФ [1].
Одним из наиболее современных процессов производства ДТ является
процесс каталитической депарафинизации. Исследования в области процесса
каталитической депарафинизации ведутся следующими отечественными
научными и производственными коллективами: ОАО «ВНИИ НП» (Л.А.
Гуляева, В.А. Хавкин, и др.); ОАО «ВНИПИнефть» (И.Е. Кузора, В.М.
Капустин и др.); СибГТУ, (О.А. Дружинин и др.); УГНТУ (Салихов А.И., и
др.); ООО «РН-ЦИР» (В.В. Фадеев, Д.Н. Герасимов и др.); ОАО «Ангарский
завод катализаторов и органического синтеза» (Р.Р. Алиев, Т.П. Киселёва и др.).
Но, несмотря на рост знаний относительно данного процесса, его
оптимизация с учетом состава сырья, активности катализатора и возможных
отклонений (нештатных ситуаций) в работе установки на данный момент не
осуществлена. Актуальность моделирования процесса каталитической
депарафинизации обусловлена тем, что будет достигнута основная
цель – получение ДТ, соответствующего международным стандартам, с
минимальными экономическими и производственными затратами.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка КМС
процесса каталитической депарафинизации. Данная КМС может быть
использована как тренажер для персонала, работающего на установке, но также
может контролировать параметры процесса и предлагать варианты
оптимизации рабочих параметров при несоответствии конечных характеристик
продукта.
Объект исследования – промышленная установка каталитической
депарафинизации ДТ.
Предмет исследования – закономерности влияния состава сырья,
активности катализатора, технологических параметров работы установки
каталитической депарафинизации с учетом отклонений в ее работе.
Личный вклад заключается в разработке КМС и проработке возможных
сценариев, которые могут произойти на установке, то есть при изменении
технологических параметров (температуры, давления в реакторе, расхода сырья
на входе в реактор), а также в разработке рекомендаций по изменению
технологического режима при возникновении нештатной ситуации с учетом
состава сырья и активности катализатора.
Результатом применения разработанной КМС будет бесперебойная
работа установки и полное соответствие конечных характеристик продукта
процесса, так как в КМС предусмотрено сигнализирование в случае
несоответствия основного параметра ДТ – ПТФ.
Разработанная КМС может применяться на нефтеперерабатывающих
заводах, в состав которых входит установка каталитической депарафинизации.
1 Обзор литературы
1.1 Современные требования к качеству дизельных топлив зимних и
арктических марок

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были изучены
основные стандарты, регламентирующие выпускаемое ДТ различных марок, а
также процессы их получения. Выявлено, что наиболее часто применяемым
процессом получения низкозастывающих компонентов ДТ является
каталитическая депарафинизация. Изучены основные параметры данного
процесса, его технология и применяемые катализаторы.
Целью выпускной квалификационной работы являлось создание КМС
процесса каталитической депарафинизации, которая позволит
автоматизировать и оптимизировать работу установки.
Для достижения данной цели были составлены база данных и база
знаний, которые являются основой КМС. Также были разработаны сценарии
нестабильной работы установки, то есть при отклонении какого-либо из
основных технологических параметров изучено изменение характеристик
продукта.
Разработанная моделирующая система может применяться на
промышленном предприятии в реальном режиме эксплуатации установки
каталитической депарафинизации для рекомендаций действий при
возникновении нештатной ситуации с учетом состава перерабатываемого сырья
и активности катализатора, что позволит получать продукт с требуемыми
свойствами и высоким выходом с наименьшими затратами.
Также разработанная моделирующая система может применяться в
качестве тренажера для персонала промышленной установки по сценариям
действий в случае нештатной ситуации, возникающих не только в реакторном
блоке, но и в блоках со вспомогательным оборудованием. Кроме того,
моделирующая система может быть внедрена в учебный процесс на профилях
подготовки кадров нефтегазовой отрасли с целью исследования основных
закономерностей процесса каталитической депарафинизации и его
оптимизации.
Список публикаций студента

1. Belinskaya N. S. , Frantsina E. V. , Ivanchina E. D. , Popova N. V. ,
Belozertseva N. E. Determination of optimal temperature of catalytic dewaxing
process for diesel fuel production [Electronic resorces] // Petroleum and Coal. – 2016
– Vol. 58 – №. 7. – p. 695-699.
2. Белинская Н. С. , Францина Е. В. , Белозерцева Н. Е. Мониторинг
работы промышленной установки гидродепарафинизации по цетановому числу
и низкотемпературным характеристикам дизельного топлива // Проблемы
геологии и освоения недр: труды XX Международного симпозиума имени
академика М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию
со дня основания Томского политехнического университета, Томск, 4-8 Апреля
2016. – Томск: Изд-во ТПУ, 2016 – Т. 2 – C. 461-462
3. Белозерцева Н. Е. , Белинская Н. С. , Францина Е. В. Зависимость
эксплуатационных и физико-химических свойств дизельных топлив от свойств
индивидуальных углеводородов // Химия и химическая технология в XXI веке:
материалы XVII Международной научно-практической конференции студентов
и молодых ученых имени профессора Л.П.Кулева, посвященной 120-летию
Томского политехнического университета, Томск, 17-20 Мая 2016. – Томск:
ТПУ, 2016 – C. 327-328
4. Belinskaya N. S. , Frantsina E. V. , Belozertseva N. E. Monitoring of
industrial hydrodewaxing plant in the context of cetane number and low temperature
characteristics of diesel fuel // Проблемы геологии и освоения недр: труды XX
Международного симпозиума имени академика М.А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 120-летию со дня основания Томского
политехнического университета, Томск, 4-8 Апреля 2016. – Томск: Изд-во ТПУ,
2016 – Т. 2 – C. 1125-1127
5. Белозерцева Н. Е. , Майлин М. В. Термодинамический анализ
реакций горения различных углеводородов, входящих в состав дизельного
топлива // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XVIII
Международной научно-практической конференции студентов и молодых
ученых имени профессора Л.П. Кулёва, Томск, 29 Мая-1 Июня 2017. – Томск:
Изд-во ТПУ, 2017 – C. 277-278
6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ
№ 2015661466. Расчет технологических показателей процесса каталитической
депарафинизации смеси дизельных фракций и атмосферного газойля.
Правообладатель: федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский
политехнический университет». Авторы: Белинская Н.С., Иванчина Э.Д.,
Назарова Г.Ю., Белозерцева Н.Е. Дата государственной регистрации в Реестре
программ для ЭВМ: 29 октября 2015 г.
7. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ
№ 2016663744. Моделирование процесса каталитической депарафинизации
дизельных топлив. Правообладатель: федеральное государственное автономное
образовательное учреждение высшего образования «Национальный
исследовательский Томский политехнический университет». Авторы:
Белинская Н.С., Францина Е.В., Попова Н.В., Белозерцева Н.Е., Иванчина Э.Д.
Дата государственной регистрации в Реестре программ для ЭВМ: 15 декабря
2016 г.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Вирсавия А. медицинский 1981, стоматологический, преподаватель, канди...
    4.5 (9 отзывов)
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - ... Читать все
    руководитель успешно защищенных диссертаций, автор около 150 работ, в активе - оппонирование, рецензирование, написание и подготовка диссертационных работ; интересы - медицина, биология, антропология, биогидродинамика
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Юлия К. ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск 2017, Институт естественных и т...
    5 (49 отзывов)
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - ин... Читать все
    Образование: ЮУрГУ (НИУ), Лингвистический центр, 2016 г. - диплом переводчика с английского языка (дополнительное образование); ЮУрГУ (НИУ), г. Челябинск, 2017 г. - институт естественных и точных наук, защита диплома бакалавра по направлению элементоорганической химии; СПХФУ (СПХФА), 2020 г. - кафедра химической технологии, регулирование обращения лекарственных средств на фармацевтическом рынке, защита магистерской диссертации. При выполнении заказов на связи, отвечаю на все вопросы. Индивидуальный подход к каждому. Напишите - и мы договоримся!
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Екатерина П. студент
    5 (18 отзывов)
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно... Читать все
    Работы пишу исключительно сама на основании действующих нормативных правовых актов, монографий, канд. и докт. диссертаций, авторефератов, научных статей. Дополнительно занимаюсь английским языком, уровень владения - Upper-Intermediate.
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету