Разработка компьютерной моделирующей системы процесса каталитической депарафинизации дизельных топлив

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

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.