Меры по сокращению использования нефти в производство моторных топлив. Меры по сокращению использования нефти в производство моторных т. Меры по сокращению использования нефти в производство моторных топлив. Какая цель преследуется и какие проблемы необходимо решить в связи с этим
 Скачать 1.26 Mb.
|
|
Меры по сокращению использования нефти в производство моторных топлив. Какая цель преследуется и какие проблемы необходимо решить в связи с этим. В настоящее время актуальной проблемой мировой экономики является исчерпание запасов нефти. (найти показатели нефтеперерабатывающего комплекса мира за 2020)… Из нее следует, что нефтепереработка России существенно отстает не только по объему и глубине переработки нефти, но и по превращению ее в моторные виды топлива. В условиях реально наступающего дефицита нефти и возрастающих сложностей по ее извлечению из недр земли существующая практика нерационального расходования нефтяных ресурсов не может быть оправдана. Нефть должна полностью и без остатка перерабатываться с получением только высококачественных и экологически чистых продуктов, прежде всего моторных топлив. Глубина переработки нефти на предприятиях России в 2020 году составила 84% (согласно отчетным данным), в то время как в США – 97%, в Западной Европе – 95%.    В настоящее время и в перспективе нет альтернативы рациональному и комплексному использованию нефти и глубокой «безостаточной» ее переработке. При нынешнем состоянии техники и технологии нефтепереработки отечественные НПЗ способны превратить в моторное топливо лишь дистиллятные фракции нефти, выкипающие до 500 оС (примерно 2/3 ее части проверить актуальное). Остальная часть нефти в виде гудрона традиционно используется как котельное топливо, битум, нефтяные пеки, сырье коксования и т.д. Непреодолимым техническим барьером для глубокой и безостаточной ее переработки являлись проблемы, связанные, во-первых с избытком углерода и, во-вторых, с повышенным содержанием в нефтяных остатках металлов. Являющихся необратимыми ядами для катализаторов (найти данные). Усредненная нефть (как товарная западно-сибирская) содержит 86% углерода, 12,7% водорода, 1,3% гетероатомов (преимущественно серы) (найти данные). Содержание водорода в бензине (с суммарным содержанием ароматики 25%) и дизельном топливе составляет соответственно 14 и 13,3% масс. (найти данные). Следовательно, для превращения нефти в моторные топлива и удаления гетероатомов теоретически потребуется введение водорода извне в количестве 1% масс. на исходную нефть. При этом теоретический выход моторных топлив можно довести до 98-99%. Однако гидрирование высокомолекулярных составляющих нефти (типа мазутов и гудронов) с низким содержанием водорода (в гудроне его 10-11%) потребует проведение гидрокаталитических процессов при температурах примерно 450 оС и чрезвычайно высоких давлениях (20-30 Мпа) и исключительно большими расходами дорогих катализаторов из-за быстрого их отравления металлами, сконцентрированными в нефтяных остатках. Следовательно, гидрокаталитические варианты глубокой переработки нефтяных остатков экономически и технически бесперспективны для отечественной нефтепереработки. Гидрокаталитические процессы (например, гидрокрекинг) могут быть использованы лишь для углубленной переработки деасфальтизированных и диметаллизированных нефтяных остатков или высококипящих дистиллятных фракций нефти типа вакуумных и глубоковакуумных газойлей. В мировой нефтепереработке преобладают технологические процессы, основанные на удалении из нефтяных остатков избытка углерода и перераспределении содержащегося в исходной нефти водорода. Расчеты по балансам водорода показывают, что для производства моторных топлив теоретически потребуется удалить из усредненной нефти 5,3% стопроцентного углерода или 5,5% углерода в виде нефтяного кокса, кокса на катализаторе, адсорбенте или контакте. Таким образом, предельный расход моторных топлив из усредненной нефти составит примерно 93%. (найти данные). Фактический выход моторных топлив будет обусловливаться качеством перерабатываемой нефти, прежде всего элементным, фракционным и химическим ее составом. Разумеется, при переработке легких нефтей или газоконденсатов этот показатель будет выше 93%, а из тяжелых сернистых и высокосернистых нефтей выход моторных топлив составит не более 90%. Наибольшую трудность в нефтепереработке представляет квалифицированная переработка гудронов (остатков вакуумной, а в последние годы – глубоковакуумной перегонки) с высоким содержанием асфальтосмолистых веществ, металлов и гетеросоединений, требующая значительных капитальных и эксплуатационных затрат. В этой связи на ряде НПЗ страны и за рубежом часто ограничиваются неглубокой переработкой гудронов с получением таких нетопливных нефтепродуктов, как битум, пек и котельное топливо. Из процессов глубокой химической переработки гудронов, основанных на удалении избытка углерода, в мировой практике наибольшее распространение получили следующие: замедленной коксование (ЗК), предназначенное для производства кускового нефтяного кокса, используемого как углеродистое сырье для последующего изготовления анодов, графитированных электродов для черной и цветной металлургии, а также низкокачественных дистиллятных фракций моторных топлив и углеводородных топлив; термоконтактное коксование (ТКК), так называемый непрерывный процесс коксования в кипящем слое (за рубежом – флюид-крекинг, целевым назначением   Основные тенденции и современные проблемы производства высококачественных моторных топлив В настоящее время возможности нефтепереработки многих стран мира для удовлетворения растущих потребностей в моторных топливах за счет увеличения объемов добычи нефти практически исчерпаны. Для решения этой актуальной проблемы представляют интерес следующие направления сбалансированного развития нефтепереработки, двигателестроения и потребления моторных топлив: углубление и химизация переработки нефти; оптимизация качества моторных топлив с целью расширения ресурсов и снижения фактического их расхода при эксплуатации ДВС; дизелизация автомобильного парка; применение альтернативных топлив – газообразных, кислородосодержащих и топлив из твердых горючих ископаемых. Первое из перечисленных выше направлений является генеральной линией развития современной мировой нефтепереработки и связано с разработкой и внедрением гибких технологических схем и совершенных высокоинтенсивных экологически безвредных термокаталитических и гидрогенизационных процессов глубокой переработки нефтяных остатков с получением высококачественных моторных топлив и других нефтепродуктов. Второе направление обусловлено необходимостью разработки экономически и технически обоснованных требований потребителей моторных топлив к уровням качества, обеспечивающим минимальные народнохозяйственные затраты на их производство и применение. При этом учитывается и экологическая эффективность применения топлив, актуальность которой возрастает в связи с непрерывным ужесточением требований по охране окружающей среды. Так, за последние годы во многих странах мира, особенно экономически развитых, принят ряд законодательных решений, направленных на снижение содержания свинца в автобензине и переход на производство и применение неэтелированных бензинов. Отказ от этилирования, с точки зрения нефтепереработчиков, являющегося наиболее дешевым и энергетически эффективным способом повышения октановых чисел карбюраторных топлив, ставит нелегкую задачу увеличения октановых чисел суммарного бензинового фонда. При отказе от этилирования необходимое приращение октановых чисел должно быть обеспечено за счет развития и совершенствования технологических процессов производства высокооктановых компонентов и применение альтернативных высокооктановых добавок, что потребует значительных капитальных вложений. Следовательно, производство высокооктановых неэтелированных карбюраторных топлив может сопровождаться некоторым снижением октановых чисел товарных бензинов и, как следствие, снижением требований к топливной экономичности автомобилей. Трудности возникают и при оптимизации качества средних дистиллятов – реактивного и дизельного топлив. Топлива для реактивных двигателей получают преимущественно из прямогонных фракций нефти. Увеличение ресурсов их производства связано с оптимизацией (расширением) фракционного состава, температуры начала кристаллизации и содержания ароматических УВ, вязкости и других показателей качества. Установлено, что каждый процент увеличения отбора реактивного топлива сопровождается уменьшением выхода дизельного топлива на 0,9%, а суммы светлых – на 0,5%. Значительным резервом экономии моторного топлива является дизелизация автомобильного транспорта, позволяющая снизить удельный расход топлива на 25 – 30%. Следует, однако, отметить, что проведенные в последние годы усовершенствования карбюраторных двигателей свели эту разницу к 15 – 20%, что обусловило некоторое снижение темпов дизелизации транспорта. Тем не менее мировое производство дизелей за последние два десятилетия непрерывно возрастало в среднем примерно на 8 млн шт. в год. Так, его потребление в мобильной энергетике США возросло за период с 1980 по 1990 г. С 72 до 100 млн т, а в Западной Европе – с 60 до 80 млн т. Основные тенденции производства автобензинов Мировое производство автобензина по состоянию на 2000 г. составило 953 млн т/год. Предполагается, что несмотря на высокие темпы роста автомобильного парка в мире (ежегодно на 10 млн шт.), потребление автобензина в ближайшие годы сохранится на нынешнем уровне за счет существенного повышения топливной экономичности автомобилей, перевода части автотранспорта на альтернативные источники топлива и ускорения дизелизации. Так, в США средний удельный расход автобензина на личном легковом транспорте уменьшился за период с 1975 по 1985 год с 14,9 до 8,65 л/100 км, то есть на одну треть. Предусматривается этот показатель довести к 200 г. до 6л/100 км. Такое значительное повышение топливной экономичности автотранспорта в США, а также в Японии и странах Западной Европы было достигнуто благодаря снижению собственной массы автомобиля (за счет применения легких конструкционных материалов и преимущественного выпуска легковых автомобилей малого и особо малого классов), повышению эффективного кпд двигателя и трансмиссии, снижению аэродинамического сопротивления кузова, применению электронных систем контроля, улучшению качества автодорог и т.д. Главенствующей до последнего времени тенденцией в развитии производства автобензинов являлось непрерывное повышение их ДС (а в двигателестроении – увеличение степени сжатия), что способствовало существенному улучшению технико-экономических показателей эксплуатационных транспортных средств. В то время, когда уровень ОЧ выпускаемых автобензинов был не столь высок, как в настоящее время, повышение ДС достигалось относительно легко за счет использования сравнительно дешевых термодеструктивных процессов и каталитического крекинга. Однако для последующего повышения ДС до современного высокого уровня потребовалось развивать в нефтепереработке более дорогие энергоемкие каталитические процессы, такие, как каталитический риформинг, алкилирование, изомеризация и т. д., в которых, кроме того, происходит снижение ресурсов автобензинов. Естественно, затраты на такие      |