РЕФЕРАТ. Разработка математической модели реактора каталитического крекинга
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
3.10 Прогнозирование выхода продуктов каталитического крекинга с учетом состава перерабатываемого сырья Для прогнозирования выхода продуктов каталитического крекинга с учетом состава перерабатываемого сырья был произведен расчет группового состава продуктов каталитического крекинга с применением разработанной ма- тематической модели реактора КК. Групповой состав углеводородов на выходе 70 из реактора служил исходными для расчета колонны разделения продуктов крекинга в HYSYS. С целью увеличения выхода бензиновой фракции проведены расчеты на модели процесса каталитического крекинга для двух типов сырья: Сырье №1 – характеризуется высоким содержанием парафино- нафтеновой фракции (соотношение парафиновых к ароматическим углеводоро- дам 2,4); Сырье №2 – характеризуется высоким содержанием ароматических уг- леводородов (соотношение парафиновых к ароматическим углеводородам 1,56). Составы сырья приведены в таблице 3.10. Таблица 3.10 – Состав сырья для расчета на модели Группа углеводородов Сырье №1 Сырье №2 Парафины и нафтены 68,1 58,6 Ароматические углеводороды 28,4 37,6 Смолы 3,5 3,8 Соотношение парафинов и нафтенов 2,4 1,56 Параметры технологического режима при расчёте на модели представ- лены в таблице 3.8, 3.9. Выполненные расчеты позволили спрогнозировать выход продуктов КК в зависимости от состава перерабатываемого сырья и технологического режима работы реактора каталитического крекинга и позволили рекомендовать техно- логические режимы для увеличения выхода бензиновой фракции в зависимости от состава перерабатываемого сырья. Определено, что при работе на сырье, содержащем большее количество парафинов и нафтенов (сырье №1) выход бензиновой фракции (3816 т/сут) с октановым числом ИМ 92,19 и жирного газа (1072 т/сут) выше, чем при работе на сырье, содержащем большее количество фракции ароматических углеводо- родов (3703 (ОЧИМ-92,06) и 1035 т/сут)). 71 Для увеличения выхода бензиновой фракции предложено регулировать температуру процесса в интервале 525-535 ºС, в зависимости от состава перера- батываемого сырья. Увеличение выхода бензиновой фракции можно добиться увеличением температуры процесса каталитического крекинга с 521,6 до 535,0 ºС (за счет увеличения кратности циркуляции катализатора до 7,0 при температуре регене- рированного катализатора 690 ºС) – для сырья №1 и с 521,6 до 537,2 ºС – для сырья №2, что обеспечивает увеличение выхода бензиновой фракции на 318,48 т/сут для сырья №1 и 380,4 т/сут для сырья №2 (рисунок 3.25). Рисунок 3.25 – Зависимость выхода бензиновой фракции от кратности цирку- ляции катализатора Применение модели колонны разделения продуктов КК совместно с мо- делью реактора процесса при прогнозировании выходов продуктов КК с уста- новки КТ-1/1 позволяет комплексно рассматривать технологию каталитическо- го крекинга и учитывать влияние не только технологических параметров рабо- ты лифт-реактора, но и режим работы колонны ректификации на количествен- ный и качественный состав продуктов. 72 4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбе- режение Проблемы эффективного ресурсопотребления и ресурсосбережения все- гда являлись достаточно актуальными. Все технологические процессы сопро- вождаются потреблением первичных ресурсов, таких как земля, вода, воздух, топливо (энергия), материальные и трудовые ресурсы. Формирование и реали- зация стратегии ресурсосбережения на всех уровнях управления – один из важ- нейших вопросов стратегического менеджмента, так как ресурсоемкость явля- ется второй стороной товара, когда первой является его качество. Оценка коммерческой ценности разработки является необходимым условием при поиске источников финансирования для проведения научного ис- следования и коммерциализации его результатов. Компьютерные моделирующие системы процессов глубокой переработ- ки нефти являются востребованным продуктом на рынке моделирующих си- стем, так как они позволяют проводить мониторинг процессов переработки нефти, прогнозный расчет и, как следствие, оптимизацию процесса. Оптимиза- ция позволяет повысить эффективность работы установок на нефтеперерабаты- вающих заводах (НПЗ), снизить ресурсопотребление и увеличить глубину пе- реработки сырья. Таким образом, целью раздела «Финансовый менеджмент, ресурсоэф- фективность и ресурсосбережение» является проектирование и создание конку- рентоспособных разработок, технологий, отвечающих современным требовани- ям в области ресурсоэффективности и ресурсосбережения. Достижение цели обеспечивается решением задач: оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения науч- ных исследований; планирование научно-исследовательских работ; определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования. 73 4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности прове- дения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения Потенциальные потребители результатов исследования Для анализа потребителей результатов исследования необходимо рас- смотреть целевой рынок и провести его сегментирование. На рис.4.1 представ- лена карта сегментирования рынка по разработке компьютерных моделирую- щих систем (КМС). Размер компании Вид продукции КМС для про- мысловой подго- товки нефти КМС для НПЗ КМС для нефте- химии Крупные Средние Мелкие Рисунок 4.1 - Карта сегментирования рынка услуг по разработке КМС: – «Тюменьгипротранс», г. Тюмень – «Самара НИПИ нефть», г. Самара – «Институт проблем нефти и газа РАН», г.Москва Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффек- тивности и ресурсосбережения На сегодняшний день лидерами на рынке компьютерных моделирующих систем являются зарубежные компании «KBC Advanced Technologies» и «Aspen Tech». Программные продукты, выпускаемые данными компаниями позволяют моделировать процессы в области промысловой подготовки нефти и газа, нефтепереработки и нефтехимии. Недостатком программных продуктов явля- 74 ется отсутствие чувствительности к изменению состава сырья, а в следствии этого и отсутствие прогнозирующей способности. В табл.4.1 представлена оценочная карта для сравнения конкурентных программных разработок. Таблица 4.1 - Оценочная карта для сравнения конкурентных технических реше- ний (разработок) Критерии оценки Вес крите- рия Баллы Конкуренто- способность ф Б к1 Б к2 Б ф К к1 К к2 К 1 2 3 4 5 6 7 8 Технические критерии оценки ресурсоэффективности 1. Повышение производительности труда пользователя 0,1 5 4 3 0,5 0,4 0,3 2. Удобство в эксплуатации (соот- ветствует требованиям потребите- лей) 0,18 5 3 3 0,9 0,54 0,54 3. Надежность 0,05 5 4 3 0,25 0,2 0,15 4. Простота эксплуатации 0,1 5 3 3 0,5 0,3 0,3 5. Качество интеллектуального ин- терфейса 0,09 5 3 3 0,45 0,27 0,27 Экономические критерии оценки эффективности 1. Конкурентоспособность продук- та 0,07 5 4 3 0,35 0,28 0,21 2. Уровень проникновения на ры- нок 0,07 4 5 5 0,28 0,35 0,35 3. Цена 0,07 5 4 4 0,35 0,28 0,28 4. Предполагаемый срок эксплуата- ции 0,08 5 5 5 0,4 0,4 0,4 5. Послепродажное обслуживание 0,06 5 3 2 0,3 0,18 0,12 6. Финансирование научной разра- ботки 0,03 4 5 4 0,12 0,15 0,12 7. Срок выхода на рынок 0,04 5 4 4 0,2 1,16 0,16 8. Наличие сертификации разработ- ки 0,06 4 5 4 0,24 0,3 0,24 Итого 1 62 52 46 4,84 3,81 3,44 Предлагаемый продукт лидирует по таким весомым критериям как «По- вышение производительности труда пользователя», «Удобство в эксплуатации 75 (соответствует требованиям потребителей)», «Качество интеллектуального ин- терфейса», «Простота эксплуатации» и «Цена». Данные конкурентные пре- имущества помогут предлагаемому программному продукту завоевать доверие покупателя и оставаться на рынке. Помимо преимуществ выявлены и недостатки предлагаемого продукта, такие как «Надежность» и «Срок выхода на рынок». SWOT-анализ SWOT – Strengths (сильные стороны), Weaknesses (слабые стороны), Opportunities (возможности) и Threats (угрозы) – представляет собой комплекс- ный анализ научно-исследовательского проекта. SWOT-анализ применяют для исследования внешней и внутренней среды проекта (табл.4.2). Таблица 4.2 – Матрица SWOT Сильные стороны научно- исследовательского проекта: С1.Заявленная экономичность и энергоэффективность техноло- гии. С2.Экологичность технологии. С3. Более низкая стоимость производства по сравнению с другими технологиями. С4. Наличие бюджетного фи- нансирования. С5. Квалифицированный пер- сонал. Слабые стороны научно- исследовательского проекта: Сл1.Отсутствие у потенциальных потребителей квалифицированных кадров Сл2.Отсутствие инжиниринговой услуги, способной обучить работать в рамках проекта Сл3.Отсутствие необходимого обо- рудования для проведения испытания опытного образца Сл4. Большой срок поставок матери- алов и комплектующих, используе- мых при проведении научного иссле- дования Возможности: В1.Использование ин- новационной инфра- структуры ТПУ В2.Появление дополни- тельного спроса на но- вый продукт В3. Снижение тамо- женных пошлин на сы- рье и материалы, ис- пользуемые при науч- ных исследованиях В4. Повышение стои- мости конкурентных разработок Разработка математической мо- дели процесса каталитического крекинга с целью получения готового продукта с конкурент- ными преимуществами с опти- мальной себестоимостью, вы- соким качеством и инжинирин- говой услугой 1.Повышение квалификации кадров у потенциальных потребителей 2.Создание инжиниринговой услуги с целью обучения работе с готовым продуктом 3.Приобретения необходимого обо- рудования для проведения испытания опытного образца 4.Сокращение поставок или смена поставщика 76 Продолжение таблицы 4.2 Угрозы: У1.Отсутствие спроса на новые технологии производства У2.Развитая конкурен- ция технологий произ- водства У3.Введение дополни- тельных государствен- ных требований к сер- тификации продукции 1.Продвижение программы с целью создания спроса 2.Создание конкурентных пре- имуществ готового продукта 3.Сертификация и стандартиза- ция продукта 1.Повышение квалификации кадров у потенциальных потребителей 2.Создание инжиниринговой услуги с целью обучения работе с готовым продуктом 3.Приобретения необходимого обо- рудования для проведения испытания опытного образца 4.Сокращение поставок или смена поставщика 5. Продвижение программы с целью создания спроса 6.Создание конкурентных преиму- ществ готового продукта 7.Сертификация и стандартизация продукта Результаты SWOT-анализа учитываются при разработке структуры ра- бот, выполняемых в рамках научно-исследовательского проекта. Данный ана- лиз показал направление, по которому целесообразно развивать проект, его сильные стороны и возможности роста. Оценка готовности проекта к коммерциализации Показатели о степени проработанности проекта с позиции коммерциа- лизации и компетенциям разработчика научного проекта приведены в таблице 4.3. Таблица 4.3 - Бланк оценки степени готовности научного проекта к коммерциа- лизации № п/п Наименование Степень проработан- ности научного про- екта Уровень имеющих- ся знаний у разра- ботчика 1. Определен имеющийся научно- технический задел 4 4 2. Определены перспективные направления коммерциализации научно-технического задела 5 4 3. Определены отрасли и технологии (товары, услуги) для предложения на рынке 4 5 4. Определена товарная форма научно- технического задела для представления на рынок 4 3 5. Определены авторы и осуществлена охрана их прав 4 4 77 Продолжение таблицы 4.3 6. Проведена оценка стоимости интеллекту- альной собственности 3 4 7. Проведены маркетинговые исследования рынков сбыта 4 4 8. Разработан бизнес-план коммерциализации научной разработки 3 4 9. Определены пути продвижения научной разработки на рынок 4 5 10. Разработана стратегия (форма) реализации научной разработки 4 5 11. Проработаны вопросы международного сотрудничества и выхода на зарубежный рынок 1 3 12. Проработаны вопросы использования услуг инфраструктуры поддержки, получе- ния льгот 4 5 13. Проработаны вопросы финансирования коммерциализации научной разработки 1 4 14. Имеется команда для коммерциализации научной разработки 3 4 15. Проработан механизм реализации научно- го проекта 4 5 ИТОГО БАЛЛОВ 52 63 По результатам оценки степени готовности научного проекта к коммер- циализации установлено, что перспективность данной разработки выше средне- го и для её успешной реализации необходимо: Проработать вопросы международного сотрудничества и выхода на за- рубежный рынок Проработать вопросы финансирования коммерциализации научной раз- работки Методы коммерциализации результатов научно-технического исследо- вания На основании анализа методов коммерциализации проекта, а также с учётом степени готовности разработки, для успешного продвижения компью- терной моделирующей системы процесса каталитического крекинга наиболее эффективным методом является инжиниринг, так как уже на данной стадии имеются предприятия – партнёры, заинтересованные в разработке и внедрении 78 данного проекта. На данной стадии проводится работа по повышению эффек- тивности работы установки каталитического крекинга вакуумного газойля од- ного из крупнейших НПЗ России. 4.2 Инициация проекта 1. Цели и результаты проекта. Целью проекта является определение оптимального технологического режима для получения максимального выхода бензиновой фракции при переработке вакуумного дистиллята на установке ка- талитического крекинга с учетом состава перерабатываемого сырья. Группа процессов инициации состоит из процессов, которые выполня- ются для определения нового проекта или новой фазы существующего. В рам- ках процессов инициации определяются изначальные цели и содержание и фиксируются изначальные финансовые ресурсы. Определяются внутренние и внешние заинтересованные стороны проекта, которые будут взаимодействовать и влиять на общий результат научного проекта (табл.4.4, 4.5). Данная информа- ция закрепляется в Уставе проекта. Таблица 4.4 – Заинтересованные стороны проекта Заинтересованные стороны проекта Ожидания заинтересованных сторон Один из крупнейших НПЗ России Оптимизация/усовершенствование суще- ствующей технологии Прогнозирование работы установки Рекомендации по ведению процесса Таблица 4.5 – Цели и результат проекта Цели проекта: Разработка математической модели процесса каталитического крекинга с целью определения эксплуатационных показателей работы установки, определения текущих и оптимальных режи- мов ее работы, а также прогнозирования работы установки в отчетном периоде. Ожидаемые результаты проекта: Повышение эффективности работы установки каталитического крекинга. Сокращение энерго- и ресурсозатрат. Увеличение срока службы катализатора после регенерации. 79 Продолжение таблицы 4.5 Критерии приемки ре- зультата проекта: Соответствие модели реальному процессу. Требования к результату проекта: Требование: Адекватность результатов полученных путем расчета на мате- матической модели. Чувствительность к изменению входных параметров (состава сырья, кратности циркуляции катализатора, подачи водяного пара и т.д.). Экономичность – затраты на создание модели должны быть оправданы её эффективной работой. 2. Организационная структура проекта. В таблице 4.6 представлена информация об участниках рабочей группы проекта. Таблица 4.6 – Рабочая группа проекта ФИО, основное место работы, должность Роль в проекте Функции Трудо- затраты, час. Ивашкина Е.Н. Научный руково- дитель проекта Координация деятельности проекта. Разработка графика выполнения работ. Распределение обязанностей между ис- полнителями проекта. Контроль качества и сроков выполнения проекта. Продвижение проекта. 210 Назарова Г.Ю, Эксперт проекта Составление и организация этапов ра- боты. Выдача задания специалисту по проек- ту. Контроль качества и сроков выполнения заданий специалистом. Координация программирования. Консультирование по химико- физическим основам и технологии про- цесса. Проверка и направление отчетов по те- кущему проекту научному руководите- лю. 700 Киселёва С.В. Специалист по проекту Программирование, проверка результа- тов расчета модели на адекватность, со- ставление отчетов по разработке проек- та. 1 400 ИТОГО: 2 310 80 3. Ограничения и допущения проекта. Ограничения проекта – это все факторы, которые могут послужить ограничением степени свободы участников команды проекта, а так же «грани- цы проекта» - параметры проекта или его продукта, которые не будут реализо- ванных в рамках данного проекта. В таблице 4.7 представлены ограничения проекта. Таблица 4.7 – Ограничения проекта Фактор Ограничения/ допущения 3.1. Бюджет проекта 280746,9 руб. 3.1.1. Источник финансирования 1. НИ ТПУ 2. НПЗ 3.2. Сроки проекта: 01.09.16-31.05.16 3.2.1. Дата утверждения плана управления проектом 10.09.16 3.2.2. Дата завершения проекта 31.05.16 |