Наш телефон:
+7 (812) 346-29-78; +7 (921) 779-11-67
  • Электроразрядная технология получения бионефти из смеси мазута и бурого угля

    Электроразрядный процесс

Задача электроразрядной (ЭР) технологии получения бионефти

  • Оценка эффективности применения ЭР технологии для увеличения выхода бионефти из смеси мазута и бурого угля по отношению к входящему жидкому топливу в виде мазута.

  • Получение из смеси мазута и бурого угля максимального количества бионефти.

  • Оценка применяемости и характеристика полученной бионефти. Примерный расчет экономических показателей.

 

Схема установки для ЭР обработки УВ смеси

 

Электроразрядная зона непосредственно контактирует с обрабатываемым УВ сырьем, которое подаётся непрерывно. Под воздействием высокоэнергетичных электронов и ионов плазмы, молекулы УВ, входящие в состав сырья, подвергаются деструкции и делятся на более низкомолекулярные соединения.

Эффективное время нахождения УВ в электроразрядной зоне 12 микросекунд.

 

liquid

 

Преимущества ЭР процессов

  • Основное достоинство преобразовании энергии в условиях низкотемпературной плазмы (НТП) состоит в больших скоростях протекания реакции крекинга. Интенсификации процессов крекинга происходит под кратковременным действием высокой температуры и большой удельной мощности плазмы, которая приводит к образованию высокой концентрации активных радикалов, ионов и электронов.

  • Энергия электронов при НТП около 10 эВ, что позволяет расщеплять углеводороды по связям С-С (6,2 эВ) и С-Н (5,5 эВ).

  • Воздействие НТП на углеводороды вызывает множество химических реакций, приводящих к деструкции высокомолекулярных их соединений, что повышает КПД по сравнению с термическим крекингом.

 

 

Основные особенности ЭР процессов

Основной особенностью электроразрядных процессов процессов является то, что в ЭР зоне образуются в более высоких концентрациях, чем при обычных условиях проведения химических реакций, многие реакционноспособные частицы — возбуждённые молекулы, электроны, молекулярные ионы и свободные радикалы, которые инициируют и обусловливают новые типы химические реакции крекинга. 

 

Блок-схема ЭР обработки исходного продукта

1

 

 

Материальный баланс переработки смеси мазута и бурого угля, кг

Продукты

Расход 1,

Расход 2,

Расход 3,

Суммарный расход

%

(ЭР обработка)

(после 1-й разгонки)

(после 2-й разгонки)

Мазут

500

Газы

45

Газы

35(+45)

Газы

25(+80)

105

10,5

Бурый

500

Полупродукт

955

Отгон до 360 ̊С

648

Фракция

     

уголь

н.к - 180 ̊С

66

66

6,6

       

Фракция

     
       

181 - 360 ̊С

509

509

50,9

       

Остаток жидкий

39

39

3,9

       

Вода

19

Вода

9(+19)

28

2,8

       

Твердый остаток

253

   

253

25,3

Всего

1000

 

1000

 

1000

   

1000

100

 

Результат разгонки смеси после ЭР обработки

Атмосферная разгонка до температуры 330°С смеси после электроразрядной обработки показала выход бионефти более 65%.

При вторичной разгонке получено около 6,6% бензиновых и 50,9% дизельных фракций.

a

 

Продукты переработки и энергетический баланс

  • При атмосферной разгонке 1000 кг смеси мазута и бурого угля до 360°С, обработанной по ЭР технологии, содержащей около 793 кг органических соединений, выделяется, кг: около 648 кг органических жидких продуктов (64,8%); до 19 кг воды; до 80 кг газообразных соединений (СО, СО2, H2S, углеводороды С1-С4 и другие); до 253 твердого остатка. Выход жидких органических продуктов составляет около 82% от теоретически возможного.
  • При атмосферной разгонке той же смеси без ЭР обработки можно получить только 16% органических жидких продуктов.
  • Суммарный расход электроэнергии на ЭР переработку составляет около 32 кВт на тонну сырья (в том числе расход на работу ЭР реактора 6,16 кВт). В расчет не входят энергозатраты на конденсацию жидких фракций и выделение твердого остатка из обработанного сырья.

 

Физико-химические характеристики дистиллята (печного топлива) 

Показатели

Метод испытания

Результат

Температура вспышки в открытом тигле, оС

ГОСТ 6356

менее 40

Кинематическая вязкость при 20 оС, мм2/с (сСт)

ASTM D 7042

5.150

Зольность, %

ГОСТ 28583

менее 0.001

Коксуемость, %. масс.

ISO 10370

Менее 0.10

 

Групповой состав дистиллята

2301

 

Структурная схема оборудования

 a

 

Примерный расчет экономических показателей при производительности комплекса 15 т/сутки

Наименование показателей

Значения

Ед. измер.

1

Стоимость комплекса оборудования производительностью 15 т/сутки

45 400

тыс.руб

2

Производительность комплекса по исходному сырью

15,0

тонн в сутки

3

Выход жидких фракций (ЖФ), не менее

60

%

4

Суток работы в месяц

30

часов

5

Производительность комплекса по исходному сырью в год

5 400

тонн

6

Производительность комплекса по ПТ в год

3 240

тонн

7

Производительность комплекса по твердому остатку в год

810

тонн

8

Производительность комплекса по газу в год

432

тонн

9

Закупочная цена исходной смеси за 1 тонну (для Северо-Запада РФ)

11,2

тыс.руб

9.1

Цена бурого угля за тонну (50%) на начало апреля 2024 года

1,4

тыс.руб

9.2

Цена мазута М-100 за тонну (50%) на начало апреля 2024 года

21,0

тыс.руб

10

Расходы на закупку сырья в год

60 480,0

тыс.руб

11

Операционные (текущие расходы) в год

16 080

тыс.руб

12

ИТОГО затраты в год

76 560

тыс.руб

13

Продажная цена ПТ за 1 тонну на начало апреля 2024 года

35,0

тыс.руб

14

ИТОГО доходы в год

103 950

тыс.руб

15

ПРИБЫЛЬ в год

27 390

тыс.руб

16

Рентабельность

26,35

%

17

Срок окупаемости затрат на оборудование, лет

1,66

лет

 

Выводы

  • При атмосферной разгонке до 360°С смеси мазута и бурого угля, обработанных по ЭР технологии, выкипает около 65% дистиллята,  образуется около 25-26% твердого минерального остатка, 8% углеводородных неконденсируемых газов и 2% воды. При второй разгонке дистиллята  (65%) можно получить бензиновой фракции 6-7%, дизельной фракции 50-51% и жидкого остатка 3-4%.
  • Минеральную часть угля (около 25%) можно выделять из продукта ЭР переработки  смеси торфа и мазута при термолизе на известном оборудовании (но до 360°С) и  использовать в качестве минеральных порошков в дорожном строительстве или для изготовления топливных пеллет. Низшая и высшая теплота сгорания составляет соответственно 6860 и 8150 ккал/кг.
  • Затраты электроэнергии непосредственно на ЭР обработку 1000 кг смеси мазута и бурого угля составляет около 6,16 кВт.
  •  

  • Упрощенный экономический расчет показывает, что при начальных затратах на оборудование около 45,4 млн. руб. и производительности оборудования 15 т/сутки окупаемость проекта составляет менее 2 лет. При этом получаемый газ используется для подогрева смеси мазута и бурого угля. В расчетах не учтен доход от реализации пеллет.

 

Опытно-промышленная установка в контейнере

 liquid 

Технические характеристики опытно-промышленной установки

Наименование параметра

Значение

Максимальная производительность по исходному материалу, не менее, т/ч

8

Количество каналов разряда, шт.

10

Обслуживающий персонал, человек/смена

2

Максимальная установленная мощность, кВт/т

9,6

Максимальная потребляемая мощность, кВт

101

Напряжение питания переменного тока, В

380±38

Частота питания переменного тока, Гц

50±1

Расход присадки, кг/т

1

Объем бункера для присадки, м3

0,7

Общая площадь, не более, м2

31

Масса, не более, т

9

 

хотите изучить разработку подробнее —
оставьте заявку