Инновационные технологии в области химии и биотехнологии (стр. 18 )

На первом этапе моделирования процесса пиролиза исследуется кинетика процесса с изменяющимся шагом интегрирования. Изменяя условия процесса, необходимо оценить влияние температуры на кинетику пиролиза, его селективность и конверсию, а после чего выбрать наиболее оптимальную. При подобранной температуре оценить влияние давления на кинетику процесса. На втором этапе рассчитывают длину змеевика и распределение концентраций компонентов реакционной смеси вдоль змеевика. Результаты расчета состава реакционной среды представлены в таблице 1.

В настоящее время накоплен банк информационных данных по пиролизу, эти данные масштабируются и удаляются избыточные значения, слабо влияющие на процесс и создающие дополнительные помехи. После чего выбирается оптимальная структура нейронной сети, которая определяет функциональную зависимость между входными и выходными параметрами.

Многослойные нейронные сети прямого действия являются наиболее приемлемыми для управления процессом пиролиза, так как во входной слой нейросети дополнительно вводится значения входных и выходных параметров в предыдущие моменты времени. Оптимальная сеть получается путем последовательного наращивания, обучения, тестирования. Точкой остановки обучения сети является возрастание ошибки, что исключает ситуацию переобучения сети. Для учета нерегистрируемых возмущений необходим алгоритм автоматической коррекции, например с помощью линейной регрессии. Математическую модель процесса пиролиза можно представить в виде связанных между собой отдельных нейронных сетей, которые прогнозируют значения параметров технологического процесса.

Таблица 1 – Результаты анализа кинетики пиролиза бензиновой фракции.

молекулярная масса сырья - 67,30 кг/моль, плотность сырья - 3.00 кг/м3
давление пиролиза, Р = 7 атм, температура пиролиза, Т = 800 0С
Шаг интегрирования, с = 0.1
Состав исходного сырья	Состав реакционной среды
Наименование вещества	кг/м3	% вес	кг/м3	% вес
Этан	0,13	4,46	0,504	15,28
Этилен	0	0	0,984	29,82
Метан	0	0	0,832	25,22
Пропан	0,2	6,54	0,085	2,57
Пропилен	0	0	0,423	12,84
Бутан	0,78	25,85	0,251	7,62
Бутадиен	0	0	0,084	2,55
Парафины	1,9	63,15	0,002	0,05
Ацетилен	0	0	0,002	0,01
Водород	0	0	0,014	0,42
Прод. полимер	0	0	0,118	3,56

Общая задача моделирования процесса заключается в оптимизации некоторого критерия при выполнении накладываемых регламентом ограничений на технологические параметры. Методом перебора всех возможных значений определяются оптимальные значения при текущих условиях на реальном объекте. Максимальные и минимальные границы технологических параметров можно определить, используя критерий Стьюдента. Для выявления истинного влияния входного параметра и исключения помех используется фильтр скользящего среднего.

Нейронные сети являются – мощным и одним из наилучших способов аппроксимации и экстраполяции функции, вследствие чего нейросети способны даже при отсутствии описания объекта управления по его входным и выходным сигналам моделировать поведение объекта и решать задачи оптимизации. Кроме того необходимо отметить достоинства нейросетей: высокое быстродействие, способность к переобучению, возможность постоянной корректировки выходных параметров, а также относительно небольшие затраты на разработку и меньшее время принятия решений.

Разработка, внедрение, использование и развитие нейросетевых технологий для управления конкретным процессом приведет к повышению производительности всего предприятия, сокращению срока окупаемости средств, а также к увеличению рентабельности производства, что является одним из важнейших показателей работы предприятия.

Список литературы:

1  Виноградова, производством с использованием нейросетевых технологий/ // Известия УрГЭУ. – 2010. - №3. – С.153-158.

2  Систер, пиролиз полимерных смесей/ [и др.]// Журнал физической химии. – 2011.- том 85. - №6. – С..

УДК 645.642.4

1, 2, 2

СПОСОБ СОВМЕСТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТЯЖЕЛЫХ НЕФТЯНЫХ ОСТАТКОВ И НЕФТЕШЛАМОВ ПРОЦЕССОМ ЗАМЕДЛЕННОГО КОКСОВАНИЯ

1 , г. Уфа

2Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Уфа

Существующие технологии переработки нефти и ее фракций сопряжены с образованием значительных количеств нефтяных шламов. Нефтешлам представляет собой смесь нефтепродуктов с большим содержанием воды и различных механических примесей.

Ввиду того, что существующие технологии утилизации нефтепродуктов являются недостаточно эффективными, заводы вынуждены накапливать нефтешламы и постоянно увеличивать объемы шламонакопителей. Вследствие этого постоянно ведется поиск новых альтернативных способов, или тех, которые в комплексе с имеющимися позволили бы более полно утилизировать отходы.

Установка замедленного коксования – хорошее место для переработки различного вида нефтешламов. Количество вовлекаемого в сырье УЗК нефтешлама ограничивается требованиями по зольности получаемого кокса ввиду большого содержания мехпримесей. Однако, если целевым назначением процесса коксования является получение дистиллятов и перед ним применяется эффективный способ подготовки (предварительное обезвоживание), то для утилизации нефтеэмульсионных шламов и нефтеотходов с содержанием мехпримесей, процесс замедленного коксования является наиболее перспективным и экономически эффективным.

Из анализа отечественного и зарубежного опыта переработки нефтешламов с помощью процесса замедленного коксования следует:

·  некондиционные продукты в зависимости от их состава и физико-химических свойств можно подавать на установки замедленного коксования непосредственно с исходным сырьём; с водой, подаваемой на охлаждение кокса; в нижнюю часть ректификационной колонны; в качестве кулинга в шлемовые трубопроводы;

·  подача нефтешлама в камеры коксования при охлаждении кокса может привести к увеличению содержания летучих веществ в коксе. В связи с тем, что процесс охлаждения кокса периодический, подача нефтешлама будет также периодической, что нежелательно;

·  При вовлечении некондиционных продуктов на всех УЗК необходимо следить за содержанием в них воды, не допуская превышения её содержания более 1%. Поэтому при вовлечении нефтешлама в процесс коксования его необходимо подвергать специальной обработке с целью обезвоживания.

На основании анализа отечественных и зарубежных литературных источников в УГНТУ совместно с был разработан процесс совместной переработки тяжелых нефтяных остатков и нефтешламов процессом замедленного коксования.

За основу была взята технология замедленного коксования, разработанная в УГНТУ, с выносной секцией ректификационной колонны в которой путём смешения первичного сырья с рециркулятом формируется вторичное сырье.

Нефтешлам, поступая на установку, проходит через фильтр, затем для испарения свободной воды нагревается в теплообменнике за счёт тепла отходящих с установки продуктов. Для снижения стойкости водонефтяной эмульсии в нефтешлам перед теплообменником вводится тяжёлый газойль как растворитель. Далее, в зависимости от содержания воды и мехпримесей, нефтешлам вовлекается в процесс:

·  в линию паров из коксовых камер в качестве кулинга или в абсорбер системы охлаждения, из которого балансовая часть кубового продукта направляется так же в качестве кулинга. Легкие нефтепродукты и вода, содержащиеся в нефтешламе, в данном случае разделяются в ректификационной колонне, а мехпримеси и тяжёлая часть нефтешлама вместе с кубовым газойлем подаётся в трансферный трубопровод перед четырёхходовым краном;

·  в трансферный трубопровод перед четырёхходовым краном. При этом часть нефтешлама и мехпримеси переходят в кокс, а лёгкие продукты поступают в ректификационную колонну для разделения;

·  в колонну формирования вторичного сырья;

·  Так же предлагается возможность подачи нефтешлама во вторичное сырье на входе в печь. Достоинством в данном случае является возможность переработки нефтешлама без предварительной подготовки, но при этом, в связи с наличием воды в нефтешламе, необходимо корректировать подачу турбулизатора в печь.

Следует отметить, что при подаче нефтешлама в колонну формирования вторичного сырья или на вход в печь не исключается попадание механических примесей в змеевик печи, что может негативно сказаться на межремонтном периоде работы печи УЗК. Так же для подачи нефтешлама в печь необходим высоконапорный насос.

Осуществление данной технологии позволит эффективно перерабатывать различного вида нефтешламы на установке замедленного коксование. Наличие вышеперечисленных мест ввода нефтешлама даёт возможность адаптироваться к сезонным изменениям состава нефтешламов и делает процесс более гибким.

УДК 547.233.4:620.197.3

, ,

ПОЛУЧЕНИЕ НОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ИХ

ИССЛЕДОВАНИЕ В КАЧЕСТВЕ ИНГИБИТОРОВ КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ

1 Институт нефтегазовых технологий и новых материалов, Академия наук Республики Башкортостан, г. Уфа

2 НПП «Импульс», г. Уфа

E-mail: *****@***ru

Проведенные в последнее время исследования показали, что, защищая металл от коррозии, ингибиторы одновременно могут сохранить, а в некоторых случаях и существенно повышать механические характеристики металлов и сплавов (прочность, пластичность), подавлять коррозионное растрескивание, повышать усталостную прочность сталей и т. н. В ряде случаев применение ингибиторов позволило улучшить технологические параметры некоторых процессов (теплопередачу, гидродинамические условия потоков и т. п.), интенсифицировать процесс, повысить качество продукции и получить значительный экономический эффект [1].

В настоящее время ингибиторы можно применять практически в любой отрасли промышленности, где используются кислые среды. Применение ингибиторов в нефте - и газодобывающей промышленности значительно увеличивает срок службы оборудования и трубопроводов, транспортирующих нефть и газ. Известно, что некоторые нефтяные и газовые месторождения не могли быть пущены в эксплуатацию по причине интенсивной коррозии оборудования до тех пор, пока не были найдены и применены эффективные ингибиторы коррозии. В настоящее время нефте - и газодобывающая промышленность является крупнейшим по­требителем ингибиторов коррозии [2].

Нами был синтезирован и исследован новый ингибитор кислотной коррозии. Его получают перемешиванием при С, 2-3 часа анилина с этиленгликолем с добавлением формальдегида. Затем к полученной активной основе ингибитора добавляют растворитель (Флотореагент-оксаль Т-66, Ксилол). Формалин добавляем постепенно, по мере роста температуры. При 1000С добавляем растворитель. Затем водоотделителем отгоняем воду. При 1500С раствор становится прозрачным.

Эффективность ингибирования исследована на автоматическом универсальном коррозиметре «Эксперт-004» (v. 1.47, -Эксперт»-ИФХЭ РАН), а также гравиметрическим методом по ГОСТ 9.505-86 [4] для стали Ст.3 в 22,9%-ой HCl при экспозиции 24 часа при 20-600С, и 720 часов при 200Спри концентрации 0,2-0,5 г/л эффективность составила 98,5%, скорость коррозии составила 0,18 г/м2 .ч.

Схема реакции:

 

Список литературы:

1  Иванов коррозии металлов в кислых средах. Справочник - М.: Металлургия, 1973.-174 с.

2  , Левин коррозии металлов. - Л.: Химия, 19с.

3  Гетероциклические соединения. Том 5 - М.: Химия, 19с.

4  ГОСТ 9.505-86. Единая система защиты от коррозии и старения. Ингибиторы кислотной коррозии. Методы испытаний защитной способности при кислотном травлении металлов

УДК 66.085.1

, ,

ПРИМЕНЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ КАК СПОСОБ ОБЛАГОРАЖИВАНИЯ ПРЯМОГОННОЙ БЕНЗИНОВОЙ ФРАКЦИИ

Кубанский государственный технологический университет, г. Краснодар

E-mail: [e-mail]

В настоящее время на небольших предприятиях для повышения выхода светлых нефтепродуктов и изменения их физико-химических свойств все чаще используют нестандартные методы. В данной работе рассмотрено влияние лазерного излучения инфракрасного диапазона на углеводородные системы.

Согласно патентному обзору [1-2], облучение нефти лазером ИК-спектра должно увеличивать выход светлых фракций, а облучение бензинов – повышать октановое число и улучшать эксплуатационные характеристики. Но не смотря на кажущуюся простоту и эффективность лазерного воздействия на углеводородные системы, эта область пока не нашла широкого распространения и промышленного внедрения. Отчасти это объясняется плохой воспроизводимостью результатов облучения сложных смесей, каковой по своей природе является нефть и ее фракции.

Цель настоящей работы заключается в выявлении изменений физико-химических характеристик подвергнутых облучению углеводородов. Для проведения экспериментов использовался лазер ИК-спектра с мощностью непрерывного излучения 92,9 мВт и длиной волны 980 нм. Как показал анализ литературы [3], воздействие непрерывного лазерного излучения на углеводороды очень слабо изучено, и результаты не соответствуют теоретическим предпосылкам. Анализ осуществлялся на рефрактометре РДУ и методом газо-жидкостной хроматографии на оборудовании марки Хроматэк Кристалл-5000.2.

В результате облучения прямогонного бензина в течение одного часа его октановая характеристика выросла на 5 пунктов. Сопоставление данных хроматографического анализа показало существенное уменьшение количества легких (до С6 включительно) нормальных парафинов при одновременном возрастании углеводородов изомерного строения. Содержание более тяжелых углеводородов С7-С12 в продукте после лазерного облучения возрастает. Количество аренов до С8 в продукте облучения ниже, а С9-С11 – выше. Общий прирост ароматических соединений незначительно увеличился (на 0,2 %). Общее количество нафтенов увеличилось на 0,4 %. В общем, в облученной пробе количество соединений с числом атомов углерода 7 и выше оказалось больше, чем в исходной.

В таблице 1 приведены результаты хроматографического анализа физических свойств сырья и продукта облучения прямогонной бензиновой фракции.

Как видно из представленных в таблице 1 результатов хроматографического анализа сырья и продукта, в наибольшей степени подверглась изменению в ходе воздействия лазерного облучения такая характеристика, как давление насыщенных паров. По сравнению с сырьем этот показатель уменьшился в 2 раза (29.110 против 59.219 по сумме компонентов). В наибольшей степени снизилось давление насыщенных паров легколетучих компонентов С3-С6, а для более тяжелых компонентов данный показатель несущественно увеличился. Молекулярная масса и относительная плотность продукта по сравнению с сырьем выросли на 5,5 и 2,1 % соответственно.

Таблица 1 - Результаты хроматографического анализа физических свойств сырья и продукта облучения прямогонной бензиновой фракции

Кол-во атомов углерода	Молекулярная масса, г/моль	Относительная плотность	Давление насыщенных паров, кПа
сырье	продукт	сырье	продукт	сырье	продукт
2	30.700		0.340		0.222
3	44.100	44.100	0.500	0.500	6.357	0.504
4	58.120	58.120	0.575	0.575	26.113	8.104
5	72.000	71.925	0.634	0.640	15.210	6.480
6	85.297	85.291	0.695	0.695	7.062	6.376
7	98.778	98.849	0.727	0.725	2.902	3.194
8	112.676	112.957	0.739	0.735	0.828	0.973
9	126.452	126.479	0.753	0.756	0.162	0.191
10	141.144	141.152	0.753	0.752	0.031	0.046
11	154.971	155.426	0.763	0.782	0.002	0.004
12	170.340	170.142	0.750	0.755	0.000	0.000
Итого	102.429	108.137	0.709	0.724	59.219	29.110

Представленные результаты доказывают перспективность дальнейшего глубокого изучения воздействия лазерного излучения ИК-спектра на бензиновые фракции с целью их облагораживания. Авторами планируется подбор оптимальных режимов облучения, проведение дополнительных анализов с целью подтверждения динамики происходящих процессов.