textarchive.ru

Главная > Документ


Проект I.3. «Промышленная реализация процессов глубокой, комплексной и безотходной конверсии тяжелых нефтяных остатков с применением наноразмерных катализаторов с целью обеспечения глубины переработки нефти не менее 92-95% масс, извлечения ценных металлов»

1. Задачи проекта.

Создание первого промышленного комплекса глубокой, комплексной и безотходной конверсии тяжелых нефтяных остатков с применением наноразмерных катализаторов с целью обеспечения глубины переработки нефти не менее 92-95% масс, извлечения ценных металлов.

Резкое повышение экономической эффективности и экологической безопасности отечественных комплексов глубокой переработки нефти.

Практическая реализация принципиально нового типа каталитического процесса, предусматривающего синтез и крупномасштабное применение гетерогенных наноразмерных катализаторов.

2. Состояние проблемы.

В начале XXI века в РФ остается нерешенной глобальная проблема глубокой переработки нефти. В среднем глубина переработки нефти для РФ около 72 % ,тогда как, например, в США- 93 %. Тяжелая часть нефти составляет гигантский дополнительный ресурс для производства моторных топлив и сырья для нефтехимии.

В тяжелых нефтяных остатках концентрируются также все металлорганические соединения, содержащиеся в исходном сырье. Они являются наиболее доступным ванадиевым сырьем после железных руд. Балансовые запасы ванадийсодержащих нефтей в странах СНГ составляет не менее 5,4 млрд. тонн., геологические запасы оксида ванадия в нефтях при его содержании 180 г/тонну оцениваются в 1 855 тыс. т., а извлекаемых попутно с нефтью – около 481 тыс. т. В России сравнительно высокое содержание ванадия наблюдается в нефтях Волго-Уральского и Тимано-Печорского месторождений. В нефтях Русскинского, Степноозерского, Ивашкино-Мао-Сульчинского месторождений содержания оксида ванадия составляет 2200-5000 г/т. К уникальным по содержанию ванадия относятся природные битумы Оренбургской области с содержанием оксида ванадия 6000 г/т, что в 3-4 раза больше чем в рудах Качканарского месторождения, являющихся сырьем производства ванадия.

Таким образом, комплексная технология переработки тяжелых нефтяных остатков должна быть направлена на решение следующих задач:

- повышение глубины переработки нефти и увеличение производства моторных топлив и сырья для нефтехимии;

- извлечение металлов (ванадия и никеля);

-снижение выбросов в окружающую среду при переработке тяжелых нефтяных остатков.

Высокое содержание в тяжелых нефтяных остатках металлов и асфальто-смолистых веществ затрудняет использование для этой цели традиционных технологий или их применение становится экономически неоправданным. Например, используемые процессы - гидрокрекинг и каталитический крекинг остатков или требуют больших капитальных вложений вследствие высокого давления процесса или дают не очень качественные продукты. Процессы эти очень дорогостоящие, неэффективные и для очень тяжелых остатков практически не применимые. Целесообразность применения этих методов тем проблематичнее, чем больше в нефти содержание гетероорганических металлсодержащих компонентов и не решают задачи извлечения металлов.

В институтах РАН ведутся исследования по созданию научных основ комплексной переработки тяжелых нефтяных остатков с применением принципиально новой технологии каталитической гидроконверсии с получением облагороженной легкой нефти, которая становится пригодной для переработки на существующих НПЗ по традиционным технологиям.

В отличие от всех ранее известных каталитических процессов, использующих гетерогенные катализаторы размерами от 10 микрон до десятков миллиметров, новая технология предусматривает синтез и использование наноразмерных катализаторов гидроконверсии. Это приводит к совершенно новым, ранее не известным возможностям процесса переработки тяжелых остатков.

Проведенные совместно с отраслевыми институтами пилотные и демонстрационные испытания подтвердили результаты фундаментальных исследований ИНХС РАН и являются исходной позицией для завершения разработки научных основ процесса и создания первой промышленной установки.

Предлагаемая инновационная технология глубокой, комплексной и безотходной конверсии тяжелых нефтяных остаткови разработанная для этого процесса технология приготовления и применения наноразмерных гетерогенных катализаторов позволит достичь лидирующего положения по сравнению с зарубежными фирмами.

3. Этапы и сроки работы.

Данная работа состоит из нескольких этапов и включает в себя:

  • проведение широких исследований по направлениям:

-синтеза наноразмерных гетерогенных катализаторов гидроконверсии углеводородного сырья;

-исследования закономерностей конверсии конкретных образцов тяжелых нефтяных остатков на наноразмерных катализаторах;

-изучение закономерностей газификации концентрата металлов, содержащихся в тяжелых нефтяных остатках.

Срок: 2009-2010 годы.

  • разработка базового проекта первой промышленной установки мощностью 1 000 000 тонн в год.

Срок: 2010 – 2011 годы

  • разработка конструкторской документации на нестандартное оборудование.

Срок: 2010 – 2011 годы.

  • разработка рабочих чертежей первой промышленной установки. Срок: 2010 – 2012 годы.

Строительство первой промышленной установки и ввод ее в эксплуатацию. Срок: 2011 – 2013 годы.

4. Исполнители.

Головные организации: ИНХС РАН, ИПХФ РАН.

Соисполнители от академии наук: ИМЕТ РАН, ИК СО РАН, ИППУ РАН.

Прикладные институты и фирмы:

ОАО «ТАТНЕФТЕХИМИНВЕСТХОЛДИНГ», ОАО « ЭлИНП»,

ЗАО « ГрозНИИ».

Конструкторские и проектные организации: ОАО «ВНИПИНефть», ВНИИНЕФТЕМАШ.

Технологии, готовые к практическому применению

Проект I.4. «Научное обеспечение программы модернизации генерации и сетевого хозяйства электроэнергетики на базе инновационных технологий и использования новых материалов с целью коренного улучшения энергоэффективности и безопасности работы Единой электроэнергетической системы России»

Настоящий проект предусматривает разработку научной программы модернизации электроэнергетики и создания целого класса материалов для производства новых энергоустановок и устройств, как для генерации электроэнергии, так и для её транспортировки. Важно подчеркнуть, что в коренной модернизации нуждаются два сектора электроэнергетики: сектор производства электроэнергии с использованием газа и сектор распределительных сетей. В этих секторах в настоящее время имеются самые большие резервы для повышения энергоэффективности и энергосбережения.

При производстве электроэнергии на газе на электростанциях России используется низкоэкономичный паросиловой цикл и к.п.д. производства электроэнергии в этом случае колеблется от 34 до 40%, составляя в среднем 37,6% (327 г.у.т/кВт.ч). Модернизация электростанций с их переводом на работу по парогазовому циклу даёт возможность повысить эффективность их работы на 25 – 30%, резко снижая расход газа на производство электроэнергии. При этом важно ранжировать очередность проведения работ в зависимости от роста центра нагрузок, конфигурации и состояния электрических сетей и экономических характеристик проводимой модернизации. Данные задачи в настоящем проекте решаются путём создания математических моделей и моделирования сложных процессов, проходящих в электроэнергетических системах. Это позволяет иметь полную картину функционирования Единой энергетической системы России на различных этапах её развития и разработать ранжированную по объектам и времени Программу модернизации российской электроэнергетики.

Необходимо также проведение комплекса работ по созданию высокоэффективных современных материалов, позволяющих увеличить ресурс работы энергетических установок (в первую очередь газовых турбин) и надёжность их работы. Подобные работы позволят внести существенную инновационную составляющую в процесс модернизации энергоустановок.

Эти работы также являются предметом исследований, проводимых в проекте, и получения конкретных результатов по разработке материалов для использования предельных температур как в газотурбинных установках (15000С и выше), так и в паросиловых установках (6500С и выше).

Важным является отработка существующих и создание новых когенерационных установок малой и средней мощности в составе газовой турбины и котла-утилизатора. Разработка подобных типовых установок, позволяющих покрыть весь диапазон тепловых и электрических нагрузок, приводит к снижению затрат на их проектирование и изготовление и позволяет осуществить процесс их быстрого, индустриального тиражирования.

В проекте будут определены типоразмеры и состав оборудования для серийного производства когенерационных установок.

Для модернизации распределительных систем важнейшую роль играет выбор оптимальной плотности тока в линиях электропередач и создание непрерывно действующей системы учёта, проведения балансов электроэнергии, диагностики и мониторинга сетей.

В проекте будет определена оптимальная плотность тока в распределительных электрических сетях и разработана типовая система контроля, диагностики и мониторинга функционирования распределительных сетей.

Такая система позволит управлять техническим состоянием как распределительных сетей, так и оборудования, находящегося в них. В состав системы войдёт и аппаратура обнаружения в реальном масштабе времени мест короткого замыкания на линиях электропередач и в оборудовании мест несанкционированного отбора электроэнергии, уровня напряжения в узлах системы, состояния трансформаторов, выключателей и иного электротехнического оборудования.

Это позволит резко поднять эффективность работы распределительных электросистем, в которых на сегодняшний день имеются самые большие потери (~12%), и снизить их уровень в два раза.

Подобное построение системы обеспечивает возможность в дальнейшем осуществлять работу сетей в оптимальных режимах с минимальными потерями при компенсации реактивных мощностей. Эти разработки позволяют перейти к построению независимых от централизованных сетей энергосистем, в которых располагаются генерирующие мощности для выработки электроэнергии в непосредственной близости от локальных потребителей с учетом их специфических запросов по объемам и профилю потребления, объединённые локальными электросетями (так называемые распределённые энергосистемы). Инвестиционные достоинства и финансовая эффективность распределённых систем обусловлены относительно невысоким уровнем первоначальных вложений, возможностью быстрого и поэтапного ввода в эксплуатацию, полным контролем со стороны потребителя. В дополнение к этому системы оборудуются приборами учета, контроля и автоматического регулирования и управления, алгоритм которого позволяет вести оптимальное функционирование всех составляющих и системы в целом. Громадную роль играют при этом изделия сильноточной электроники, позволяющие организовывать процессы активного управления потоками электроэнергии и поддержание оптимального режима функционирования. Такие системы резко увеличивают безопасность работы всей энергетической системы России, защищая её от воздействия террористов и чрезвычайных обстоятельств.

В силу отмеченных достоинств системы распределённой генерации энергии рассматриваются как важнейшая составляющая в новой парадигме развития мировой энергетики.

В проекте будет определена локальная система распределённой генерации в одном из районов страны и произведены все обосновывающие расчёты по выбору необходимого оборудования и параметров с целью создания конкретной распределённой управляемой энергосистемы с выбором алгоритма управления. Работы по созданию распределённых систем генерации начаты во многих развитых странах мира, но особенно широко ведутся в США. При этом комбинируются процессы создания общей электроэнергетической системы страны с учётом опыта её создания в СССР и управляемых распределённых локальных энергосистем. У нас в стране основное внимание должно быть обращено на создание локальных распределённых энергосистем и их связь с ЕЭС России, т.к. имеющаяся в России Единая энергетическая система в настоящее время по всем параметрам опережает то, что имеется в США.

Таким образом, данный проект позволяет выработать основные решения, которые создают научно-техническую базу для выполнения важнейшей и актуальной задачи – проведения масштабной модернизации российской электроэнергетики с использованием инновационных технологий, и, тем самым, запустить единый процесс развития электроэнергетики совместно с энергомашиностроительной отраслью, электротехнической, автоматики и приборостроения, производства различных материалов и многих других отраслей, связанных заказами с электроэнергетикой.

Общий экономический эффект от внедрения разработок, осуществлённых в проекте, по самым общим оценкам приведёт к экономии в год более 40 млрд.м3 газа, снижению на 35 млрд.кВт.ч потерь в электрических сетях, появлению современных инновационных разработок и даст большой импульс к построению инновационной электроэнергетики.

Необходимо также подчеркнуть, что инновационная составляющая, присутствующая во всех перечисленных отраслях и подотраслях, приводит к построению новой экономики знаний.

Срок выполнения первого этапа проекта: 2010 - 2013 гг.

Ориентировочная стоимость первого этапа: 1 млрд. руб.

Исполнители:ЭНИН, ВТИ, ИСЭМ СО РАН, НТЦ электроэнергетики, Теплоэлектропроект, Энергосетьпроект, ВНИПИ ЭНЕРГОПРОМ, Институт материаловедения РАН, ЦНИИТ МАШ.

Проект I.5. «Развитие децентрализованной когенерационной энергетики»

В связи с высокой эффективностью выработки электроэнергии на таких ГТУ–ТЭЦ их окупаемость достаточно быстрая. В стране уже реализованы десятки таких установок, а ГТУ–ТЭЦ на базе двигателей Р-29-300, построенная в 2001 г. Новополоцке (Белоруссия), окупилась через 3 года.

В совершенствовании ГТУ средних и малых размеров на ближайшие годы есть ряд научных проблем, связанных с необходимостью повышения температуры газа (КПД – затраты топлива), эффективность сгорания (экология) и ресурс (эксплуатационные затраты).

Географические и природные особенности нашей страны (холодный климат и большие запасы органического топлива – газ, уголь) определяют, что из экономических и эксплуатационных соображений газовые турбины должны стать, во всяком случае на десятки лет, основой резкого повышения эффективности электроэнергетики. Газовая турбина – агрегат, сегодня обеспечивающий в сложном цикле преобразования теплотворной способности топлива в электроэнергию наибольшую эффективность. Это связано с работой ГТУ при высоких температурах газа – сегодня реально 1500ОС за счет многолетних научно-исследовательских работ по новым жаропрочным материалам, совершенствования методов газодинамического, теплового, прочностного проектирования и технологий производства.

Сегодня в России широкое применение газовых турбин может и должно радикально улучшить обеспечение электроэнергией и теплом, резко подняв эффективность их производства.

В стране сегодня более 30000 котельных, работающих на газе. Значительная часть из них просто переделана из угольных, т.е. их КПД очень низок – до 50–60%. Но главное – при замене таких котельных на ГТУ–ТЭЦ, т.е. когенерацию электроэнергия–тепло, можно резко поднять эффективность использования газа и либо получать почти бесплатную электроэнергию (при замене плохих котлов), либо при прежнем тепле с добавлением всего 20–30% газа получать электроэнергию с очень высоким КПД – 65–70%. Этот резерв мощности в стране сегодня до 90 ГВт.

Для решения такой задачи в стране есть нужные газотурбинные установки (более 15 типов), созданные на предприятиях авиадвигателестроения в период последних 20 лет. Десятки их уже в эксплуатации. Нужно несколько улучшить их эмиссию – состав выхлопных газов. Решения для этого есть. Кстати, более 2000 отечественных малых ГТУ работает на газоперекачке. Массовость ГТУ–ТЭЦ решает одновременно задачу децентрализации электро- и теплообеспечения, резко снижая затраты на сети и повышая надежность.

Исполнители проекта:

ОИВТ РАН, ВТИ, ЦИАМ, ЛМЗ, ЦКТИ, Салют, Пермские моторы, ВИАМ.

Потенциал проекта в сфере энергосбережения.

Развитие мощности электроэнергетики страны на 40%.

Затраты на повышение эффективности проекта

- бюджетные средства на НИР по материалам и исследованиям газодинамики, теплообмена и прочности 600 млн.руб (2010–2012 гг.).

Проект I.6. «Энергосбережение в жилищно-коммунальном хозяйстве за счет массового использования теплофикационных установок с каталитическим сжиганием угля»

Теплоснабжение в жилищно-коммунальном хозяйстве (ЖКХ) России в настоящее время является одним из наиболее расточительных с точки зрения энергетики секторов экономики страны. Неоправданно высокий уровень энергозатрат в сфере ЖКХ обусловлен, прежде всего, использованием многочисленных локальных (мощностью до 10–20 Гкал/час) угольных котельных с устаревшей технологией сжигания топлива. В настоящее время затраты бюджетов всех уровней на эксплуатацию коммунальных котельных ЖКХ оцениваются в 150-180 млрд.руб./год, а потребление энергоресурсов достигает около 60-70 млн. тонн угля. Наряду с низкой энергоэффективностью коммунальные котельные на угле являются источниками повышенной экологической опасности, загрязняя атмосферу оксидами серы, углерода и чрезвычайно канцерогенным соединением бенз(а)пиреном. Бенз(а)пирен входит в России в число основных загрязнителей, по которым в большинстве городов предельно допустимый уровень содержания превышен в 5-10 раз.

На основе разработок институтов РАН (Институт катализа СО РАН и др.) созданы и уже промышленно эксплуатируются угольные котельные с использованием новых технологий сжигания топлива в кипящем слое функциональных наноматериалов – катализаторов. Ускоренная модернизация коммунальных котельных за счет использования современных каталитических технологий и оборудования по сжиганию каменных, бурых углей, а также отходов углеобогащения и иных видов доступного твердого топлива позволяет в сжатые сроки обеспечить очень существенную экономию используемого топлива и одновременно решить важнейшие экологические проблемы. Сжигание твердого топлива в кипящем слое частиц катализатора приводит к более полному окислению компонентов топлива, окисление протекает при более низких температурах и за более короткое время. Это позволяет проводить полное сжигание топлив при температурах 550–7500С (вместо 1000–12000С в обычных технологиях) в пределах псевдоожиженного слоя, без выхода процесса горения в газовое пространство над кипящем слоем и уноса значительных количеств теплоты с неоправданно перегретыми дымовыми газами. Процесс каталитического горения устойчив, и управление им легко поддается полной автоматизации. За счет каталитического сжигания твердого топлива в кипящем слое катализатора удается снизить его расход в 2 раза (результаты промышленной эксплуатации котельной), а выбросы в атмосферу уменьшить в 5-10 раз по сравнению с традиционным слоевым сжиганием угля при сохранении капвложений на реконструкцию котелен на существующем уровне.

В настоящее время отработана технология каталитического сжигания твердых топлив разного происхождения и освоено производство каталитических теплофикационных установок на основе сжигания углей тепловой мощностью от 1 до 10 Гкал/час. Потребность жилищно-коммунального хозяйства России в таких современных котельных оценивается в 10 тыс. штук.

Исполнители проекта (на данные момент):

Изготовление оборудования

ОАО «Бийскэнергомаш» (г. Барнаул).

ОАО «Подольский котельный завод» (г. Подольск).

Проектирование, автоматизация, пуско-наладочные работы

ОАО «Термософт–Сибирь» (г. Новосибирск).

ОАО «Новосибирский завод химконцентратов» (объединение «ТВЭЛ» Росатома) (г. Новосибирск).

Обеспечение катализатором

ОАО «Катализатор» (г. Новосибирск).

ЗАО «Щелковский катализаторный завод» (г. Щелково).

Научно-техническое сопровождение проекта.

ИК СО РАН.

Потенциал проекта в сфере энергосбережения и экологии

  • Сокращение потребления топлива (каменного и бурого углей) в сфере ЖКХ к 2013–2015 г.г. на 25-30 млн. тонн/год.

  • Вовлечение в энергопроизводство до 100 млн. тонн некондиционных отходов углеобогащения в Кузбассе.

  • Сокращение расходов местных бюджетов на теплоснабжение в сфере ЖКХ (здравоохранении, образовании и др.) к 2013–2015 г.г. на 50 млрд.руб./год.

  • Снижение загрязнения атмосферы продуктами сжигания (оксиды азота, бенз(а)пирен, оксид углерода в 7-10 раз.

Затраты на старт ускоренной реализации проекта:

  • Бюджетные средства – 600 млн. руб. (2010–2012 г.г.);

  • Внебюджетные средства – 1200 млн. руб. (2011–2015 г.г.).

Проект I.7. «Повышение надежности работы энергосистем за счет применения быстродействующих ограничителей тока в энергосетях»

Экономическое развитие связано с развитием электроэнергетических сетей с соответствующим ростом электрических нагрузок, увеличением генерирующих мощностей, усиления связей с соседними электроэнергетическими системами и созданием крупных объединенных систем, что ведет к снижению надежности работы энергосистемы, ухудшению ее статической и динамической устойчивости.

В связи с развитием электроэнергетических сетей происходит рост токов короткого замыкания, резко проявляющийся в регионах с высокой плотностью энергопотребления. Увеличение токов короткого замыкания приводит к повреждению обмоток генераторов, синхронных компенсаторов, трансформаторов, реакторов и электрических аппаратов, в том числе и к возникновению пожаров на энергообъектах.

Быстродействующие ограничители тока позволяют ограничить значения ударного и установившегося токов, иметь быстродействие не более 2-3 мс, не оказывать влияние на режимы работы сети, не оказывать влияние на работу других элементов сети, иметь автоматическое срабатывание и восстановление после устранения тока короткого замыкания.

ОИВТ РАН и ОАО «НТЦ Электроэнергетики» разработали, создали модель и провели испытания быстродействующего ограничителя тока на напряжение 20 кВ и временем срабатывания 3 мс. Проведены проработки токоограничителя на напряжение 110 кВ.

Имеющийся опыт разработок позволяет в настоящее время создать быстродействующий ограничитель тока для электросетей напряжение до 220 кВ.

Для выполнения работ потребуется привлечение специалистов ОАО «НТЦ Электроэнергетики», ОАО «Запорожтрансформатор».

Срок создания опытно-промышленного образца быстродействующего токоограничителя для сетей напряжением 110 (220) кВ – 1-1,5 года.

На основе испытаний опытно-промышленного образца возможно дальнейшее серийное производство быстродействующих ограничителей тока.

Применение быстродействующих токоограничителей перспективно как в электроэнергетике, так и для электросетей переменного тока железных дорог с напряжением 27,5 кВ, где количество коротких замыканий составляет в год в среднем 40-50 на питающую линию (фидер) в год. Потенциальный рынок для быстродействующих ограничителей тока и электросетей переменного тока ОАО «РЖД» оценивается в несколько тысяч штук в год.

Создание опытно-промышленного образца потребует привлечение специалистов ОИВТ РАН, ОАО «НТЦ Электроэнергетики», ФГУП «ВЭИ», ОАО «Криогенмаш», ОАО «Энергосетьпроект», ОАО «ВНИИКП», ОАО «Электромеханика», ФГУП «ТУ МЭИ».

Срок изготовления опытно-промышленного образца – 2,5 года.

На основе испытаний опытно-промышленного образца возможен серийный выпуск таких систем, общий рынок которых в России может прогнозироваться в объеме 25-35 млрд. руб. в течение 2010-2020 годов. Такой рынок сбыта ожидается в странах СНГ и Азии.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (3)

    Документ
    ... отождествляющие себя с полученными дляучастия в спектакле формами-скафандрами ... направление полёта, не создавая пилотам перегрузок. Мир стоит на пороге таких технологических ... ” РоссийскойАкадемииНаук. Проект Федеральный закон российской федерации ...
  2. Российской академии наук промышленная политика

    Документ
    ... РОССИЙСКОЙАКАДЕМИИНАУК ИНСТИТУТ ЕВРОПЫ РАН ПРОМЫШЛЕННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКИХ СТРАН МОСКВА 2010 Учреждение Российскойакадемиинаук ... направлениятехнологической ... средств дляреализациипроекта. Кроме ... дляучастия в финансировании интересных проектов, ...
  3. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  4. Российской академии наук великобритания перед

    Документ
    ... Российскойакадемиинаук ... технологическим ... дляреализации исследовательских проектов, открытие фонда поддержки специалистов для исследования ключевых аспектов российско ... дляучастия в мероприятиях в области культуры, образования и искусства; проекты ...
  5. Отчетный доклад президиума российской академии наук

    Автореферат диссертации
    ... высокий уровень российскойнауки в этой сфере составляет основу дляучастия в международных проектах по созданию уникальных ...

Другие похожие документы..